CN211647995U - 用于含砾岩地层的钻头 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于含砾岩地层的钻头，属于地质勘探机械设备领域。钻头为聚晶金刚石复合片钻头，钻头包括：钻头柱体和多个刀翼，各刀翼间隔布置在钻头柱体上，每个刀翼上均设置有切削齿，每个切削齿凸出于对应的刀翼的一端均设置有钻齿，每个钻齿均为正三棱锥形结构件，每个钻齿的侧棱与对应切削齿的横截面之间的夹角均为20°。本公开可以使得聚晶金刚石复合片钻头适用于含砾岩地层。

Description

用于含砾岩地层的钻头

技术领域

本公开属于地质勘探机械设备领域，特别涉及一种用于含砾岩地层的钻头。

背景技术

钻头是地质勘探、油田开发中不可或缺的机械设备，钻头是直接破碎岩石形成井眼的工具，直接影响钻井速度，它与钻杆一起实现井眼在地层中的延伸。石油钻井中按钻头结构分为刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头和取心钻头四大类。

PDC(Polycrystalline Diamond Compact，聚晶金刚石复合片)钻头，是一种常见的钻头，其主要用于均质地层和软地层、中硬地层。在相关技术中，PDC钻头主要包括：钻头柱体和多个刀翼，各刀翼间隔布置在钻头柱体上，每个刀翼上均设置有切削齿。

然而，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PDC钻头在含砾岩地层钻进时，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含砾岩地层，或者即使钻穿含砾岩地层，PDC钻头也会损坏报废。

实用新型内容

本公开实施例提供了一种用于含砾岩地层的钻头，可以使得聚晶金刚石复合片钻头适用于含砾岩地层。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种用于含砾岩地层的钻头，所述钻头为聚晶金刚石复合片钻头，所述钻头包括：钻头柱体和多个刀翼，各所述刀翼间隔布置在所述钻头柱体上，每个所述刀翼上均设置有切削齿，每个所述切削齿凸出于对应的所述刀翼的一端均设置有钻齿，每个所述钻齿均为正三棱锥形结构件，每个所述钻齿的侧棱与对应所述切削齿的横截面之间的夹角均为20°。

在本公开的一种实现方式中，每个所述刀翼均为板状结构件，每个所述刀翼均沿所述钻头柱体的轴向竖直固定在所述钻头柱体上，每个所述切削齿均固定在对应所述刀翼的侧面。

在本公开的另一种实现方式中，每个所述刀翼均包括连接在一起的第一部和第二部，所述刀翼的第一部设置在所述钻头柱体的端面上且沿所述钻头柱体的径向延伸，所述刀翼的第二部设置在所述钻头柱体的外侧壁上且沿所述钻头柱体的轴向延伸。

在本公开的又一种实现方式中，所述钻头包括四个所述刀翼，四个所述刀翼两两相对布置，相对的两个所述刀翼的第一部在所述钻头柱体的径向上长度相等，一对所述刀翼的第一部在所述钻头柱体的径向长度大于另一对所述刀翼。

在本公开的又一种实现方式中，所述刀翼的第一部和第二部之间连接处的外侧面为圆弧面。

在本公开的又一种实现方式中，所述刀翼的第二部的沿所述钻头柱体轴向延伸的外侧面为圆弧面，每个所述刀翼的第二部的沿所述钻头柱体轴向延伸的外侧面位于同一个圆柱体的侧面上。

在本公开的又一种实现方式中，每个所述刀翼上的切削齿均沿所述刀翼的外边缘布置。

在本公开的又一种实现方式中，所述钻头柱体的远离所述刀翼的一端外侧壁上设置有用于连接钻杆的外螺纹。

在本公开的又一种实现方式中，所述钻头柱体的端面上设置有多个喷嘴，各所述喷嘴均位于相邻的两个所述刀翼之间。

在本公开的又一种实现方式中，所述钻头柱体的内部设置有流体腔，所述流体腔与所述喷嘴连通。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过本公开所提供的钻头对含砾岩地层进行开钻时，由于每个切削齿的凸出于对应的刀翼的一端均设置有钻齿，且每个所述钻齿均为正三棱锥形结构件，每个所述钻齿的侧棱与对应所述切削齿的横截面之间的夹角均为20°，所以可以将切削齿受到的来自岩层的应力分散，降低切削齿受到的冲击，防止切削齿被损坏，使得钻头可以适用于含砾岩地层。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的钻头的正视局部剖视图；

图2是本公开实施例提供的钻头的俯视图；

图3是本公开实施例提供的钻齿的俯视图；

图4是本公开实施例提供的钻齿的正视局部剖视图。

图中各符号表示含义如下：

1、钻头柱体；11、外螺纹；12、喷嘴；13、流体腔；2、刀翼；21、第一部；22、第二部；23、外侧面；24、外侧面；3、切削齿；4、钻齿。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

本公开实施例提供的一种用于含砾岩地层的钻头，如图1所示，钻头为聚晶金刚石复合片钻头，钻头包括：钻头柱体1和多个刀翼2，各刀翼2间隔布置在钻头柱体1上，每个刀翼2上均设置有切削齿3。

图2为钻头的俯视图，结合图2，在本实施例中，每个切削齿3凸出于对应的刀翼2的一端均设置有钻齿4。

图3为钻齿的俯视图，结合图3，每个钻齿4均为正三棱锥形结构件，每个钻齿4的侧棱与对应切削齿3的横截面之间的夹角α均为20°(参见图4)。

通过本公开所提供的钻头对含砾岩地层进行开钻时，由于每个切削齿3的凸出于对应的刀翼2的一端均设置有钻齿4，且每个钻齿4均为正三棱锥形结构件，每个钻齿4的侧棱与对应切削齿3的横截面之间的夹角均为20°，所以可以将切削齿3受到的来自岩层的应力分散，降低切削齿3受到的冲击，防止切削齿3被损坏，使得钻头可以适用于含砾岩地层。

再次参见图1，在本实施例中，在本实施例中，钻头柱体1的远离刀翼2的一端外侧壁上设置有用于连接钻杆的外螺纹11。

在上述实现方式中，外螺纹11用于实现钻头柱体1和钻杆之间的装配。

在本实施例中，每个刀翼2均为板状结构件，每个刀翼2均沿钻头柱体1的轴向竖直固定在钻头柱体1上，每个切削齿3均固定在对应刀翼2的侧面。

在上述实现方式中，将切削齿3设置在刀翼2的侧面，可以有效的增大切削齿3和地层之间的接触面积，进而提高钻头的开钻效率。并且，将刀翼2设置为板状结构且竖直布置，可以便于刀翼2将岩屑排出，进一步地提高钻头的开钻效率。

可选地，每个刀翼2上的切削齿3均沿刀翼2的外边缘布置。

在上述实现方式中，可以保证切削齿3首先与地层先接触，避免了因刀翼2直接与地层接触，而损坏。

在本实施例中，每个刀翼2均包括连接在一起的第一部21和第二部22，刀翼2的第一部21设置在钻头柱体1的端面上且沿钻头柱体1的径向延伸，刀翼2的第二部22设置在钻头柱体1的外侧壁上且沿钻头柱体1的轴向延伸。

在上述实现方式中，将刀翼2设置为第一部21和第二部22，可以更好的将钻头柱体1包裹起来，以提高钻头的工作面积，提高钻头的开钻效率。

可选地，刀翼2的第一部21和第二部22之间连接处的外侧面23为圆弧面。

在上述实现方式中，将刀翼2的第一部21和第二部22之间连接处的外侧面23为圆弧面，可以有效的避免刀翼2的第一部21和第二部22之间连接处，因过于凸出而影响钻头工作。

再次参见图2，在本实施例中，钻头包括四个刀翼2，四个刀翼2两两相对布置，相对的两个刀翼2的第一部21在钻头柱体1的径向上长度相等，一对刀翼2的第一部21在钻头柱体1的径向长度大于另一对刀翼2。

在上述实现方式中，将刀翼2设置为长度不同的两对刀翼2，可以有效的提高钻头的开钻效率，并有利于岩屑的排出。

示例性地，刀翼2的第二部22的沿钻头柱体1轴向延伸的外侧面24为圆弧面，每个刀翼2的第二部22的沿钻头柱体1轴向延伸的外侧面24位于同一个圆柱体的侧面上。

在上述实现方式中，可以避免刀翼2的第二部22与地层之间产生干涉，导致刀翼2被损坏。

在本实施例中，钻头柱体1的端面上设置有多个喷嘴12，各喷嘴12均位于相邻的两个刀翼2之间。

在上述实现方式中，喷嘴12用于输出流体，以将岩屑排出刀翼2，避免岩屑在刀翼2出堆积，提高钻头的开钻效率。

示例性地，每两个刀翼2之间均设置有一个大内径的喷嘴12，两个第一部21长度较小的刀翼2之间，另外还设置有两个小内径的喷嘴12，从而可以最大层度的利用钻头柱体1的端面空间，提高钻头的排屑能力。

再次参见图1，可选地，钻头柱体1的内部设置有流体腔13，流体腔13与喷嘴12连通。

在上述实现方式中，流体腔13用于存储并向喷嘴12输出流体，将流体腔13设置在钻头柱体1中，可以提高钻头的集成性。

以上所述仅为本公开的一种实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于含砾岩地层的钻头，所述钻头为聚晶金刚石复合片钻头，所述钻头包括：钻头柱体(1)和多个刀翼(2)，各所述刀翼(2)间隔布置在所述钻头柱体(1)上，每个所述刀翼(2)上均设置有切削齿(3)，其特征在于，每个所述切削齿(3)凸出于对应的所述刀翼(2)的一端均设置有钻齿(4)，每个所述钻齿(4)均为正三棱锥形结构件，每个所述钻齿(4)的侧棱与对应所述切削齿(3)的横截面之间的夹角均为20°。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，每个所述刀翼(2)均为板状结构件，每个所述刀翼(2)均沿所述钻头柱体(1)的轴向竖直固定在所述钻头柱体(1)上，每个所述切削齿(3)均固定在对应所述刀翼(2)的侧面。

3.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，每个所述刀翼(2)均包括连接在一起的第一部(21)和第二部(22)，所述刀翼(2)的第一部(21)设置在所述钻头柱体(1)的端面上且沿所述钻头柱体(1)的径向延伸，所述刀翼(2)的第二部(22)设置在所述钻头柱体(1)的外侧壁上且沿所述钻头柱体(1)的轴向延伸。

4.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述钻头包括四个所述刀翼(2)，四个所述刀翼(2)两两相对布置，相对的两个所述刀翼(2)的第一部(21)在所述钻头柱体(1)的径向上长度相等，一对所述刀翼(2)的第一部(21)在所述钻头柱体(1)的径向长度大于另一对所述刀翼(2)。

5.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述刀翼(2)的第一部(21)和第二部(22)之间连接处的外侧面为圆弧面。

6.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述刀翼(2)的第二部(22)的沿所述钻头柱体(1)轴向延伸的外侧面为圆弧面，每个所述刀翼(2)的第二部(22)的沿所述钻头柱体(1)轴向延伸的外侧面位于同一个圆柱体的侧面上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的钻头，其特征在于，每个所述刀翼(2)上的切削齿(3)均沿所述刀翼(2)的外边缘布置。

8.根据权利要求1-6任一项所述的钻头，其特征在于，所述钻头柱体(1)的远离所述刀翼(2)的一端外侧壁上设置有用于连接钻杆的外螺纹(11)。

9.根据权利要求1-6任一项所述的钻头，其特征在于，所述钻头柱体(1)的端面上设置有多个喷嘴(12)，各所述喷嘴(12)均位于相邻的两个所述刀翼(2)之间。

10.根据权利要求9所述的钻头，其特征在于，所述钻头柱体(1)的内部设置有流体腔(13)，所述流体腔(13)与所述喷嘴(12)连通。

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