CN204920801U - 适合旋冲钻具系统的pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
一种适合旋冲钻具系统的PDC钻头。为了克服现有普通PDC钻头存在的稳定性及抗冲击性能难以适应高频冲击和旋转的双重作用，极易发生早期失效的不足，本实用新型的钻头冠基体设置有非均匀分布的3个主刀翼和3个副刀翼，主刀翼和副刀翼交替设置；主刀翼和副刀翼上固定安装有两排切削齿，副切削齿设置在主切削齿的后面；钻头冠由中心轴线向外至冠部至下部的保径部过渡依次为直线、弧线、直线；主切削齿、副切削齿的后角角度为25-29°；主切削齿、副切削齿的工作面攻击倒角为双倒角。其有益效果是结构设计合理，在旋转冲击钻进中具有高稳定性及抗冲击性能，可以大幅提高机械钻速，缩短钻井周期，节约钻进成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种石油钻井、地质勘探、油田开发钻进的破岩工具钻头，尤其是涉及一种适合旋冲钻具系统的PDC钻头。
背景技术
在开发石油和天然气的钻井施工中，钻遇难钻地层普遍存在机械钻速慢，钻头过早失效问题，严重影响钻井周期及生产开发进度。旋冲钻具+PDC钻头配套技术在此类井段使用取得良好效果。其技术原理是在普通旋转钻进的基础上，在钻头上部安装一个液力冲击器，将钻井液压力能转化为高频冲击能，使得钻头在一定钻压下随钻柱旋转的同时，受到冲击器高频冲击力的作用，在旋转和冲击作用下破碎岩石，能够提高机械钻速。由于其不同于以往的旋转钻进的方式，普通PDC钻头的稳定性及抗冲击性能是难以适应高频冲击和旋转的双重作用，极易发生早期失效问题。
实用新型内容
为了克服现有普通PDC钻头存在的稳定性及抗冲击性能难以适应高频冲击和旋转的双重作用，极易发生早期失效的不足，本实用新型提供一种适合旋冲钻具系统的PDC钻头。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：适合旋冲钻具系统的PDC钻头，钻头冠基体上设置有刀翼，相邻刀翼间有岩屑流道；刀翼前端为切削齿，刀翼下部是保径，保径上安装有保径齿，所述钻头冠基体设置有非均匀分布的3个主刀翼和3个副刀翼，所述主刀翼和副刀翼交替设置；所述主刀翼和副刀翼上固定安装有两排切削齿，副切削齿设置在主切削齿的后面。所述钻头冠由中心轴线向外至冠部至下部的保径部过渡依次为直线、弧线、直线。所述主切削齿、副切削齿的后角角度为25-29°；所述主切削齿、副切削齿的工作面攻击倒角为双倒角；所述主切削齿、副切削齿的工作面攻击倒角中切削端面与斜面的倒角为0.5×10°，切削齿外圆倒角与轴线的夹角为1.5×10°。所述主切削齿的直径为16mm，所述副切削齿的直径为13mm。
本实用新型的有益效果是，结构设计合理，在旋转冲击钻进中具有高稳定性及抗冲击性能，可以大幅提高机械钻速，缩短钻井周期，节约钻进成本。
附图说明
图1是本实用新型适合旋冲钻具系统的PDC钻头的结构示意图。
图2是本实用新型中刀翼结构示意图。
图3是本实用新型中切削齿结构示意图。
图中：1.钻头冠基体，2.主刀翼，3.岩屑流道，4.主切削齿，5.冠部，6.保径部，7.副切削齿，8.后角，9.工作面攻击倒角，10.副刀翼。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。
参见附图1。本实用新型适合旋冲钻具系统的PDC钻头，钻头冠基体1上设置有刀翼，相邻刀翼间有岩屑流道3；刀翼前端为切削齿，刀翼下部是保径，保径上安装有保径齿。
钻头冠基体1设置有非均匀分布的3个主刀翼2和3个副刀翼10，主刀翼2和副刀翼10交替设置，六刀翼布局能够提高钻头的稳定性。主刀翼2和副刀翼10上固定安装有两排切削齿，副切削齿7设置在主切削齿4的后面。主切削齿4的直径为16mm，副切削齿7的直径为13mm。
参见附图2。钻头冠由中心轴线向外至冠部5至下部的保径部6过渡依次为直线、弧线、直线，该低扭矩保径设计能够有效较少钻头蹩卡的发生。
参见附图3。主切削齿4、副切削齿10的后角8角度为25-29°，能够降低切削齿崩齿风险。主切削齿4、副切削齿7的工作面攻击倒角9为双倒角，其中：切削端面与斜面的倒角为0.5×10°，切削齿外圆倒角与轴线的夹角为1.5×10°。本实用新型中的后角8和倒角9的设计，使得钻头既能在泥岩中保持快速转进，又可以在遇到砾石的时候通过双倒角界面吸能，减缓冲击。
本实用新型适合旋冲钻具系统的PDC钻头，与普通PDC钻头相比较，稳定性好，抗冲击性能得到有效提高，在深井、超深井下部地层钻进中可以大幅提高机械钻速，大大缩短钻井周期，节约钻进成本。
应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。
Claims (3)
1.一种适合旋冲钻具系统的PDC钻头，钻头冠基体上设置有刀翼，相邻刀翼间有岩屑流道；刀翼前端为切削齿，刀翼下部是保径，保径上安装有保径齿，其特征是：
所述钻头冠基体（1）设置有非均匀分布的3个主刀翼（2）和3个副刀翼（10），所述主刀翼（2）和副刀翼（10）交替设置；所述主刀翼（2）和副刀翼（10）上固定安装有两排切削齿，副切削齿（7）设置在主切削齿（4）的后面；
所述钻头冠由中心轴线向外至冠部（5）至下部的保径部（6）过渡依次为直线、弧线、直线；
所述主切削齿（4）、副切削齿（10）的后角（8）角度为25-29°；所述主切削齿（4）、副切削齿（7）的工作面攻击倒角（9）为双倒角。
2.根据权利要求1所述适合旋冲钻具系统的PDC钻头，其特征是：所述主切削齿（4）、副切削齿（7）的工作面攻击倒角（9）中切削端面与斜面的倒角为0.5×10°，切削齿外圆倒角与轴线的夹角为1.5×10°。
3.根据权利要求2所述适合旋冲钻具系统的PDC钻头，其特征是：所述主切削齿（4）的直径为16mm，所述副切削齿（7）的直径为13mm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111032991A (zh) * | 2017-07-28 | 2020-04-17 | 通用电气(Ge)贝克休斯有限责任公司 | 包括被构造为减少工作比率的切割元件轮廓的地钻工具 |
| CN117432340A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-23 | 西南石油大学 | 一种高比压pdc钻头 |
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| CN111032991A (zh) * | 2017-07-28 | 2020-04-17 | 通用电气(Ge)贝克休斯有限责任公司 | 包括被构造为减少工作比率的切割元件轮廓的地钻工具 |
| CN117432340A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-23 | 西南石油大学 | 一种高比压pdc钻头 |
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