CN204920805U - 具有二级保径结构的pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有二级保径结构的PDC钻头，属于钻探用钻头技术领域。本实用新型的具有二级保径结构的PDC钻头，包括成为一体的钻头体、刀翼、一级保径和二级保径，在所述钻头体的圆周上分布数个刀翼，所述每个刀翼都连接有一级保径；在钻头体上还周向设置有数个二级保径，所述一级保径与二级保径不相连。本实用新型的钻头结构简单，能够大幅增加钻头有效保径长度的同时，使钻头具有较好的保径能力，防止井眼轨迹弯曲。还能降低钻头的磨擦阻力，预防岩层掉块卡钻事故的发生的概率，能够有效地提高钻头的破岩效率。

Description

具有二级保径结构的PDC钻头

技术领域

本实用新型属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探技术领域，具体是涉及一种具有二级保径结构的PDC钻头。

背景技术

现有的PDC钻头均为刀翼式钻头，即在钻头体上设置有若干个刀翼，在刀翼上焊接PDC齿。PDC钻头是利用聚晶金刚石复合片（即PDC齿）通过刮切、剪切的方式来破碎岩石的钻头，多用于中软地层。

PDC钻头在井底工作，PDC齿切削岩石，再利用钻头的水力结构，将被切削后的岩石所形成的岩屑排离井底，从而使钻头获得进尺。在井底，钻头与钻柱连接，钻柱传递扭矩给钻头，使钻头获得转速。通常在石油天然气钻井工程中，井深普遍达到4000米深以上。过长的钻柱在井底会发生弯曲现象，钻柱的弯曲使钻头产生侧向力，使井岩轨迹发生弯曲。

这就要求PDC钻头具有较长的保径，钻头的保径越长，使钻头产生的侧向力就越小，井眼轨迹就越直。但另一方面，在钻头上设计较长的钻头保径，那么保径及刀翼之间的排屑槽就越长，就容易发生岩层掉块卡钻的事故。另外较长的保径与井壁的摩擦阻力也较大，反而制约了钻头有效的破岩效率。

实用新型内容

本实用新型的目的就是克服上述现有技术的不足之处，提出一种具有二级保径结构的PDC钻头，能够大幅增加钻头有效保径长度的同时，使钻头具有较好的保径能力，防止井眼轨迹弯曲。还能降低钻头的磨擦阻力，预防岩层掉块卡钻事故的发生的概率，能够有效地提高钻头的破岩效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

具有二级保径结构的PDC钻头，包括成为一体的钻头体、刀翼、一级保径和二级保径，在所述钻头体的圆周上分布数个刀翼，所述每个刀翼都连接有一级保径；在钻头体上还周向设置有数个二级保径，所述一级保径与二级保径不相连。

在上述方案中，在相邻两个刀翼以及一级保径之间形成的排屑槽，在钻头轴线方向上，与所述二级保径对齐。在相邻两个二级保径之间形成的排屑流道，在钻头轴线方向上，与所述一级保径对齐。钻头在井底工作，有着较高的转速，即钻头本身随着钻柱围绕其轴线旋转。通过一级保径之间排屑槽出来的钻井液携带岩屑，达到二级保径时会发生偏移，这就要求二级保径之间的排屑流道不能与一级保径之间的排屑槽在钻头轴线方向上对齐。一级保径之间的排屑槽在钻头轴线上与二级保径对齐，这样通过一级保径之间的排屑槽出来的钻井液就能够顺利进入二级保径之间的排屑流道，而没有二级保径的阻断。

钻头具有二级保径，可以有效增加钻头的保径长度和保径能力。一级保径的长度为L1，二级保径的长度为L3，一级保径与二级保径之间的轴向间距为L2，钻头的有效保径长度为L=L1+L2+L3。有效保径长度L越长，钻头防斜打直，即预防井眼弯曲的能力就越强。

但是较长的排屑槽容易发生岩层掉块卡钻的事故，本实用新型通过一级保径和二级保径分离的形式，使排屑槽分离不连续，排屑槽在钻头轴线上的间距同为L2。排屑槽被分为较短的两段，这就降低了岩层掉块被卡在排屑槽内的概率，起到预防掉块卡钻的风险。

钻头外径即一级保径的外径的外径R比钻头的二级保径的外径r大2—4mm。所述一级保径的外径达到钻头标准的外径，使井眼内径达到设计要求。所述二级保径起到扶正钻柱和钻头的作用，可以使其外径略小于二级保径的外径。同时井壁和二级保径之间的摩擦阻力就很小，井壁直对一级保径有较大的摩擦阻力，可以有效地提高钻头破岩的效率。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.钻头具有二级保径，具有较长的有效保径长度，能够起到预防井眼弯曲的作用；

2.一级保径和二级保径分离，使排屑槽被分为较短的两段，降低了岩层掉块被卡在排屑槽内的概率；

3.二级保径的外径小于钻头的外径，降低了井壁对钻头的摩擦阻力，有效地提高了钻头的破岩效率。

附图说明

下面结合附图和本实用新型的实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型的PDC钻头结构示意图。

图2为本实用新型的PDC钻头的有效保径长度示意图。

图3为本实用新型的PDC钻头的排屑槽结构示意图。

图4为本实用新型的PDC钻头俯视图。

图中标记：1-钻头体、2-刀翼、3-一级保径、4-二级保径、5-排屑槽、6-排屑流道。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示意的表示出本实用新型PDC钻头的基本结构，包括成为一体的钻头体1、刀翼2、一级保径3和二级保径5，在所述钻头体的圆周上分布数个刀翼2，所述每个刀翼2都连接有一级保径3；在钻头体1上还周向设置有数个二级保径4，所述一级保径3与二级保径4不相连；相邻两个刀翼2以及一级保径3之间形成排屑槽5，相邻两个二级保径4之间形成排屑流道6。

如图2所示，在相邻两个刀翼以及一级保径3之间形成的排屑槽5，在钻头轴线方向上，与所述二级保径4对齐。钻头的有效保径长度为L，一级保径3的长度为L1，二级保径4的长度为L3，一级保径3与二级保径4之间的轴向间距为L2，L=L1+L2+L3。如图3所示，在相邻两个二级保径4之间形成的排屑流道6，在钻头轴线方向上，与所述一级保径3对齐。

在钻头保径结构设计中，为了使钻井液携带的岩屑顺利排出井底，本实用新型的钻头保径结构中，保径采用流线型设计，即保径的两断采用曲线和圆弧过渡，降低保径对钻井液的阻碍，同时还能预防结构应力集中，提高钻头的结构强度。

如图4所示，钻头外径即一级保径3的外径R比钻头的二级保径4的外径r大2—4mm。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.具有二级保径结构的PDC钻头，包括成为一体的钻头体(1)、刀翼（2）、一级保径（3）和二级保径（4），在所述钻头体（1）的圆周上分布数个刀翼（2），所述每个刀翼（2）都连接有一级保径（3）；在钻头体（1）上还周向设置有数个二级保径（4），所述一级保径（3）与二级保径不相连；相邻两个刀翼（2）以及一级保径（3）之间形成排屑槽（5），相邻两个二级保径（4）之间形成排屑流道（6）。

2.如权利要求1所述的具有二级保径结构的PDC钻头，其特征在于，在钻头轴线个方向上，所述排屑槽（5）与二级保径（4）对齐，所述排屑流道（6）与一级保径（3）对齐。

3.如权利要求1所述的具有二级保径结构的PDC钻头，其特征在于，钻头的有效保径长度为L，一级保径（3）的长度为L1，二级保径(4)的长度为L3，一级保径（3）与二级保径（4）之间的轴向间距为L2，L=L1+L2+L3。

4.如权利要求1所述的具有二级保径结构的PDC钻头，其特征在于，钻头外径即一级保径的外径（3）的外径R比钻头的二级保径（4）的外径r大2—4mm。