CN203701989U - 螺旋刀翼钢体pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钢体PDC钻头技术领域，是一种螺旋刀翼钢体PDC钻头；其包括钻头本体、螺旋刀翼和切削齿；在钻头本体上圆周设置有五个下部向左旋转的螺旋刀翼，螺旋刀翼的剖面外轮廓呈中等抛物线状；相邻螺旋刀翼之间形成流道；在螺旋刀翼上沿其右侧外曲线间隔设置有切削齿。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便；其作为定向PDC钻头，通过优化钻头刀翼的外轮廓剖面，刀翼数量，切削齿的分布及喷嘴水孔和流道，应用于某个指定的勘探区块时，能够提高了钻头机械钻速和进尺，改善了钻头井底工作环境，提高了钻头使用寿命和钻井效率，降低了钻井成本。

Description

螺旋刀翼钢体PDC钻头

技术领域

本实用新型涉及钢体PDC钻头技术领域，是一种螺旋刀翼钢体PDC钻头。

背景技术

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；通常在选用PDC钻头时，要根据勘探区块的地层岩性、温度、井眼曲率等多项参数选择适用于该勘探区块钻进的定向PDC钻头，由于勘探区块的地层变化的多样性，需要大量不同规格的PDC钻头来适用于各种复杂的地层；而现有的PDC钻头的种类少，无法满足该使用需求；如果在钻井过程中选用非定向的PDC钻头，可能存在机械钻速较低、穿夹层能力弱，不容易控制井斜和水利结构不合理等问题，造成钻头泥包、切削齿热龟裂、钻头碳化钨层及切削齿基座被冲蚀等现象发生；严重影响钻井工作效率，加大钻井成本。

发明内容

本实用新型提供了一种螺旋刀翼钢体PDC钻头，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决PDC钻头的种类少，无法满足各种地层钻进需求；同时在钻井过程选用非定向的PDC钻头，会严重影响钻井工作效率，加大钻井成本的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种螺旋刀翼钢体PDC钻头，包括钻头本体、螺旋刀翼和切削齿；在钻头本体上圆周设置有五个下部向左旋转的螺旋刀翼，螺旋刀翼的剖面外轮廓呈中等抛物线状；相邻螺旋刀翼之间形成流道；在螺旋刀翼上沿其右侧外曲线间隔设置有切削齿，五个螺旋刀翼根据切削齿的数量和长短分为镶嵌有八颗切削齿的第一长刀翼、镶嵌有七颗切削齿的第二长刀翼、镶嵌有五颗切削齿的第一短刀翼、镶嵌有四颗切削齿的第二短刀翼和镶嵌有五颗切削齿的第三短刀翼；第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼按顺时针圆周分布在钻头本体上，第一长刀翼和第二长刀翼的上端相连；在钻头本体的内部有钻头内孔，在钻头本体上分布有与钻头内孔相通的至少三个喷嘴水孔；第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的下部外侧分别设有保径面。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼可沿钻头本体的分布角度依次为0°、67°、133°、200°、280°。

上述钻头本体1上可分布有7个喷嘴水孔；7个喷嘴水孔包括第一喷嘴水孔、第二喷嘴水孔、第三喷嘴水孔、第四喷嘴水孔、第五喷嘴水孔、第六喷嘴水孔和第七喷嘴水孔；在第一长刀翼与第二短刀翼之间的钻头本体上设有第一喷嘴水孔，第一喷嘴水孔的延长线介于第二短刀翼内端的第一切削齿与第二切削齿之间；在第二短刀翼与第三短刀翼之间的钻头本体上设有第二喷嘴水孔，第二喷嘴水孔的延长线介于第三短刀翼内端的第一切削齿与第二切削齿之间；在第三短刀翼与第二长刀翼之间的钻头本体上由上至下间隔设有第三喷嘴水孔和第四喷嘴水孔，第三喷嘴水孔的延长线介于第二长刀翼内端的第一切削齿与第二切削齿之间；第四喷嘴水孔的延长线介于第二长刀翼内端的第三切削齿与第四切削齿之间；在第二长刀翼与第一短刀翼之间的钻头本体上设有第五喷嘴水孔，第五喷嘴水孔的延长线介于第一短刀翼的第一切削齿与第二切削齿之间；在第一短刀翼与第一长刀翼之间的钻头本体上由上至下间隔设有第六喷嘴水孔和第七喷嘴水孔，第六喷嘴水孔的延长线介于第一长刀翼内端的第一切削齿与第二切削齿之间；第七喷嘴水孔的的延长线介于第一长刀翼内端的第三切削齿与第四切削齿之间。

上述保径面可为上窄下宽的阶梯形保径面，并分为上部的窄径保径面和下部的宽径保径面；在第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的宽径保径面外端面上分别垂直设有个6个保径齿；6个保径齿由右至左依次递增排成三角阵列；保径齿的外径为8毫米。

上述第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的窄径保径面上和宽径保径面上沿右侧外曲线可分别间隔设置有2个保径切削齿。

上述第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的中部刀翼鼻部的外轮廓面上和下部窄径保径面上由上至下可依次间隔设有6个减震齿。

上述钻头本体下端可固定安装有连接接头，在连接接头的下部有外螺纹。

上述第一长刀翼内端的两个切削齿和第二长刀翼内端的两个切削齿可分别采用16毫米复合片；其余在第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼上的切削齿分别采用19毫米复合片。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便；其作为定向PDC钻头，通过优化钻头刀翼的外轮廓剖面，刀翼数量，切削齿的分布及喷嘴水孔和流道，应用于某个指定的勘探区块时，能够提高了钻头机械钻速和进尺，改善了钻头井底工作环境，提高了钻头使用寿命和钻井效率，降低了钻井成本。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的主视立体结构示意图。

附图2为本实用新型最佳实施例的俯视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为钻头本体，2为切削齿，3为第一长刀翼，4为第二长刀翼，5为第一短刀翼，6为第二短刀翼，7为第三短刀翼，8为第一喷嘴水孔，9为第二喷嘴水孔，10为第三喷嘴水孔，11为第四喷嘴水孔，12为第五喷嘴水孔12，13为第六喷嘴水孔，14为第七喷嘴水孔，15为窄径保径面，16为宽径保径面，17为保径齿，18为保径切削齿。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图、所示，该螺旋刀翼钢体PDC钻头包括钻头本体1、螺旋刀翼和切削齿2；在钻头本体1上圆周设置有五个下部向左旋转的螺旋刀翼，螺旋刀翼的剖面外轮廓呈中等抛物线状；相邻螺旋刀翼之间形成流道；在螺旋刀翼上沿其右侧外曲线间隔设置有切削齿2，五个螺旋刀翼根据切削齿2的数量和长短分为镶嵌有八颗切削齿2的第一长刀翼3、镶嵌有七颗切削齿2的第二长刀翼4、镶嵌有五颗切削齿2的第一短刀翼5、镶嵌有四颗切削齿2的第二短刀翼6和镶嵌有五颗切削齿2的第三短刀翼7；第一长刀翼3、第二短刀翼6、第三短刀翼7、第二长刀翼4和第一短刀翼5按顺时针圆周分布在钻头本体1上，第一长刀翼3和第二长刀翼4的上端相连；在钻头本体1的内部有钻头内孔，在钻头本体1上分布有与钻头内孔相通的至少三个喷嘴水孔；第一长刀翼3、第二短刀翼6、第三短刀翼7、第二长刀翼4和第一短刀翼5的下部外侧分别设有保径面。切削齿2采用金刚石复合片，其具有高硬度、高耐磨性的特点，适用于制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具；在本实用新型中将螺旋刀翼设计成5个长短不同的螺旋刀翼，当转矩从钻头本体1中心向外以螺旋方式延展时，通过力不平衡打破了径向涡动和声，减小刀翼上复合片的径向切削阻力，增加切削速度，提高切削效率；在流道中的喷嘴水孔保证了切削齿2得到及时冷却，同时钻头本体1和螺旋刀翼得到很好的冲洗；岩屑能够被及时冲出，避免了重复切削；根据上述对本实用新型的结构及效果说明，本实用新型可作为一种定向PDC钻头，应用于某个指定的勘探区块；针对该指定勘探区块，使用本实用新型进行钻井时不仅能够满足基本钻井要求，还可提高了钻头机械钻速和进尺，改善了钻头井底工作环境，提高了钻头使用寿命和钻井效率，降低了钻井成本。

可根据实际需要，对上述螺旋刀翼钢体PDC钻头作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，第一长刀翼3、第二短刀翼6、第三短刀翼7、第二长刀翼4和第一短刀翼5沿钻头本体1的分布角度依次为0°、67°、133°、200°、280°。这样使螺旋刀翼和切削齿2的分布更合理，使其具有良好的切削效果，切削效率高。

如附图所示，钻头本体1上分布有7个喷嘴水孔；7个喷嘴水孔包括第一喷嘴水孔8、第二喷嘴水孔9、第三喷嘴水孔10、第四喷嘴水孔11、第五喷嘴水孔12、第六喷嘴水孔13和第七喷嘴水孔14；在第一长刀翼3与第二短刀翼6之间的钻头本体1上设有第一喷嘴水孔8，第一喷嘴水孔8的延长线介于第二短刀翼6内端的第一切削齿2与第二切削齿2之间；在第二短刀翼6与第三短刀翼7之间的钻头本体1上设有第二喷嘴水孔9，第二喷嘴水孔9的延长线介于第三短刀翼7内端的第一切削齿2与第二切削齿2之间；在第三短刀翼7与第二长刀翼4之间的钻头本体1上由上至下间隔设有第三喷嘴水孔10和第四喷嘴水孔11，第三喷嘴水孔10的延长线介于第二长刀翼4内端的第一切削齿2与第二切削齿2之间；第四喷嘴水孔11的延长线介于第二长刀翼4内端的第三切削齿2与第四切削齿2之间；在第二长刀翼4与第一短刀翼5之间的钻头本体1上设有第五喷嘴水孔12，第五喷嘴水孔12的延长线介于第一短刀翼5的第一切削齿2与第二切削齿2之间；在第一短刀翼5与第一长刀翼3之间的钻头本体1上由上至下间隔设有第六喷嘴水孔13和第七喷嘴水孔14，第六喷嘴水孔13的延长线介于第一长刀翼3内端的第一切削齿2与第二切削齿2之间；第七喷嘴水孔14的的延长线介于第一长刀翼3内端的第三切削齿2与第四切削齿2之间。冲洗水柱沿喷嘴水孔的延长线冲洗钻头头部切削齿2，有效防止钻头泥包，冲洗效果好。

如附图1所示，保径面为上窄下宽的阶梯形保径面，并分为上部的窄径保径面15和下部的宽径保径面16；在第一长刀翼3、第二短刀翼6、第三短刀翼7、第二长刀翼4和第一短刀翼5的宽径保径面16外端面上分别垂直设有6个保径齿17；6个保径齿17由右至左依次递增排成三角阵列；保径齿17采用8毫米复合片。

如附图1所示，在第一长刀翼3、第二短刀翼6、第三短刀翼7、第二长刀翼4和第一短刀翼5的窄径保径面15上和宽径保径面16上沿右侧外曲线分别间隔设置有2个保径切削齿18。保径齿17和保径切削齿18能够增强保径强度，减小保径面磨损，保证钻井井眼的尺寸。

如附图1所示，在第一长刀翼3、第二短刀翼6、第三短刀翼7、第二长刀翼4和第一短刀翼5的中部刀翼鼻部的外轮廓面上和下部窄径保径面15上由上至下依次间隔设有6个减震齿20。减震齿20可以限制主切削齿2切深，减小了钻头震动。

如附图1所示，在钻头本体1下端固定安装有连接接头19，在连接接头19的下部有外螺纹。

如附图1所示，第一长刀翼3内端的两个切削齿2和第二长刀翼4内端的两个切削齿2分别采用16毫米复合片；其余在第一长刀翼3、第二短刀翼6、第三短刀翼7、第二长刀翼4和第一短刀翼5上的切削齿2分别采用19毫米复合片。在钻头本体1中心采用小号复合片的切削齿2在钻头本体1上端中心部形成低洼有利于控制井斜。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于包括钻头本体、螺旋刀翼和切削齿；在钻头本体上圆周设置有五个下部向左旋转的螺旋刀翼，螺旋刀翼的剖面外轮廓呈中等抛物线状；相邻螺旋刀翼之间形成流道；在螺旋刀翼上沿其右侧外曲线间隔设置有切削齿，五个螺旋刀翼根据切削齿的数量和长短分为镶嵌有八颗切削齿的第一长刀翼、镶嵌有七颗切削齿的第二长刀翼、镶嵌有五颗切削齿的第一短刀翼、镶嵌有四颗切削齿的第二短刀翼和镶嵌有五颗切削齿的第三短刀翼；第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼按顺时针圆周分布在钻头本体上，第一长刀翼和第二长刀翼的上端相连；在钻头本体的内部有钻头内孔，在钻头本体上分布有与钻头内孔相通的至少三个喷嘴水孔；第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的下部外侧分别设有保径面。

2.根据权利要求1所述的螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼沿钻头本体的分布角度依次为0°、67°、133°、200°、280°。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于钻头本体1上分布有7个喷嘴水孔；7个喷嘴水孔包括第一喷嘴水孔、第二喷嘴水孔、第三喷嘴水孔、第四喷嘴水孔、第五喷嘴水孔、第六喷嘴水孔和第七喷嘴水孔；在第一长刀翼与第二短刀翼之间的钻头本体上设有第一喷嘴水孔，第一喷嘴水孔的延长线介于第二短刀翼内端的第一切削齿与第二切削齿之间；在第二短刀翼与第三短刀翼之间的钻头本体上设有第二喷嘴水孔，第二喷嘴水孔的延长线介于第三短刀翼内端的第一切削齿与第二切削齿之间；在第三短刀翼与第二长刀翼之间的钻头本体上由上至下间隔设有第三喷嘴水孔和第四喷嘴水孔，第三喷嘴水孔的延长线介于第二长刀翼内端的第一切削齿与第二切削齿之间；第四喷嘴水孔的延长线介于第二长刀翼内端的第三切削齿与第四切削齿之间；在第二长刀翼与第一短刀翼之间的钻头本体上设有第五喷嘴水孔，第五喷嘴水孔的延长线介于第一短刀翼的第一切削齿与第二切削齿之间；在第一短刀翼与第一长刀翼之间的钻头本体上由上至下间隔设有第六喷嘴水孔和第七喷嘴水孔，第六喷嘴水孔的延长线介于第一长刀翼内端的第一切削齿与第二切削齿之间；第七喷嘴水孔的的延长线介于第一长刀翼内端的第三切削齿与第四切削齿之间。

4.根据权利要求1或2所述的螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于保径面为上窄下宽的阶梯形保径面，并分为上部的窄径保径面和下部的宽径保径面；在第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的宽径保径面外端面上分别垂直设有个6个保径齿；6个保径齿由右至左依次递增排成三角阵列；保径齿的外径为8毫米。

5.根据权利要求3所述的螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于保径面为上窄下宽的阶梯形保径面，并分为上部的窄径保径面和下部的宽径保径面；在第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的宽径保径面外端面上分别垂直设有个6个保径齿；6个保径齿由右至左依次递增排成三角阵列；保径齿的外径为8毫米。

6.根据权利要求4所述的螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的窄径保径面上和宽径保径面上沿右侧外曲线分别间隔设置有2个保径切削齿。

7.根据权利要求5所述的螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的窄径保径面上和宽径保径面上沿右侧外曲线分别间隔设置有2个保径切削齿。

8.根据权利要求7所述的螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼的中部刀翼鼻部的外轮廓面上和下部窄径保径面上由上至下依次间隔设有6个减震齿。

9.根据权利要求8所述的螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于钻头本体下端固定安装有连接接头，在连接接头的下部有外螺纹。

10.根据权利要求9所述的螺旋刀翼钢体PDC钻头，其特征在于第一长刀翼内端的两个切削齿和第二长刀翼内端的两个切削齿分别采用16毫米复合片；其余在第一长刀翼、第二短刀翼、第三短刀翼、第二长刀翼和第一短刀翼上的切削齿分别采用19毫米复合片。