CN205089221U - 一种多层刀翼式金刚石钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及油田钻探刀具技术领域，尤其是涉及一种多层刀翼式金刚石钻头。其特点是包括安装在连接接头上的钻头本体，所述的钻头本体周围设有中心轴线垂直于水平面的多组刀翼组，多组刀翼组包括长刀翼组和短刀翼组，长刀翼组和短刀翼组上分别设置有高刀翼和低刀翼，长刀翼组和短刀翼组的刀翼组外侧面设有两个加强规径切削元件，钻头本体上设置有排屑槽面，排屑槽面上设置有喷嘴。其有效的降低钻头使用时产生的阻力，提高钻头性能；使破碎后的岩屑无法附着在钻头本体表面，降低钻头泥包的可能性；可降低切削元件磨损速度，从而延缓钻头的衰减速度；可有效控制钻头平稳工作；有利于钻头在作业时保持力平衡。
Description
技术领域
本实用新型涉及油田钻探刀具技术领域，尤其是涉及一种多层刀翼式金刚石钻头。
背景技术
石油开采地质结构复杂，地层层位交错，软硬相混，有些区块还存在砾石，造成钻头使用磨损快。现有的金刚石钻头的钻头本体刀翼为单层刀翼，若刀翼厚度较薄，则钻头在工作时容易造成刀翼断裂，直接导致钻头损坏；若刀翼厚度较厚，则钻头在工作时钻头与井底的接触面积大，导致钻探时切削的岩屑大面积附着钻头上，使得钻头排屑体积减小，容易造成钻头泥包，严重影响钻头的使用质量和使用寿命。
发明内容
本实用新型的目的在于避免现有技术的不足提供一种多层刀翼式金刚石钻头，从而有效解决现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特点是包括安装在连接接头上的钻头本体，所述的钻头本体周围设有中心轴线垂直于水平面的多组刀翼组，多组刀翼组包括长刀翼组和短刀翼组，长刀翼组和短刀翼组上分别设置有高刀翼和低刀翼，长刀翼组和短刀翼组的刀翼组外侧面设有两个加强规径切削元件，钻头本体上设置有排屑槽面，排屑槽面上设置有喷嘴。
所述的长刀翼组和短刀翼组的刀翼组底面与水平面呈角度为50°的倾斜面。
所述的低刀翼的内侧面距离钻头本体中心轴线的距离为钻头直径的0.5-0.7。
所述的低刀翼的外侧面与钻头本体圆柱体表面弯曲走向一致的卷曲矩形状，低刀翼的内侧面呈锐利齿状。
所述的高刀翼和低刀翼相接的一侧形成高低刀翼连接面，高刀翼和低刀翼相接的另一侧为与高低刀翼连接面呈角度为10-30°的低刀翼倾斜面，高刀翼上的高刀翼正面与水平面之间的角度为0-20°，高刀翼的上端面呈弯曲矩形状，高刀翼的上端面上表面均匀分布一排主切削元件，高刀翼的外侧面装有多个副切削元件。
所述的主切削元件外凸与高刀翼的上端面形成第一个台阶层级，高刀翼的上端面比低刀翼的上端面高20-60mm形成第二个台阶层级，低刀翼的上端面比钻头本体的排屑槽面高20-40mm形成第三个台阶层级。
所述的主切削元件和副切削元件为柱状结构，主切削元件和副切削元件的切削口方向与钻头本体的旋转方向一致。
所述的钻头本体与连接接头相连接处为圆柱形结构，圆柱形结构上端为一底面为圆形且上表面为开口向下的抛物线状的立体结构，所述的喷嘴为直径为25.4mm的圆形孔状。
本实用新型的有益效果是：所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其低刀翼上端面相较高刀翼上端面低20-60mm，形成台阶层次，所以每组刀翼组呈现上小下大的结构形式，该结构区别于传统的单层刀翼金刚石钻头上下宽度一致结构特点，传统单层刀翼金刚石钻头工作时必须使刀翼达到一定的厚度才能保证其结构强度，而多层刀翼式金刚石钻头由于上小下大的结构特点，在保证结构强度的同时极大程度的减小了刀翼的厚度，使得多层刀翼使钻头本体与地层的接触面积减少了约1/3，有效的降低钻头使用时产生的阻力，提高钻头性能；高刀翼与低刀翼分布在钻头本体上，且高刀翼上端面与低刀翼上端面之间的距离、高刀翼上端面与钻头本体排屑槽面的高度、低刀翼上端面与钻头本体排屑槽面的高度均可调节，由此，可根据工况的不同，使得低刀翼上端面与高刀翼上端面的距离在20-60mm范围内变动，而两个刀翼之间的上端面形成足够的落差空间，使破碎后的岩屑无法附着在钻头本体表面，降低钻头泥包的可能性；通过改变刀翼结构降低刀翼厚度可使刀翼体积缩小约1/5，即岩屑的排出空间(排屑体积)提高约1/5；钻头排屑槽面、低刀翼、高刀翼及主切削元件组成的三层阶梯层次，保证钻头在运转的过程中岩屑可以顺着多层刀翼的上升角度快速上升，避免切削元件重复破碎，可降低切削元件磨损速度，从而延缓钻头的衰减速度；低刀翼设计成喙状结构，并碎屑沿低刀翼侧面排出，防止钻头泥包；刀翼组外侧面设置外凸于刀翼表面的较小切削齿，使得钻井过程中利用较小切削原件对钻头周围的岩石等物质进行进一步的切削，有效减小刀翼外侧面的磨损程度，且可有效控制钻头平稳工作；钻头排屑槽面上设有喷嘴，钻井液通过喷嘴喷出，钻井液作用有：一是水力马达的作用帮助钻进，二是清洗井底把岩屑及时带到井上避免重复切削，三是冷却切削原件，如钻井液不能顺畅上返，就不能及时把井底的钻井碎削清理干净，出现重复切削现象，影响钻井进度，降低钻头使用寿命；钻头中长刀翼和短刀翼的交替使用，有利于钻头在作业时保持力平衡。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型结构原理示意图；
图2为本实用新型图1的俯视结构原理示意图。
图中所示：1.主切削元件；2.高刀翼；3.高低刀翼连接面；4.低刀翼；5.喷嘴；6.低刀翼倾斜面；7.钻头本体；8.连接接头；9.短刀翼组；10.长刀翼组；11.高刀翼正面；12.排屑槽面；13.副切削元件；14.刀翼组底面；15.加强规径切削元件；16.刀翼组外侧面。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1和2所示，所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特点是包括安装在连接接头8上的钻头本体7，所述的钻头本体7周围设有中心轴线垂直于水平面的多组刀翼组，多组刀翼组包括长刀翼组10和短刀翼组9，长刀翼组10和短刀翼组9上分别设置有高刀翼2和低刀翼4，长刀翼组10和短刀翼组9的刀翼组外侧面16设有两个加强规径切削元件15，钻头本体7上设置有排屑槽面12，排屑槽面12上设置有喷嘴5。
进一步，所述的长刀翼组10和短刀翼组9的刀翼组底面14与水平面呈角度为50°的倾斜面。
进一步，所述的低刀翼4的内侧面距离钻头本体7中心轴线的距离为钻头直径的0.5-0.7。
进一步，所述的低刀翼4的外侧面与钻头本体7圆柱体表面弯曲走向一致的卷曲矩形状，低刀翼4的内侧面呈锐利齿状。
进一步，所述的高刀翼2和低刀翼4相接的一侧形成高低刀翼连接面3，高刀翼2和低刀翼4相接的另一侧为与高低刀翼连接面3呈角度为10-30°的低刀翼倾斜面6，高刀翼2上的高刀翼正面11与水平面之间的角度为0-20°，高刀翼2的上端面呈弯曲矩形状，高刀翼2的上端面上表面均匀分布一排主切削元件1，高刀翼2的外侧面装有多个副切削元件13。
进一步，所述的主切削元件1外凸与高刀翼2的上端面形成第一个台阶层级，高刀翼2的上端面比低刀翼的上端面高20-60mm形成第二个台阶层级，低刀翼4的上端面比钻头本体7的排屑槽面12高20-40mm形成第三个台阶层级。
进一步，所述的主切削元件1和副切削元件13为柱状结构，主切削元件1和副切削元件13的切削口方向与钻头本体7的旋转方向一致。
进一步，所述的钻头本体7与连接接头8相连接处为圆柱形结构，圆柱形结构上端为一底面为圆形且上表面为开口向下的抛物线状的立体结构，所述的喷嘴为直径为25.4mm的圆形孔状。
所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其工作过程为：钻头旋转工作时，喷嘴中喷射钻井液，钻井液水力马达的作用帮助钻进，并冷却切削元件，刀翼上镶嵌的主切削元件及副切削元件对接触到的岩石等物质进行切削，由于钻头排屑槽面、低刀翼、高刀翼及主切削元件组成的三层阶梯层次，使得钻头在运转的过程中产生的岩屑可以沿多层刀翼的层级结构快速上升，避免切削原件对于粉碎后的岩屑进行二次粉碎，同时喷嘴喷出钻井液把上升到刀翼组顶部及附着在钻头排屑槽面的岩屑及时冲洗，被冲洗下的岩屑沿低刀翼倾斜面甩出。其低刀翼上端面与高刀翼上端面存在20-60mm的高度差，使破碎后的岩屑无法附着在钻头本体表面。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多层刀翼式金刚石钻头，其特征是包括安装在连接接头上的钻头本体，所述的钻头本体周围设有中心轴线垂直于水平面的多组刀翼组，多组刀翼组包括长刀翼组和短刀翼组，长刀翼组和短刀翼组上分别设置有高刀翼和低刀翼，长刀翼组和短刀翼组的刀翼组外侧面设有两个加强规径切削元件，钻头本体上设置有排屑槽面，排屑槽面上设置有喷嘴。
2.如权利要求1所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特征在于：所述的长刀翼组和短刀翼组的刀翼组底面与水平面呈角度为50°的倾斜面。
3.如权利要求1所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特征在于：所述的低刀翼的内侧面距离钻头本体中心轴线的距离为钻头直径的0.5-0.7。
4.如权利要求1所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特征在于：所述的高刀翼的上端面与低刀翼的上端面之间的距离、高刀翼的上端面与钻头本体的排屑槽面的高度、低刀翼的上端面与钻头本体的排屑槽面的高度和高刀翼与低刀翼之间的角度厚度设置为尺寸调节式结构。
5.如权利要求1所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特征在于：所述的低刀翼的外侧面与钻头本体圆柱体表面弯曲走向一致的卷曲矩形状，低刀翼的内侧面呈锐利齿状。
6.如权利要求1所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特征在于：所述的高刀翼和低刀翼相接的一侧形成高低刀翼连接面，高刀翼和低刀翼相接的另一侧为与高低刀翼连接面呈角度为10-30°的低刀翼倾斜面，高刀翼上的高刀翼正面与水平面之间的角度为0-20°，高刀翼的上端面呈弯曲矩形状，高刀翼的上端面上表面均匀分布一排主切削元件，高刀翼的外侧面装有多个副切削元件。
7.如权利要求6所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特征在于：所述的主切削元件外凸与高刀翼的上端面形成第一个台阶层级，高刀翼的上端面比低刀翼的上端面高20-60mm形成第二个台阶层级，低刀翼的上端面比钻头本体的排屑槽面高20-40mm形成第三个台阶层级。
8.如权利要求6所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特征在于：所述的主切削元件和副切削元件为柱状结构，主切削元件和副切削元件的切削口方向与钻头本体的旋转方向一致。
9.如权利要求1所述的一种多层刀翼式金刚石钻头，其特征在于：所述的钻头本体与连接接头相连接处为圆柱形结构，圆柱形结构上端为一底面为圆形且上表面为开口向下的抛物线状的立体结构，所述的喷嘴为直径为25.4mm的圆形孔状。
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|---|---|---|---|---|
| CN112096296A (zh) * | 2020-11-12 | 2020-12-18 | 胜利油田固邦石油装备有限责任公司 | 一种磨削翼片型油气钻井用pdc钻头 |
| CN112627738A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-09 | 武穴市明锐机械股份有限公司 | 一种具有防泥包功能的钻头 |
| CN113027372A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-06-25 | 北京博德世达石油技术股份有限公司 | 一种新型耐磨的高效磨鞋 |
| CN116517475A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-08-01 | 西南石油大学 | 一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼pdc钻头 |
| CN118669054A (zh) * | 2024-08-22 | 2024-09-20 | 中石化西南石油工程有限公司 | 一种持续快速钻进的pdc钻头 |
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