CN205172441U - 一种定向钻井的pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种定向钻井的PDC钻头，包括钻头体、刀翼、排屑槽、喷嘴和切削齿，所述刀翼、排屑槽和喷嘴设置在钻头体的端面，所述切削齿固定在刀翼上，刀翼分为四个主刀翼和四个副刀翼，形状组和为螺旋状设计，副刀翼和主刀翼交错设置。所述的钻头采用短剖面形状，特殊双重切削布齿结构，同时对钻头进行了力平衡设计，把钻头的侧向力减到最小，增加了钻头体工作时的稳定性；刀翼的结构和切削齿的排布方式，使钻头滑动钻进时钻压变化的敏感度小，工具面可控性好，复合钻进机械钻速和定向井机械钻速较常规PDC钻头都有较大幅度提高，并且提高了钻井和下套管效率及井身质量。
Description
技术领域
本实用新型属于石油钻井工具领域，用于油、气田硬地层的钻井的PDC钻头的设计，尤其涉及一种用于定向钻井的PDC钻头。
背景技术
随着聚晶金刚石PDC生产技术的提高和PDC钻头设计制造技术的进步，PDC钻头在钻井破岩中所占的比例越来越大，但在软硬交错的多夹地层、硬地层的使用过程中效果不佳，表现出钻进效率低，使用寿命短，钻井故障多等缺点。此外PDC钻头在钻进的过程中钻压施加较大，钻头与井底直接接触容易造成钻头泥包，从而降低钻头的机械钻速。聚晶金刚石（PDC）虽然具有很好的耐磨性和较高的硬度，但是PDC在受到高温作用时的稳定性较差，当温度高于400℃时磨损速度将会加快。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种适应定向钻井的PDC钻头，其技术方案是：一种定向钻井的PDC钻头，包括钻头体、刀翼、排屑槽、喷嘴和切削齿，所述刀翼、排屑槽和喷嘴设置在钻头体的端面，所述切削齿固定在刀翼上，刀翼分为四个主刀翼和四个副刀翼，形状组和为螺旋状设计，副刀翼和主刀翼交错设置。
进一步的，所述钻头体内部设置四个流道，流道外端采用螺纹与喷嘴一边的母扣连接。
进一步的，所述流道中心线与钻头体轴向间的夹角为8o。
进一步的，所述排屑槽一端设有保径块，排屑槽的深度为从保径块底部到排屑槽底部的距离，刀翼高度为从保径块底部到刀翼端面的距离，排屑槽的深度大于刀翼高度6-8mm。
进一步的，所述切削齿与刀翼平面的角度为15-30o，切削齿由中心向外，角度呈增大趋势；所述切削齿的侧转角为10o；所述切削齿的前倾角为15-20o，切削齿由中心向外，角度呈增大趋势。
进一步的，所述主刀翼设计为对称的两对，切削齿对称布置，其中一组主刀翼，每个主刀翼布置8个切削齿；另一组主刀翼，每个主刀翼布置7个切削齿。
进一步的，所述副刀翼上均匀分布5个切削齿。
进一步的，所述切削齿通过焊接的方式固定在刀翼上，切削齿采用聚晶金刚石制成。
采用上述技术方案具有如下有益效果：
1）本实用新型所述的刀翼采用螺旋刀翼结构，该结构能很好的降低钻头回旋作用，并且减小了钻头螺旋状刀翼与井壁间的接触应力，有助于钻井液携带岩屑，清洗井底；
2）本实用新型所述的排屑槽部分采用深度较高的排屑槽这种设计，加大了喷嘴到井底的距离，喷嘴部分在满足冷却钻头、清洗井底和携带岩屑作用的同时，特殊方位角和喷射角度的设计，可以减少水力对切削齿和刀翼体的冲蚀，减轻了射流对钻头基体的冲蚀，并且不容易产生泥包现象；
3）本实用新型所述的钻头采用短剖面形状，特殊双重切削布齿结构，同时对钻头进行了力平衡设计，把钻头的侧向力减到最小，增加了钻头体工作时的稳定性；
4）本实用新型刀翼的结构和切削齿的排布方式，使钻头滑动钻进时钻压变化的敏感度小，工具面可控性好，复合钻进机械钻速和定向井机械钻速较常规PDC钻头都有较大幅度提高，并且提高了钻井和下套管效率及井身质量；
5）所述钻头体采用机床整体加工成型，物理性能更优，有效提高使用寿命，提高钻头的工作效率，减少更换次数节约成本。
附图说明
图1是本实用新型的主视图；
图2是本实用新型的左视图；
图3是本实用新型所述的喷嘴、流道的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，不经过创造性劳动得到的变换，都应涵盖在本实用新型保护范围内。
一种定向钻井的PDC钻头，包括钻头体4、刀翼1、排屑槽2、喷嘴6和切削齿5，所述刀翼1、排屑槽2和喷嘴6设置在钻头体4的端面，所述切削齿5固定在刀翼1上，刀翼1分为四个主刀翼8和四个副刀翼7，形状组和为螺旋状设计，副刀翼7和主刀翼8交错设置。
主刀翼8上设置7个切屑齿5，副刀翼7上设置5个切屑齿5，对称刀翼上的设置与此刀翼上的设置相同，邻刀翼上的设置为主刀翼设置8个切屑齿5，副刀翼上设置5个切屑齿。
所述的聚晶金刚石（PDC）切削齿5设置在刀翼1上，采用焊接的方式将PDC复合片焊接于刀翼1上，切削齿5的切屑角度有15°逐渐增加到30°。切屑齿5的侧转角有10°，切屑齿5的前倾角由15°增加到20°。
所述钻头体4内部设置四个流道9，流道9外端采用螺纹与喷嘴6一边的母扣10连接。所述流道9中心线与钻头体4轴向间的夹角为8o。
所述排屑槽2一端设有保径块3，排屑槽2的深度为从保径块3底部到排屑槽2底部的距离，刀翼高度为从保径块3底部到刀翼1端面的距离，排屑槽2的深度大于刀翼1高度6-8mm。
Claims (8)
1.一种定向钻井的PDC钻头，包括钻头体、刀翼、排屑槽、喷嘴和切削齿，其特征在于：所述刀翼、排屑槽和喷嘴设置在钻头体的端面，所述切削齿固定在刀翼上，刀翼分为四个主刀翼和四个副刀翼，形状组合为螺旋状设计，副刀翼和主刀翼交错设置。
2.根据权利要求1所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：所述钻头体内部设置四个流道，流道外端采用螺纹与喷嘴一边的母扣连接。
3.根据权利要求2所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：所述流道中心线与钻头体轴向间的夹角为8o。
4.根据权利要求1所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：所述排屑槽一端设有保径块，排屑槽的深度为从保径块底部到排屑槽底部的距离，刀翼高度为从保径块底部到刀翼端面的距离，排屑槽的深度大于刀翼高度6-8mm。
5.根据权利要求1所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：所述切削齿与刀翼平面的角度为15-30o，切削齿由中心向外，角度呈增大趋势；所述切削齿的侧转角为10o；所述切削齿的前倾角为15-20o，切削齿由中心向外，角度呈增大趋势。
6.根据权利要求1所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：所述主刀翼设计为对称的两对，切削齿对称布置，其中一组主刀翼，每个主刀翼布置8个切削齿；另一组主刀翼，每个主刀翼布置7个切削齿。
7.根据权利要求1所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：所述副刀翼上均匀分布5个切削齿。
8.根据权利要求1所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：所述切削齿通过焊接的方式固定在刀翼上，切削齿采用聚晶金刚石制成。
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