CN207332768U - 一种防震pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于PDC钻头技术领域，公开了一种防震PDC钻头，用于解决现有PDC钻头在钻进碎石颗粒层时切削效率低以及震动较大的问题。本实用新型包括与连接杆连接的胎体，胎体上设置有多个刀翼，刀翼的外端面上设置有若干切削齿，胎体的中心连接有加强块，加强块的内部开设有空腔，加强块的外表面设置有条形开口，所述条形开口与空腔连通，每一个条形开口处安装有延伸至加强块表面之外的金刚石切削片，金刚石切削片与条形开口相互平行；每一个刀翼上的切削齿的后倾斜角各不相同，并且每一个刀翼上的切削齿延伸出刀翼的高度各不相同；相邻刀翼上相互对应的切削齿的后倾角不相同，并且相邻刀翼上相互对应的切削齿伸出刀翼的高度不相同。

Description

一种防震PDC钻头

技术领域

本实用新型属于PDC钻头技术领域，具体涉及一种防震PDC钻头。

背景技术

PDC(聚金刚石复合片)钻头广泛应用于石油、地质领域的一种钻头，其具有较高的硬度、耐磨性和使用寿命。PDC钻头破岩石的主要方式是切屑岩石，由于其一般具有3-7个刀翼，十几个复合片，岩石又是不均质的，因此PDC钻头在工作时存在剧烈的横向振动，削弱了破碎岩石的效率。为了抑制钻头的横向振动，部分钻头强化了保径结构，使保径结构的直径比钻头的直径略大，保径结构域井壁大面积紧密接触，从而有效抑制了横向振动。

在地层较硬的情况下，一般不使用牙轮钻头，因为牙轮钻头机械钻速慢、寿命短，常常导致额外的起小钻作业，增加钻井时间和作业费用。因此，对于地层较硬的地方，通常采用机械钻速较快的PDC钻头，以提高钻井速度。

现有技术中关于PDC的技术文献也较多，例如申请号为201420087416.7的专利公开了一种高效率PDC钻头，包括钻头体、均匀设置在钻头体上的6个刀翼、钻头体上端的喷嘴和钻头体下端的连接件，刀翼包括上刀翼和位于上刀翼下端的下刀翼，上刀翼上设置有两排切屑齿，每排切屑齿均有4个切屑齿，上刀翼与下刀翼不平行。

申请号为20142008408.2的专利公开了一种PDC钻头，包括圆柱形钻头体和设置在钻头体上的刀翼和喷嘴，刀翼包括上刀翼和位于上刀翼下方的下刀翼，上刀翼上设置有切屑齿，相邻两个下刀翼形成的沟道与钻头体的中轴线之间的夹角大于5度小于35度。

申请号为201420508187.1的专利公开了一种PDC钻头，包括组那头基体、流道、喷嘴孔、刀翼和切屑齿，刀翼设置在钻头基体上，刀翼包括切屑部和保径部，刀翼的切屑部上设置有切屑齿，保径部与切屑部相连接；两个刀翼之间构成流道，喷嘴孔设置在钻头基体上，还包括保径齿和保径平躺齿，保径齿及保径平躺齿设置在保径部上；切屑齿主体为圆柱形，一端为圆弧面另一端为平面，切屑齿横向设置在刀翼的两端，平面一端朝向刀翼的外侧，圆弧面一端朝向刀翼的内侧，并部分潜入刀翼内；切屑齿焊接在刀翼上；还包括减震齿，减震齿为硬质合金，减震齿镶嵌在刀翼的侧面；保径齿设置在保径部的前端，保径齿的形状及安装方式与切屑齿相同；保径平躺齿设置在保径部的侧面；保径平躺齿为圆柱形，其一端面为圆弧面，另一端面为平面，保径平躺齿的纵向轴线与保径齿部的侧面垂直，保径平躺齿的圆弧面朝向保径的外侧，平面端镶嵌保径部内部。

目前PDC钻头上各个切割齿的后倾角的角度都相同，并且各个倾斜齿均匀的分布在刀翼上，然而这种结构在切削碎石地质层的时候，由于各个碎石分布非常凌乱，导致普通的 PDC钻头在钻进碎石层的时候，由于各个切削齿的受力不一样，导致切削效率低；同时由于 PDC钻头的中心切削效率降低，主要与冲击的方式进行破碎，对于地质较为均匀的地区，相对来说钻头受力比较均匀因此即是冲击破碎的产生的震动较为平稳，但是对于碎石颗粒层 PDC在钻进的过程中震动非常大。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有PDC钻头在钻进碎石颗粒层时切削效率低以及震动较大的问题，而提供一种防震PDC钻头，特别适用于碎石层的地质钻探，具有钻进效率高、钻进平稳的特点。

为解决技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种防震PDC钻头，包括与连接杆连接的胎体，所述胎体上设置有多个刀翼，所述刀翼的外端面上设置有若干切削齿，所述胎体的中心连接有呈锥形的加强块，所述加强块的内部开设有空腔，所述加强块的外表面设置有至少两条倾斜设置的条形开口，所述条形开口与空腔连通，每一个条形开口处安装有延伸至加强块表面之外的金刚石切削片，金刚石切削片与条形开口相互平行；每一个刀翼上的切削齿的后倾斜角各不相同，并且每一个刀翼上的切削齿延伸出刀翼的高度各不相同；相邻刀翼上相互对应的切削齿的后倾角不相同，并且相邻刀翼上相互对应的切削齿伸出刀翼的高度不相同。

所述金刚石切削片延伸出加强块表面的距离从加强块的尖端到加强块的根部逐渐增加。

所述加强块的内部设置有螺旋向下的螺旋流道，所述螺旋流道的下端与胎体内的冷却液流道连通，所述加强块的内壁上设置有多个与螺旋流道相互连通的喷孔。

所述螺旋流道的螺旋方向与胎体的转动方向相反。

所述喷孔倾斜的开设在加强块的内壁上。

每一刀翼上相邻的切削齿的截面形状各不相同，相邻刀翼上相互对应的切削齿的截面形状各不相同。

所述切削齿的截面形状为圆形、椭圆形、跑道形、腰鼓形、扇形、三角形、长方形、正方形、梯形或菱形。

所述刀翼的两侧面上均安装有多个辅助切削齿，多个辅助切削齿倾斜的连接在刀翼的两侧面上，并且各个辅助切削齿的安装位置形成一倾斜直线。

辅助切削齿与胎体之间的距离从上之下逐渐增加。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本实用新型的防震PDC钻头在使用过程中加强块跟随胎体一起转动，在高速旋转的过程中既能够通过加强块的尖端对井眼进行冲压破碎，当尖端进入到井眼中心后通过金刚石切削片又能够对地层进行切削破碎，从而提高井眼中心的钻进效率；同时通过切削的方式对井眼中心的碎石颗粒层进行切削破碎，降低对于碎石颗粒层钻进时的震动，提高钻头钻进时的平稳性；同时本实用新型的切削齿的结构设计，能够尽量使得各个切削齿的受力均匀，满足碎石颗粒层的地层钻探，提高在碎石颗粒层地质钻探中的受力均匀性与钻进效率和钻进的平稳性。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图结构示意图；

图2为辅助切削齿安装在刀翼上的结构示意图；

图3为切削齿的后倾角的示意图；

图4为本实用新型的加强块的外形结构示意图；

图5为本实用新型的加强块的内部结构示意图；

图中标记：1、胎体，2、刀翼，3、切削齿，4、水眼，5、辅助切削齿，6、加强块，7、条形开口，8、金刚石切削片，9、空腔，10、螺旋流道，11、冷却液流道。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本实用新型的保护范围。

结合附图，本实用新型的防震PDC钻头，包括与连接杆连接的胎体1，所述胎体1上设置有多个刀翼2，相邻的刀翼2之间形成排削通道，胎体1上还是设置有水眼4，冷却液从胎体1中的冷却液流道11排出，进而从水眼4中喷出，用于对刀翼上的切削齿3进行冷却，同时带动碎削及时从排削通道中排出；所述胎体1的中心连接有呈锥形的加强块6，所述加强块6的内部开设有空腔9，所述加强块6的外表面设置有至少两条倾斜设置的条形开口7，所述条形开口7与空腔9连通，每一个条形开口7处安装有延伸至加强块6表面之外的金刚石切削片8，金刚石切削片8与条形开口7相互平行；每一个刀翼2上的切削齿3的后倾斜角(如附图3中的α)各不相同，并且每一个刀翼2上的切削齿3延伸出刀翼2的高度各不相同；相邻刀翼2上相互对应的切削齿3的后倾角不相同，并且相邻刀翼2上相互对应的切削齿3伸出刀翼2的高度不相同。本实用新型的防震PDC钻头在使用过程中加强块跟随胎体一起转动，在高速旋转的过程中既能够通过加强块的尖端对井眼进行冲压破碎，当尖端进入到井眼中心后通过金刚石切削片又能够对地层进行切削破碎，从而提高井眼中心的钻进效率；同时通过切削的方式对井眼中心的碎石颗粒层进行切削破碎，降低对于碎石颗粒层钻进时的震动，提高钻头钻进时的平稳性；同时本实用新型的切削齿的结构设计，能够尽量使得各个切削齿的受力均匀，满足碎石颗粒层的地层钻探，提高在碎石颗粒层地质钻探中的受力均匀性与钻进效率和钻进的平稳性。

本实用新型的防震PDC钻头在使用过程中加强块跟随胎体一起转动，在高速旋转的过程中既能够通过加强块的尖端对井眼进行冲压破碎，当尖端进入到井眼中心后通过金刚石切削片又能够对地层进行切削破碎，从而提高井眼中心的钻进效率；同时通过切削的方式对井眼中心的碎石颗粒层进行切削破碎，降低对于碎石颗粒层钻进时的震动，提高钻头钻进时的平稳性；同时本实用新型的切削齿的结构设计，能够尽量使得各个切削齿的受力均匀，满足碎石颗粒层的地层钻探，提高在碎石颗粒层地质钻探中的受力均匀性与钻进效率和钻进的平稳性。

为了提高井眼中心地层的切削效率，本实用新型的金刚石切削片8延伸出加强块6表面的距离从加强块6的尖端到加强块6的根部逐渐增加。

本实用新型的加强块6的内部设置有螺旋向下的螺旋流道10，所述螺旋流道10的下端与胎体1内的冷却液流道11连通，所述加强块6的内壁上设置有多个与螺旋流道10相互连通的喷孔。通过螺旋流道和喷孔的设计，既能够对金刚石切削片进行冷却，同时又能够对切削后进入到空腔内的碎削进行冲刷，便于碎屑的及时排出。

为了提高对碎削的冲洗能力，所述螺旋流道10的螺旋方向与胎体1的转动方向相反。

作为本实用新型一种优选的方式，所述喷孔倾斜的开设在加强块11的内壁上。

作为本实用新型一种优选的方式，每一刀翼2上相邻的切削齿3的截面形状各不相同，相邻刀翼2上相互对应的切削齿3的截面形状各不相同。

其中切削齿3的截面形状为圆形、椭圆形、跑道形、腰鼓形、扇形、三角形、长方形、正方形、梯形或菱形。

作为本实用新型一种优选的方式，所述刀翼2上的切削齿3的后倾斜为10°-15°。

本实用新型的刀翼2的两侧面上均安装有多个辅助切削齿5，多个辅助切削齿5倾斜的连接在刀翼2的两侧面上，并且各个辅助切削齿5的安装位置形成一倾斜直线。

作为本实用新型一种优选的方式，辅助切削齿5与胎体1之间的距离从上之下逐渐增加，即是说辅助切削齿与胎体之间的距离沿着从胎体的切削端面至与钻头连接的连接杆的方向逐渐增大。在钻进过程中通过辅助切削齿能够进一步提高对碎石颗粒地层的切削效率，满足钻头对碎石颗粒地质层的切削效率。

同时由于碎石颗粒地质层的特殊地质结构，切削齿的结构设计，能够尽量使得各个切削齿的受力和磨损程度接近，一方面提高钻头的平稳性，另一方面提高钻头的使用寿命。

Claims (9)

1.一种防震PDC钻头，包括与连接杆连接的胎体，所述胎体上设置有多个刀翼，所述刀翼的外端面上设置有若干切削齿，其特征在于，所述胎体的中心连接有呈锥形的加强块，所述加强块的内部开设有空腔，所述加强块的外表面设置有至少两条倾斜设置的条形开口，所述条形开口与空腔连通，每一个条形开口处安装有延伸至加强块表面之外的金刚石切削片，金刚石切削片与条形开口相互平行；每一个刀翼上的切削齿的后倾斜角各不相同，并且每一个刀翼上的切削齿延伸出刀翼的高度各不相同；相邻刀翼上相互对应的切削齿的后倾角不相同，并且相邻刀翼上相互对应的切削齿伸出刀翼的高度不相同。

2.根据权利要求1所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述金刚石切削片延伸出加强块表面的距离从加强块的尖端到加强块的根部逐渐增加。

3.根据权利要求1所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述加强块的内部设置有螺旋向下的螺旋流道，所述螺旋流道的下端与胎体内的冷却液流道连通，所述加强块的内壁上设置有多个与螺旋流道相互连通的喷孔。

4.根据权利要求3所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述螺旋流道的螺旋方向与胎体的转动方向相反。

5.根据权利要求3所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述喷孔倾斜的开设在加强块的内壁上。

6.根据权利要求1所述的防震PDC钻头，其特征在于，每一刀翼上相邻的切削齿的截面形状各不相同，相邻刀翼上相互对应的切削齿的截面形状各不相同。

7.根据权利要求6所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述切削齿的截面形状为圆形、椭圆形、跑道形、腰鼓形、扇形、三角形、长方形、正方形、梯形或菱形。

8.根据权利要求1所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述刀翼的两侧面上均安装有多个辅助切削齿，多个辅助切削齿倾斜的连接在刀翼的两侧面上，并且各个辅助切削齿的安装位置形成一倾斜直线。

9.根据权利要求8所述的防震PDC钻头，其特征在于，辅助切削齿与胎体之间的距离从上之下逐渐增加。