CN208024279U - 一种带有锥形辅助切削齿pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钻头工具领域中的一种带有锥形辅助切削齿PDC钻头。其主要由钻头基体、刀翼、PDC主切削齿、PDC切削齿、锥形齿、喷嘴、流道和排屑槽组成，喷嘴镶装在钻头基体上，刀翼固定在钻头基体上，PDC主切削齿布置在每个刀翼上。钻头后排齿布齿方式：相邻两个刀翼的后排齿以刀翼间隔布置锥形齿与PDC切削齿的方式，且锥形齿比PDC主切削齿的出露低1‑2mm，PDC切削齿比PDC主切削齿的出露低2‑3mm。各切削齿出露度关系：PDC主切削齿>锥形齿>PDC切削齿。本实用新型依靠其特殊的阶梯式辅助破岩结构使其具有钻速高、高寿长的优点，这个高效破岩的过程与钻压大小及转速快慢没有直接关系。

Description

一种带有锥形辅助切削齿PDC钻头

技术领域

本实用新型涉及一种石油天然气钻井钻头，尤其是一种带有锥形辅助切削齿PDC钻头。

背景技术

常规PDC钻头在非均质及可钻性差的地层钻进时，破岩效果不佳，钻头使用寿命短，损坏严重，无法满足高效破岩的要求。因此，为了在非均质及可钻性差的地层高效钻进，常常采用增大钻压，提高钻头转速的钻进方法，但这样会使钻头寿命显著缩短。既能够提高PDC钻头钻进效率又不缩短钻头寿命的一种有效方法是采用高效破岩的全进口PDC钻头，但成本太高。

实用新型内容

实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种采用常规钻压、转速在非均质和可钻性差地层，仍能达到高效破岩效果的带有锥形辅助切削齿PDC钻头。

本实用新型的技术方案：

一种带有锥形辅助切削齿PDC钻头，包括钻头基体1、刀翼2、PDC主切削齿3、PDC切削齿4、锥形齿5、喷嘴6、流道7和排屑槽8组成，喷嘴6镶装在钻头基体1上，刀翼2固定在钻头基体1上，PDC主切削齿3、PDC切削齿4、锥形齿5布置在刀翼2上，其中：PDC主切削齿3作为前排齿布置在钻头所有刀翼2的前排，锥形齿5与PDC切削齿4作为后排齿分别交替布置在不同刀翼2的后排，各切削齿出露度关系：PDC主切削齿3>锥形齿5> PDC切削齿4。

上述方案进一步包括：

锥形齿5比PDC主切削齿3的出露低1-2mm， PDC切削齿4比PDC主切削齿3的出露低2-3mm。

针对刀翼数为奇数，则最后一个刀翼后排优先布置锥形齿。

针对刀翼长度不同，则PDC切削齿4优先布置在较长的刀翼上。

本实用新型依靠其特殊的阶梯式辅助破岩结构使其具有钻速高、高寿长的优点，这个高效破岩的过程与钻压大小及转速快慢没有直接关系。

附图说明

图1为本实用新型的一种钻头布齿结构示意图。

图2 为本实用新型的一种钻头锥形齿与PDC主切削齿的出露度关系图。

图3为本实用新型的一种钻头PDC切削齿与PDC主切削齿的出露度关系图。

图中标记：1、钻头基体，2、刀翼，3、PDC主切削齿，4、PDC切削齿，5、锥形齿，6、喷嘴，7、流道，8、排屑槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

实施例1，一种带有锥形辅助切削齿PDC钻头，包括钻头基体1、刀翼2、PDC主切削齿3、PDC切削齿4、锥形齿5、喷嘴6、流道7和排屑槽8组成，喷嘴6镶装在钻头基体1上，刀翼2固定在钻头基体1上，PDC主切削齿3、PDC切削齿4、锥形齿5布置在刀翼2上，其中：PDC主切削齿3作为前排齿布置在钻头所有刀翼2的前排，锥形齿5与PDC切削齿4作为后排齿分别交替布置在不同刀翼2的后排，各切削齿出露度关系：PDC主切削齿3>锥形齿5> PDC切削齿4。

实施例2，在实施例1的基础上，针对刀翼数为奇数，则最后一个刀翼2后排优先布置锥形齿5。

实施例3，在实施例1的基础上，针对刀翼长度不同，则PDC切削齿4优先布置在较长的刀翼上。

典型实施例4，参照图1的一种带有锥形辅助切削齿PDC钻头主要由钻头基体1、刀翼2、PDC主切削齿3、PDC切削齿4、锥形齿5、喷嘴6、流道7和排屑槽8组成，喷嘴6镶装在钻头基体1上，刀翼2固定在钻头基体1上，PDC主切削齿3、PDC切削齿4、锥形齿5布置在刀翼2上，其中PDC主切削齿3布置在钻头所有刀翼2上，相邻两个刀翼2的后排齿布齿方式：刀翼间隔布置锥形齿5与PDC切削齿4，且锥形齿5比PDC主切削齿3的出露低1-2mm， PDC切削齿4比PDC主切削齿3的出露低（h₂）2-3mm。各切削齿出露度关系：PDC主切削齿3>锥形齿5> PDC切削齿4。

本实用新型的实施方式和技术效果：

在非均质及可钻性差的地层中钻进时，首先把图1所示的带有锥形辅助切削齿PDC钻头与常规旋转钻具连接起来，一同下入井底，然后开泵循环钻井液并加压旋转钻进。在钻进过程中，假若前排主切削齿磨损或者地层岩性突变，在这种情况下，锥形齿接触地层，一方面降低了PDC切削齿上的钻压及扭转力，减小了热磨损和冲击作用对 PDC切削齿的破坏几率，另一方面锥形齿刻划犁削地层，形成裂纹，PDC复合片随后切割内聚力已被卸载的岩石，这时PDC复合片所需的切削力远低于常规PDC钻头复合片切削地层时所需的力。因此，可以以较低的反扭矩力提高岩石切削能力。锥形齿在非均质及可钻性差地层钻进后期，锥顶磨损后破岩效率降低。相邻刀翼的普通PDC后排齿此时接触地层，一方面新复合片的切削刃非常锋利，有利于提高钻头钻进后期钻速，另一方面还能够延长钻头的使用寿命。也就是说，本实用新型依靠其特殊的阶梯式辅助破岩结构使其具有钻速高、寿命长的优点，这个高效破岩的过程与钻压大小及转速快慢没有直接的关系，因此本实用新型钻进时，采用常规钻井参数也能达到高效破岩的目的。替代价格昂贵的全进口钻头，节省钻井成本。

Claims (4)

1.一种带有锥形辅助切削齿PDC钻头，包括钻头基体（1）、刀翼（2）、PDC主切削齿（3）、PDC切削齿（4）、锥形齿（5）、喷嘴（6）、流道（7）和排屑槽（8）组成，喷嘴（6）镶装在钻头基体（1）上，刀翼（2）固定在钻头基体（1）上，PDC主切削齿（3）、PDC切削齿（4）、锥形齿（5）布置在刀翼（2）上，其特征在于：PDC主切削齿（3）作为前排齿布置在钻头所有刀翼（2）的前排，锥形齿（5）与PDC切削齿（4）作为后排齿分别交替布置在不同刀翼（2）的后排，各切削齿出露度关系：PDC主切削齿（3）>锥形齿（5）> PDC切削齿（4）。

2.如权利要求1所述的带有锥形辅助切削齿PDC钻头，其特征在于：锥形齿（5）比PDC主切削齿（3）的出露低1-2mm， PDC切削齿（4）比PDC主切削齿（3）的出露低2-3mm。

3.如权利要求1或2所述的带有锥形辅助切削齿PDC钻头，其特征在于：针对刀翼数为奇数，则最后一个刀翼后排布置锥形齿。

4.如权利要求1或2所述的带有锥形辅助切削齿PDC钻头，其特征在于：针对刀翼长度不同，则PDC切削齿（4）布置在较长的刀翼上。