CN203420636U - 一种新型pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型PDC钻头，包括钻头基体、长刀翼、短刀翼、刀片、喷水管道、加长型喷嘴，所述钻头基体上设有长刀翼和短刀翼，所述长刀翼和短刀翼上设有刀片；所述钻头基体上设有喷水管道，所述喷水管道内设有加长型喷嘴。本实用新型所述一种新型PDC钻头的优越效果在于：将所述长刀翼形成的内锥线与钻头基体中心轴线的夹角由现有的70°改进为75°，使得位于内锥线上的刀片露出长刀翼部分的高度降低，使钻头在工作过程中的稳定性更好；采用了所述加长型喷嘴，有效缩短了所述加长型喷嘴与钻井井底的距离，有效地减少了钻头泥包，同时提高所述钻头的钻进速度，安全可靠。

Description

一种新型PDC钻头

技术领域

本实用新型属于石油、水文、煤矿、矿山、地质钻井用钻头，具体涉及一种新型PDC钻头。

背景技术

PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称，是石油钻井行业常用的一种钻井工具，是用人造聚晶石切削块嵌于钻头胎体而成的一种新型切削型钻头。它以锋利、高耐磨、能自锐的金刚石作为切削元件，从而能够在低钻压下取得高进尺和高钻速，且安全性更高。在过去几年间，随着PDC产品性能的不断改进，PDC切削齿的质量和类型都发生了巨大的变化，钻头的抗冲蚀和抗冲击能力都大为提高了。除了材料和制造工艺方面的发展以外，PDC产品在切削齿的设计技术和布齿方式上也实现了重大突破。现在，PDC钻头已经可被应用于更硬、腐蚀性更强、环境更加多变的地层中。

在钻井过程中，PDC钻头具有高钻速、低钻压、高进尺等高性能优势，其在钻井过程的应用，可大大降低油田的开采成本，加快开采速度，提高油田的经济效益。PDC钻头质量是保证PDC钻头使用的根本，而PDC钻头质量与钻头自身的结构、材质和制作工艺有非常重要的关系，现有的很多PDC钻头因其自身的材质和结构等因素，大多只能用于软页岩地层中，原因是硬的夹层会损坏钻头，使得PDC钻头的应用受到了阻碍。

申请号为201010509559.9的中国专利申请文件公开了一种PDC钻头，包括钻头基体、耐磨涂层及金刚石复合片，所述钻头基体设有一安装端及一钻入端，所述耐磨涂层设于所述钻入端的表面并设有凸伸出钻头基体的若干片状旋转翼，该耐磨涂层的厚度为0.2mm至5mm并由金刚石和耐磨合金组成，所述金刚石复合片固定所述片状旋转翼上。申请号为200520133798.3的中国专利文件公开了一种PDC组合钻头，其接头上端与外PDC钻头钢心连接，内PDC钻头钢心与外PDC钻头固定连接，通过内、外PDC钻头的高度差，钻进时外PDC钻头首先切削岩石，使内部形成一个岩心柱，再由内PDC钻头进行切削，从而提高机械钻速。

现有技术的PDC钻头使用范围有限，在钻遇硬地层时，由于钻头本身产生振动，使钻头切削齿早起损坏，降低了胎体寿命；且使用时产生的泥包多、实用性差，本实用新型一种新型PDC钻头就是基于此弊端进行开发的。

实用新型内容

为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种新型PDC钻头，所述一种新型PDC钻头工作时稳定性高，提高了所述PDC钻头的井底破岩、清岩能力。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种新型PDC钻头，包括钻头基体、长刀翼、短刀翼、刀片、喷水管道、加长型喷嘴，所述钻头基体上设有长刀翼和短刀翼，所述长刀翼和短刀翼上设有刀片；所述钻头基体上设有喷水管道，所述喷水管道内设有加长型喷嘴，所述长刀翼形成的内锥线与所述钻头基体中心轴线的夹角为75°；所述长刀翼和短刀翼成对设置，且所述长刀翼和短刀翼在钻头基体径向交错分布排列。

优选为，所述刀片为圆柱形、椭圆柱形、楔柱形、四棱柱形或三棱柱形。

优选为，所述加长型喷嘴内部设有双圆弧的管道。

优选为，所述加长型喷嘴顶部设有十字型凹槽。

优选为，所述加长型喷嘴与所述喷水管道螺纹连接。

与现有技术相比，本实用新型所述一种新型PDC钻头的优越效果在于：将所述长刀翼形成的内锥线与钻头基体中心轴线的夹角由现有的70°改进为75°，使得位于内锥线上的刀片露出长刀翼部分的高度降低，使钻头在工作过程中的稳定性更好；采用了所述加长型喷嘴，有效缩短了所述加长型喷嘴与钻井井底的距离，增加了钻井井底的冲洗强度，有效地减少了钻头泥包，同时提高所述钻头的钻进速度，安全可靠，所述PDC钻头能够广泛适用于石油钻井和地质钻井的开采，具推广价值。

附图说明

图1为本实用新型所述一种新型PDC钻头结构示意图；

图2为本实用新型所述一种新型PDC钻头俯视图；

图3为本实用新型所述一种新型PDC钻头的长刀翼内锥线与钻头基体中心轴线夹角结构示意图；

图4为本实用新型所述加长型喷嘴剖视图；

图5为本实用新型所述加长型喷嘴俯视图。

附图标记说明如下：

11-钻头基体、12-长刀翼、13-短刀翼、14-刀片、15-喷水管道、16-加长型喷嘴、161-管道、162-凹槽、17-内锥线、18-中心轴线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-5所示，一种新型PDC钻头，包括钻头基体11、长刀翼12、短刀翼13、刀片14、喷水管道15、加长型喷嘴16，所述钻头基体11上设有长刀翼12和短刀翼13，所述长刀翼12和短刀翼13上设有刀片14；所述钻头基体11上设有喷水管道15，所述喷水管道15内设有加长型喷嘴16，所述长刀翼12形成的内锥线17与钻头基体中心轴线18的夹角为75°，所述长刀翼12和短刀翼13成对设置，且所述长刀翼12和短刀翼13在钻头基体11径向交错分布排列。

所述刀片14为金刚石复合片,所述刀片14为圆柱形、椭圆柱形、楔柱形、四棱柱形或三棱柱形。

所述加长型喷嘴16内部设有双圆弧的管道161，所述加长型喷嘴16顶部设有十字型凹槽162，所述加长型喷嘴16与所述喷水管道15螺纹连接。

所述加长型喷嘴长度为50mm，喷嘴以螺纹连接的形式设置于喷水管道15的出水端。而常规喷嘴长度为34.8mm，本实用新型所述的加长型喷嘴比常规喷嘴距离钻井井底的距离减少了15.2mm，有效缩短了所述加长型喷嘴16与钻井井底的距离，增加了钻井井底的冲洗强度，有效地减少了钻头泥包，同时提高所述PDC钻头的钻进速度。

本实用新型将现有技术中长刀翼12的内锥线17与钻头基体中心轴线18的夹角由原有的70°改进为75°，使得位于内锥线上的刀片14露出长刀翼12部分的高度降低，工作时刀片14与岩层的接触更加平缓，所述PDC钻头在工作过程中的稳定性更好。

由于内锥线17与钻头基体中心轴线18的夹角变大，所述内锥线17形成的中心锥面与岩层间的间隙变小，当所述PDC钻头震动时，所述钻头基体11能够接触到井底岩层，抑制了所述PDC钻头的震动，进一步的提高钻头工作的稳定性。使用本实用新型中的PDC钻头，钻井速度可提高10%，钻井进尺量可提高5%。

所述PDC钻头的长刀翼12和短刀翼13由抗弯强度较大的胎体粉作为主胎体粉（图中未示）和高硬度胎体粉作为表面粉（图中未示）制作而成，使得所述PDC钻头刀翼具有较强的抗弯强度和抗冲蚀能力。

在现场使用时，所述加长型喷嘴16具有较好的清岩能力和辅助水力破岩作用，因金刚石复合片的剪切破碎作用，所述PDC钻头具有较高的机械钻速和寿命。

所述加长型喷嘴16可以进一步提高钻头的机械钻速和寿命，同时所述加长型喷嘴16将为钻头提供充足的钻井液，避免了在所述PDC钻头顶部产生泥包，使所述PDC钻头得到良好的清洗和冷却。采用了所述加长型喷嘴16，有效缩短了所述加长型喷嘴16与钻井井底的距离，增加了钻井井底的冲洗强度，有效地减少了钻头泥包，同时提高所述钻头的钻进速度，安全可靠，所述PDC钻头能够广泛适用于石油钻井和地质钻井的开采，具推广价值。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。

Claims (4)

1.一种新型PDC钻头，其特征在于，包括钻头基体、长刀翼、短刀翼、刀片、喷水管道、加长型喷嘴，所述钻头基体上设有长刀翼和短刀翼，所述长刀翼和短刀翼上设有刀片；所述钻头基体上设有喷水管道，所述喷水管道内设有加长型喷嘴；所述长刀翼形成的内锥线与所述钻头基体中心轴线的夹角为75°，所述长刀翼和短刀翼成对设置，且所述长刀翼和短刀翼在钻头基体径向交错分布排列。

2.根据权利要求1所述的一种新型PDC钻头，其特征在于，所述加长型喷嘴内部设有双圆弧的管道。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型PDC钻头，其特征在于，所述加长型喷嘴顶部设有十字型凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种新型PDC钻头，其特征在于，所述加长型喷嘴与所述喷水管道螺纹连接。

Images