CN203213963U - 一种合金齿柱pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及一种合金齿柱PDC钻头包括：钻头体和刀翼；刀翼有五个，为第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼、第四刀翼和第五刀翼；每个刀翼上均设置有前排切削齿以及后排切削齿；第一刀翼上的前排切削齿包括三个主切削齿，后排切削齿包括一个副切削齿；第二刀翼上的前排切削齿包括三个主切削齿和一个副切削齿，后排切削齿包括一个副切削齿；第三刀翼上的前排切削齿包括四个主切削齿，后排切削齿包括一个副切削齿；第四刀翼上的前排切削齿包括五个主切削齿，后排切削齿包括三个副切削齿；第五刀翼上的前排切削齿包括五个主切削齿和一个副切削齿，后排切削齿包括三个副切削齿。该合金齿柱PDC钻头能够使用在硬度更高的地层中。

Description

一种合金齿柱PDC钻头

技术领域

本实用新型涉及机械领域，尤其是涉及一种合金齿柱PDC钻头。 

背景技术

聚晶金刚石复合片（Polycrystalline Diamond Compact bit，PDC）钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称。是目前石油钻井行业常用的一种钻井工具。 

现有的PDC钻头包括：钻头体、刀翼和接头等，其中接头与刀翼分别设置在钻头体的两端，接头用于和钻井的其他工具，例如钻杆相连接，刀翼上排布有一排切削齿。PDC钻头在钻杆的带动下转动，从而带动刀翼转动，使得切削齿的切削面实现对地层的切削。 

在PDC钻头中，切削齿越多，则地层传递给钻头的力被分散在多个切削齿上，单个切削齿所承受的力更小，因而所能够使用的地层的硬度也越大。但是由于钻井时，井眼的直径是一定的，因此钻头体用于设置切削齿的部位的面积有限，而刀翼与刀翼之间必须留有足够宽度的排屑槽，因此设置在钻头体上的刀翼的厚度和数量也是有一定限制的。减小刀翼的厚度，增加刀翼的数量，使得刀翼的数量在10个以上，为了保证排屑槽的宽度足够，只能够相应降低刀翼的厚度，这种钻头在高速转动的时候，由于切削齿要承受较大的力，当切削齿将这个受力传递给刀翼后，可能会造成刀翼的破裂； 增加刀翼的厚度，为了保证排屑槽的宽度足够，只能减少刀翼的数量，这样则可能造成钻头体上的刀翼数量过少，一般为3个到6个，这样导致切削齿的安装部位较少，从而使得钻头只能被应用在硬度较低的地层中。 

因此，现有的PDC钻头在刀翼数量较少的情况下，其能够应用的地层的硬度也较小。 

实用新型内容

本实用新型提出了一种合金齿柱PDC钻头，该合金齿柱PDC钻头能够使用在硬度更高的地层中。 

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的： 

一种合金齿柱PDC钻头，包括：钻头体和刀翼； 

所述刀翼有五个，分别为第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼、第四刀翼以及第五刀翼； 

每个所述刀翼上均设置有前排切削齿以及后排切削齿； 

所述第一刀翼上的前排切削齿包括三个主切削齿，后排切削齿包括一个副切削齿； 

所述第二刀翼上的前排切削齿包括三个主切削齿以及一个副切削齿，后排切削齿包括一个副切削齿； 

所述第三刀翼上的前排切削齿包括四个主切削齿，后排切削齿包括一个副切削齿； 

所述第四刀翼上的前排切削齿包括五个主切削齿，后排切削齿包括三个副切削齿； 

所述第五刀翼上的前排切削齿包括五个主切削齿以及一个副切削齿，后排切削齿包括三个副切削齿。 

本实用新型各实施方式中，优选地，五个所述刀翼成环形设置于所述钻头体的一端； 

五个所述刀翼的分布顺序依次为：第一刀翼、第五刀翼、第二刀翼、第四刀翼以及第三刀翼。 

本实用新型各实施方式中，优选地，每个所述主切削齿的切削面与所述副切削齿的切削面均与垂直于所述钻头体的轴线的平面成预设的角度。 

本实用新型各实施方式中，优选地，所述钻头体上还设置有活动喷嘴； 

所述活动喷嘴设置于所述刀翼之间。 

本实用新型各实施方式中，优选地，所述活动喷嘴与所述钻头体可拆卸的连接。 

本实用新型各实施方式中，优选地，所述钻头体内设置有空腔；所述空腔与所述活动喷嘴相通。 

本实用新型各实施方式中，优选地，所述钻头体上设置有刀翼的一端还设置有至少一个水嘴。 

本实用新型各实施方式中，优选地，每个所述刀翼上靠近所述接头的一端还固定连接有保径。 

本实用新型各实施方式中，优选地，所述保径上还设置有多个辅助切削齿。 

本实用新型各实施方式中，优选地，所述刀翼通过中碳钢焊条焊接于所述钻头体上。 

本实用新型提供的合金齿柱PDC钻头相比现有技术而言，包括有五个刀翼，五个刀翼上均设置有前排切削齿与后排切削齿，由于在五个刀翼上均设置有两排切削齿，由于刀翼的数量只有五个，因此可以相应的增加刀翼的厚度而不会影响排屑槽的宽度，因此刀翼不会在钻头转动的时候破裂；在刀翼上安排两排切削齿，在不增加刀翼的数量的前提下，增加了切削齿的安装数量，因此这种钻头在使用的时候，地层给钻头的切削力分散到更多的切削齿，即在切削齿硬度相同的情况下，切削齿越多，所能够承受的地层所传来的力也越大，因此能够被用在硬度更大的地层中。从而本实用新型所提供的合金齿柱PDC钻头较之现有钻头，与其他的合金齿柱PDC钻头使用同样厚度以及数量的刀翼时，所能够切削的地层的硬度更大。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本实用新型实施例一、实施例二、实施例三、实施例四以及实施例五所提供的合金齿柱PDC钻头的俯视结构示意图； 

图2是本实用新型实施例四所提供的合金齿柱PDC钻头的横截面示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

本实用新型所提供的合金齿柱PDC钻头，在其刀翼上设置有前排切削齿和后排切削齿，在刀翼较少的情况下，即只有五个刀翼的时候，增加了主切削齿的数量，所能够承受的地层的压力多，与其他的合金齿柱PDC钻头使用同样厚度以及数量的刀翼时，所能够切削的地层的硬度更大。 

实施例一： 

图1是本实用新型实施例一所提供的合金齿柱PDC钻头的俯视示意图，参见图1所示，本实用新型所提供的合金齿柱PDC钻头包括：钻头体1和刀翼2；所述刀翼2有五个，分别为第一刀翼3、第二刀翼4、第三刀翼5、第四刀翼6以及第五刀翼7；每个所述刀翼2上均设置有前排切削齿8以及后排切削齿9；所述第一刀翼3上的前排切削齿8包括三个主切削齿10，后排切削齿9包括一个副切削齿11；所述第二刀翼4上的前排切削齿8包括三个主切削齿10以及一个副切削齿11，后排切削齿9包括一个副切削齿11；所述第三刀翼5上的前排切削齿8包括四个主切削齿10，后排切削齿9包括一个副切削齿11；所述第四刀翼6上的前排切削齿8包括五个主切削齿10，后排切削齿9包括三个副切削齿11；所述第五刀翼7上的前排切削齿8包括五个主切削齿10以及一个副切削齿11，后排切削齿9包括三个副切削齿11。 

在本实施例一中所提供的合金齿柱PDC钻头中，包括有五个刀翼2，五个刀翼2上均设置有前排切削齿8与后排切削齿9，由于在五个刀翼2上均设置有两排切削齿，由于刀翼2的数量只有五个，因此可以相应的增加刀翼2的厚度而不会影响排屑槽的宽度，因此刀翼2不会在钻头转动的时候破裂；在刀翼2上安排两排切削齿，在不增加刀翼2的数量的前提下，增加了切削齿的安装数量，因此这种钻头在使用的时候，地层给钻头的切削力分散到更多的切削齿，即在切削齿硬度相同的情况下，切削齿越多，所能够承受的地层所传来的力也越大，因此能够被用在硬度更大的地层中。从而本实用新型所提供的合金齿柱PDC钻头较之现有钻头，与其他的合金齿柱PDC钻头使用同样厚度以及数量的刀翼时，所能够切削的地层的硬度更大。 

实施例二： 

参见图1所示，在本实用新型实施例二所提供的合金齿柱PDC钻头中，在上述实施例一的基础上，五个所述刀翼2成环形设置于所述钻头体1的一端；五个所述刀翼2的分布顺序依次为：第一刀翼3、第五刀翼7、第二刀翼4、第四刀翼6以及第三刀翼5。 

在本实施例二中，将五个刀翼2的分布顺序依次分布为：第一刀翼3、第五刀翼7、第二刀翼4、第四刀翼6以及第三刀翼5。即将所述第四刀翼6设置于所述第二刀翼4与所述第三刀翼5之间；所述第五刀翼7设置于所述第一刀翼3与所述第二刀翼4之间。由于第四刀翼6上的前排切削齿8包括有五个主切削齿10，第五刀翼7上的前排切削齿8包括有五个主切削齿10以及一个副切削齿11，数量均多于第一刀翼3、第二刀翼4以及第三刀翼5，因此容纳更多的主切削齿10和副切削齿11的第四刀翼6和第五刀翼7也较之第一刀翼3、第二刀翼4和第三刀翼5长，因此如果将两个较长的第四刀翼6和第五刀翼7相邻放置的时候，第四刀翼6和第五刀翼7 的端部可能会抵触在一起，或者第四刀翼6和第五刀翼7之间的距离太小，缝隙小，从而影响合金齿柱PDC钻头的钻进效果和效率，因此使用第二刀翼4将第四道义8和第五刀翼7分开，使得第四刀翼6和第五刀翼7之间留有足够的距离，从而能够使得该合金齿柱PDC钻头在使用的时候，处于钻头体轴线位置的地层被第四刀翼6和第五刀翼7切削，增加了合金齿柱PDC钻头切削的效果。当然，在本实施例二中，还可以使用第一刀翼3或者第三刀翼5将第四刀翼6和第五刀翼7分隔开，同样能够达到一样的技术效果。 

实施例三： 

参见图1所示，在本实用新型实施例三所提供的合金齿柱PDC钻头中，在上述实施例一和实施例二的基础上，每个所述主切削齿10的切削面与所述副切削齿11的切削面均与垂直于所述钻头体1的轴线的平面成预设的角度。 

在本实施例三中，一般的，主切削齿10和副切削齿11均为子弹型或者圆柱形，所述主切削齿10的切削面以及所述副切削齿11的切削面即为子弹型或圆柱形主切削齿10和副切削齿11的圆形面，将每个所述主切削齿10的切削面与所述副切削齿11的切削面均与垂直于所述钻头体1的轴线的平面成预设的角度，即为了能够使得主切削齿10和副切削齿11的切削面能够在钻井的时候能够和地层更好的接触，即将主切削齿10和副切削齿11的切削面的一侧边缘凸出，不需要为主切削齿10和副切削齿11施加太大的沿钻头体1的轴线的压力，即可以轻松切入地层中，增加了合金齿柱PDC钻头的自锐性，进而提高使用该合金齿柱PDC钻头钻井时的效率。 

实施例四： 

参见图1和图2所示，本实用新型实施例四所提供的合金齿柱PDC钻头，在上述三个实施例的基础上，所述钻头体1上还设置有活动喷嘴12；所述活动喷嘴12设置于所述刀翼2之间。 

在本实施例四中，由于合金齿柱PDC钻头在高速旋转对底层进行切削的过程，即为合金齿柱PDC钻头和地层不断摩擦的过程，在这个过程中，会产生大量的摩擦热，当这个热量过高的时候，使得合金齿柱PDC钻头的温度过高，会使得合金齿柱PDC钻头的性状发生改变，容易造成合金齿柱PDC钻头的损坏，而主要产生热量的部分即为刀翼2以及设置在刀翼上的主切削齿10和副切削齿11，因此在钻头提1上设置活动喷嘴12，且将活动喷嘴12设置在刀翼2之间，在使该合金齿柱PDC钻头进行钻井的时候，水流从活动喷嘴12流出，实现了对合金齿柱PDC钻头的冷却，且将合金齿柱PDC钻头切下的地层碎屑由刀翼2之间的排屑槽中排出，使得合金齿柱PDC钻头的使用更加的安全，增加合金齿柱PDC钻头的使用寿命。 

在本实施例四中，所述活动喷嘴12与所述钻头体1可拆卸的连接。由于合金齿柱PDC钻头应用的场合不同，因此其工作时的钻速不同，从而造成合金齿柱PDC钻头在不同的场合使用的时候，产生的热量也不一样，并且在成了排屑量都不一样，因此当合金齿柱PDC钻头的钻速高，排屑量大时，需要更多的水从活动喷嘴12喷出，这就需要活动喷嘴12相对较大，一旦合金齿柱PDC钻头的钻速低，排屑量小时，则需要的水也少，因此活动喷嘴12相对也较小。因此将活动喷嘴12可拆卸的连接在钻头体1上，用户可以根据自己的实际需求对活动喷嘴12进行更换，从而方便了用户的使用。 

在本实施例四中，所述钻头体1内设置有空腔13；所述空腔13与所述活动喷嘴12相通。由于合金齿柱PDC钻头是与钻杆连接起来的，钻杆的转动带动合金齿柱PDC钻头的转动，冷却用的水由钻 杆中的输水通道传输给钻头体1上的空腔13，再由于空腔13相通的活动喷嘴12喷出，从而达到为合金齿柱PDC钻头冷却的目的。 

在本实施例四中，所述钻头体1上设置有刀翼2的一端还设置有至少一个水嘴。该水嘴起到与活动喷嘴12相同的作用。由于活动喷嘴12的安装部位的大小都是有限的，因此造成了限制了活动喷嘴12的出水量，即将活动喷嘴12缩小可以，增大则有一定的限制，因此在钻头体1上设置了至少一个水嘴，水嘴主要起到出水的作用，在活动喷嘴12的出水量不够的情况下进行补充，并且利用活动喷嘴12和水嘴相结合，能够更好地对出水量进行调节。 

实施例五： 

参见图1所示，本实用新型实施例五所提供的合金齿柱PDC钻头中，在上述四个实施例的基础上，每个所述刀翼2上还固定连接有保径14。 

在本实施例五中，由于合金齿柱PDC钻头在高速转动的过程中，由于刀翼2、主切削齿10和副切削齿11要对地层实现切削，在这个过程中，由于合金齿柱PDC钻头还要受到沿着钻头提1的轴线延伸的力，因此可能会造成钻头的歪斜，造成所钻井变歪，影响钻井的效果，因此在每个刀翼5上连接了保径14，五个保径14的外周面均在一个圆通上，并且与刀翼2的最外围的周免所在的圆的直径相同，保证了合金齿柱PDC钻头不会歪斜。 

在本实施例五种，所述保径14上还设置有多个辅助切削齿15。由于合金齿柱PDC钻头在钻井的过程中，所钻出的井壁是有多个凸起的，因此当起钻，即将合金齿柱PDC钻头从钻井中取出的时候可能会遇到凸起的卡阻，因此在保径14上设置了多个辅助切削齿15， 能够在刀翼2上的主切削齿10以及副切削齿11实现钻井后，将已经钻井的位置的卡阻也切削掉，避免起钻时的卡阻。 

在上述五个实施例中，所述刀翼2通过中碳钢焊条焊接于所述钻头体1上。由于刀翼2是焊接在钻头体1上的时候，即将刀翼2将钻头体1固定，属于固定齿钻头，从而该合金齿柱PDC钻头在钻井时不会因为刀翼2的脱落而导致危险，可靠性更高。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。 

Claims (10)

1.一种合金齿柱PDC钻头，其特征在于，包括：钻头体和刀翼； 

所述刀翼有五个，分别为第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼、第四刀翼以及第五刀翼； 

每个所述刀翼上均设置有前排切削齿以及后排切削齿； 

所述第一刀翼上的前排切削齿包括三个主切削齿，后排切削齿包括一个副切削齿； 

所述第二刀翼上的前排切削齿包括三个主切削齿以及一个副切削齿，后排切削齿包括一个副切削齿； 

所述第三刀翼上的前排切削齿包括四个主切削齿，后排切削齿包括一个副切削齿； 

所述第四刀翼上的前排切削齿包括五个主切削齿，后排切削齿包括三个副切削齿； 

所述第五刀翼上的前排切削齿包括五个主切削齿以及一个副切削齿，后排切削齿包括三个副切削齿。 

2.根据权利要求1所述的合金齿柱PDC钻头，其特征在于，五个所述刀翼成环形设置于所述钻头体的一端； 

五个所述刀翼的分布顺序依次为：第一刀翼、第五刀翼、第二刀翼、第四刀翼以及第三刀翼。 

3.根据权利要求1所述的合金齿柱PDC钻头，其特征在于，每个所述主切削齿的切削面与所述副切削齿的切削面均与垂直于所述钻头体的轴线的平面成预设的角度。 

4.根据权利要求1所述的合金齿柱PDC钻头，其特征在于，所述钻头体上还设置有活动喷嘴； 

所述活动喷嘴设置于所述刀翼之间。 

5.根据权利要求4所述的合金齿柱PDC钻头，其特征在于，所述活动喷嘴与所述钻头体可拆卸的连接。 

6.根据权利要求4或5所述的合金齿柱PDC钻头，其特征在于，所述钻头体内设置有空腔；所述空腔与所述活动喷嘴相通。 

7.根据权利要求6所述的合金齿柱PDC钻头，其特征在于，所述钻头体上设置有刀翼的一端还设置有至少一个水嘴。 

8.根据权利要求1-5任意一项所述的合金齿柱PDC钻头，其特征在于，每个所述刀翼上还固定连接有保径。 

9.根据权利要求8所述的合金齿柱PDC钻头，其特征在于，所述保径上还设置有多个辅助切削齿。 

10.根据权利要求1-5任意一项所述的合金齿柱PDC钻头，其特征在于，所述刀翼通过中碳钢焊条焊接于所述钻头体上。 

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