CN208594868U - 一种高含砾地层用pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高含砾地层用PDC钻头，包括钻头基体（1）和多个钻头刀翼（2），多个所述钻头刀翼（2）沿圆周方向连接在钻头基体（1）的顶端，所述钻头刀翼（2）表面设有若干钻头切削齿（3），所述钻头切削齿（3）后方设有后排球形保护齿（4）；所述钻头切削齿（3）外部轮廓为双圆弧结构，所述双圆弧结构中包括第一段圆弧和第二段圆弧，其中第一段圆弧半径（R1）大于或等于第二段圆弧半径（R2）的1.8倍。本钻头具有良好抗冲击性能，主切削齿寿命大幅提高，定向性好，机械钻速高。
Description
技术领域
本实用新型属于石油钻井施工领域，具体涉及一种高含砾地层用PDC 钻头。
背景技术
PDC钻头广泛应用于石油钻井施工中，在均质地层和软地层、中硬地层的施工效率均大大优于牙轮钻头。由于PDC钻头的切削特性，使得PDC 钻头对地层条件敏感性强，当在砾岩地层钻进时，切削齿容易受到较大的冲击载荷发生崩齿而失去切削能力，导致钻头进尺低不能有效钻穿砾岩层段，常规PDC钻头甚至钻进几米就发生损坏而不得不起出PDC钻头，目前现场应用中，钻遇该地层一般先用PDC钻头钻穿上部砂岩地层，然后换成牙轮钻头钻穿砾岩层段，再换回PDC钻头继续钻砾岩以下地层，频繁的起下钻严重增加了钻井时间，而且牙轮钻头钻井效率低且抗磨损能力差，在砾岩中的钻井效率低钻井时间长，大大增加了钻井成本。
申请号为“201620690950.6”的中国实用新型专利公开了一种PDC钻头的高耐磨复合齿结构，该实用新型提供一种PDC钻头的高耐磨复合齿结构，PDC钻头包括钻头本体和多个刀翼，多个刀翼沿圆周方向连接在钻头本体的一端，刀翼包括切削部和位于切削部下方的保径部，切削部包括鼻部、肩部和规径部，规径部与保径部相连，肩部位于鼻部与规径部之间，刀翼沿其切削面边缘设有多个切削齿，PDC钻头的高耐磨复合齿结构包括：多个复合齿组，每个刀翼上设有一个复合齿组，复合齿组位于切削齿的后方，每个复合齿组包括至少一个复合齿，复合齿包括由硬质合金制成的基座和由金刚石粉末制成的齿冠部，基座的上端形成有曲面凸部，齿冠部成型于曲面凸部，齿冠部的厚度为1.8～3.5mm。其能辅助PDC钻头平稳钻进，减少扭矩，延长使用寿命。但现有技术中，复合齿组与切削齿位于同一轨道，且未钻头冠型的特点为第一段圆弧小，第二段圆弧半径大，导致钻头的攻击性不够强，切削齿寿命提高不够多。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高含砾地层用PDC钻头。本实用新型对钻头进行改进，并且在钻头切削齿后面采用后排球型保护齿新型设计，能够有效在高含砾地层钻进，在钻进速度能够提升的情况下，使用寿命是普通PDC钻头的2倍以上。该PDC钻头能够用于高含砾地层，可以快速钻进，并且寿命长的钻头。
本实用新型采用下列技术方案实现上述目的：
本实用新型提供一种高含砾地层用PDC钻头，包括钻头基体和多个钻头刀翼，多个所述钻头刀翼沿圆周方向连接在钻头基体的顶端，所述钻头刀翼表面设有若干钻头切削齿，所述钻头切削齿后方设有后排球形保护齿；
所述钻头切削齿外部轮廓为双圆弧结构，所述双圆弧结构中包括第一段圆弧和第二段圆弧，其中第一段圆弧半径大于或等于第二段圆弧半径的 1.8倍，其中第一段圆弧与钻头中心线的夹角为内锥角，所述内锥角大于或等于73度，所述第二段圆弧最低端至冠顶的高度为冠顶高度，所述冠顶高度为第二段圆弧半径的1-1.2倍。
进一步的，所述相邻钻头刀翼之间设有排屑槽。
进一步的，所述钻头基体顶端还设有若干钻头水眼。
进一步的，所述钻头刀翼靠近下方的一端设有弧面保径。
进一步的，所述弧面保径的侧面设有修边齿。
进一步的，所述后排球形保护齿与钻头切削齿不同轨迹。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型的冠型采用双圆弧结构，且第一段圆弧大，这样可以获取良好的抗冲性能，而第二段圆弧小，这样使钻头能够在大钻压下能够更好的吃入地层，保证了钻头的攻击性。
(2)本实用新型具备异轨式布齿的后排球形保护齿，分担了砾石对钻头切削齿的冲击，从而起到保护钻头切削齿的作用，使得钻头具有良好抗冲击性能，并且钻头切削齿寿命大幅提高。
(3)本实用新型的冠型内锥角小，使得钻头切削齿向下凹陷的角度小，形成的内锥较浅，同时冠顶高度低，使得本钻头定向性好，机械钻速高。
(4)本实用新型在含砾地层中使用效果良好，单只钻头进尺与机械钻速均明显优于常规PDC钻头。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型结构图俯视图；
图3为本实用新型结构图侧视图。
图中：1、钻头基体；2、钻头刀翼；3、钻头切削齿；4、后排球形保护齿；5、钻头水眼；6、弧面保径；7、修边齿；8、排屑槽；L、冠顶半径；H、冠顶高度；α、内锥角；R1、第一段圆弧半径；R2、第二段圆弧半径；A冠顶。
具体实施方式
下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明：
【实施例1】
一种高含砾地层用PDC钻头包括钻头基体1和多个钻头刀翼2，多个所述钻头刀翼2沿圆周方向连接在钻头基体1的顶端，所述钻头刀翼2表面设有若干钻头切削齿3，所述钻头切削齿3后方设有后排球形保护齿4；所述钻头切削齿3外部轮廓为双圆弧结构。
【实施例2】
如图1至图3所示，本实用新型提供一种高含砾地层用PDC钻头，所述包括钻头基体1和多个钻头刀翼2，多个所述钻头刀翼2沿圆周方向连接在钻头基体1的顶端，所述钻头刀翼2表面设有若干钻头切削齿3，所述钻头切削齿3后方设有后排球形保护齿4，所述后排球形保护齿4与钻头切削齿3不同轨迹；其中第一段圆弧与钻头中心线的夹角为内锥角α，所述内锥角α大于或等于73度，所述第二段圆弧最低端至冠顶A的高度为冠顶高度H，所述冠顶高度H为第二段圆弧半径R2的1-1.2倍。
具体的，钻头基体1的顶部连接有若干钻头刀翼2，钻头刀翼2沿圆周方向布置，钻头刀翼2表面设有若干个钻头切削齿3，钻头切削齿3的后方还设有后排球形保护齿4，这样可以分担砾石对钻头切削齿3的冲击，起到保护钻头切削齿3的作用，从而提高钻头的寿命。其中后排球形保护齿4并不位于钻头切削齿3正后方，两者位置不在同一轨道上，为异轨布齿方式。并且后排球形保护齿4露齿的高度要比钻头切削齿3高度低 1.5-2mm。
所述切削齿3的外部轮廓即为钻头的冠型，且冠型为双圆弧结构，同时由于钻头切削齿3设在钻头刀翼2上，钻头刀翼2的轮廓也接近于双圆弧结构，其中第一段圆弧对应图3中钻头刀翼2顶端横向的部分，第二段圆弧对应图3中钻头刀翼2横向与竖向过渡的部分。并且第一段圆弧半径 R1大于或等于第二段圆弧半径R2的1.8倍，这样第一段圆弧采用大圆弧设计的结构，可以获取良好的抗冲性能。第二段圆弧采取小圆弧设计，使钻头能够在大钻压下能够更好的吃入地层，最终保证钻头的攻击性。并且钻头的冠型冠顶半径L大于或等于钻头直径的0.7倍
同时由于第一段圆弧与钻头中心线存在夹角，使得第一段圆弧所对应的部分向下凹陷，形成了内锥。因为内锥角较小，所以凹陷部分形成的内锥也浅。而冠顶高度H为第二段圆弧半径R2的1-1.2倍，这样冠顶高度H 较短。这样浅内锥，短冠高的结构使得本实用新型还具备定向性好，机械钻速高的特点。
【实施例3】
如图1至图3所示，本实用新型提供一种高含砾地层用PDC钻头，所述包括钻头基体1和多个钻头刀翼2，多个所述钻头刀翼2沿圆周方向连接在钻头基体1的顶端，所述钻头刀翼2表面设有若干钻头切削齿3，所述钻头切削齿3后方设有后排球形保护齿4；其中第一段圆弧与钻头中心线的夹角为内锥角α，所述内锥角α大于或等于73度，所述第二段圆弧最低端至冠顶A的高度为冠顶高度H，所述冠顶高度H为第二段圆弧半径 R2的1-1.2倍。
【实施例4】
在实施例2或3的基础上，如图2和图3所示，所述相邻钻头刀翼2 之间设有排屑槽8。所述钻头基体1顶端还设有若干钻头水眼5。所述钻头刀翼2靠近下方的一端设有弧面保径6。所述弧面保径6的侧面设有修边齿7。
具体的，并且每组相邻的钻头刀翼2之间设有排屑槽8，钻头基体1 的顶部还开有若干个钻头水眼5。图3当中，钻头刀翼2竖向部分的底端为弧面保径6，并且弧面保径6的一侧设有修边齿7，其中修边齿7与钻头刀翼2上的钻头切削齿位于同一侧。
Claims (7)
1.一种高含砾地层用PDC钻头，其特征在于：包括钻头基体(1)和多个钻头刀翼(2)，多个所述钻头刀翼(2)沿圆周方向连接在钻头基体(1)的顶端，所述钻头刀翼(2)表面设有若干钻头切削齿(3)，所述钻头切削齿(3)后方设有后排球形保护齿(4)；所述钻头切削齿(3)外部轮廓为双圆弧结构。
2.根据权利要求1所述的一种高含砾地层用PDC钻头，其特征在于：所述双圆弧结构中包括第一段圆弧和第二段圆弧，其中第一段圆弧半径(R1)大于或等于第二段圆弧半径(R2)的1.8倍，其中第一段圆弧与钻头中心线的夹角为内锥角(α)，所述内锥角(α)大于或等于73度，所述第二段圆弧最低端至冠顶(A)的高度为冠顶高度(H)，所述冠顶高度(H)为第二段圆弧半径(R2)的1-1.2倍。
3.根据权利要求1所述的一种高含砾地层用PDC钻头，其特征在于：所述相邻钻头刀翼(2)之间设有排屑槽(8)。
4.根据权利要求1所述的一种高含砾地层用PDC钻头，其特征在于：所述钻头基体(1)顶端还设有若干钻头水眼(5)。
5.根据权利要求1所述的一种高含砾地层用PDC钻头，其特征在于：所述钻头刀翼(2)靠近下方的一端设有弧面保径(6)。
6.根据权利要求5所述的一种高含砾地层用PDC钻头，其特征在于：所述弧面保径(6)的侧面设有修边齿(7)。
7.根据权利要求1所述的一种高含砾地层用PDC钻头，其特征在于：所述后排球形保护齿(4)与钻头切削齿(3)不同轨迹。
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| CN201821014487.9U CN208594868U (zh) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | 一种高含砾地层用pdc钻头 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110374513A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-10-25 | 河北锐石钻头制造有限公司 | 一种适用于复杂岩性地层的pdc钻头 |
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- 2018-06-29 CN CN201821014487.9U patent/CN208594868U/zh active Active
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