CN211974885U - 一种适用于塑性泥岩地层快速钻进的pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，包括钻头本体，钻头本体上设五个刀翼，五个刀翼绕钻头本体的中心轴线圆周间隔分布；其特征在于，五个刀翼在在钻头本体的圆周方向上的分布角度分别为0°、79°、155°、220°、295°；其中1号、2号、3号、4号、5号、6号、8号、10号、11号、13号、15号、16号切削齿是第一圆齿；7号、9号、12号、14号、17号、18号、19号、20号、21号、22号、23号、24号、25号切削齿是第二圆齿。本实用新型的适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，可提高钻头攻击力以及钻速。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻头技术领域，尤其涉及一种适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头。
背景技术
目前，在石油钻井中，普遍采用钻头来进行，随着钻井深度的增加，地层承受液柱压力更大，地层岩性也呈现塑性状态。对于该种岩层，钻头上的刀翼不易吃入，对刀翼的冲击性较强，钻头行进过程不稳定，且容易发生磨损。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，可提高钻头攻击力以及钻速。
本实用新型的目的采用以下技术方案实现：
一种适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，包括钻头本体，钻头本体上设五个刀翼，五个刀翼绕钻头本体的中心轴线圆周间隔分布；五个刀翼在在钻头本体的圆周方向上的分布角度分别为0°、79°、155°、220°、295°；
分布角度为0°的刀翼表面由顶端向下依次分布有1号、3号、6号、11号、16号、21号切削齿；分布角度为79°的刀翼表面由顶端向下依次分布有9号、14号、19号、24号切削齿；分布角度为155°的刀翼表面由顶端向下依次分布有4号、8号、13号、18号、23号切削齿；分布角度为220°的刀翼表面由顶端向下依次分布有2号、5号、10号、15号、20号、25号切削齿；分布角度为295°的刀翼表面由顶端向下依次分布有7号、12号、17号、22号切削齿；
其中1号、2号、3号、4号、5号、6号、8号、10号、11号、13号、15号、16号切削齿是第一圆齿；7号、9号、12号、14号、17号、18号、19号、20号、21号、22号、23号、24号、25号切削齿是第二圆齿；第一圆齿包括第一圆柱、第一切削面、第二切削面以及第三切削面；第一切削面、第二切削面以及第三切削面呈三角形分布于圆柱的顶端；所述第二圆齿包括第二圆柱以及圆形切削面；圆形切削面形成于第二圆柱的顶端。
优选的，刀翼包括内锥部、外肩部以及切径部，内锥部的一端延伸至钻头本体的顶端面；内锥部的顶端面与钻头本体的顶端面呈夹角设置；内锥部的另一端与外肩部的衔接；外肩部的一端衔接于内锥部并分布于钻头本体的肩部；外肩部的另一端延伸至钻头本体的侧部并与切径部衔接；切径部分布于钻头本体的侧部沿钻头本体的高度方向延伸；所述内锥部的顶端面与钻头本体的顶端面所呈的夹角为150°。
优选的，所述外肩部以圆弧面衔接于内锥部和切径部之间；所述圆弧面的圆弧角度小于180°。
优选的，所述刀翼在钻头本体上呈螺旋状分布。
优选的，所述第一圆齿凸出于刀翼的高度比第二圆齿凸出于刀翼的高度大1mm。
优选的，1-6号切削齿的后倾角为11°-13°；7-15号切削齿的后倾角为14°-17°；16-25号切削齿的后倾角为18°-20°。
优选的，所述刀翼的底端设有保径块；保径块设有保径切削齿，保径切削齿的后倾角为26°。
优选的，钻头本体上设有喷嘴，相邻的两个刀翼之间设有所述喷嘴。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：其刀翼上分布有第一圆齿和第二圆齿，第一圆齿具有三角尖切削面，即为三角尖圆齿，而第二圆齿具有常规的圆形切削面，钻头的布齿特点是在三个相对长度较长的刀翼上布置三角尖圆齿，两个长度相对较短的刀翼布齿常规圆齿，这种布齿密度要比常规钻头稀疏很多，在钻进过程中，在同等压力的作用下，三角尖圆齿对地层的压强较大，可以轻松的深入吃进地层，因此可以获得较高的钻进速度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的另一视角结构示意图。
图中：10、钻头本体；20、刀翼；30、第一圆齿；40、第二圆齿；50、保径块；60、喷嘴。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
如图1以及图2所示的一种适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，包括钻头本体10，钻头本体10上设五个刀翼20，五个刀翼20绕钻头本体10的中心轴线圆周间隔分布；五个刀翼20在在钻头本体10的圆周方向上的分布角度分别为0°、79°、155°、220°、295°；刀翼20采用这样的分布方式，在钻头钻进过程中受力更加平稳。
具体的是，分布角度为0°的刀翼20表面由顶端向下依次分布有1号、3号、6号、11号、16号、21号切削齿；分布角度为79°的刀翼20表面由顶端向下依次分布有9号、14号、19号、24号切削齿；分布角度为155°的刀翼20表面由顶端向下依次分布有4号、8号、13号、18号、23号切削齿；分布角度为220°的刀翼20表面由顶端向下依次分布有2号、5号、10号、15号、20号、25号切削齿；分布角度为295°的刀翼20表面由顶端向下依次分布有7号、12号、17号、22号切削齿，在上述分布角度为0°的刀翼20、分布角度为155°的刀翼20以及分布角度为220°的刀翼20均分布了至少五颗切削齿，刀翼20的相对长度较长，而其余的两个刀翼20均分布四颗切削齿，刀翼20的相对长度较短。
且其中1号、2号、3号、4号、5号、6号、8号、10号、11号、13号、15号、16号切削齿是第一圆齿30；7号、9号、12号、14号、17号、18号、19号、20号、21号、22号、23号、24号、25号切削齿是第二圆齿40；第一圆齿30包括第一圆柱、第一切削面、第二切削面以及第三切削面；第一切削面、第二切削面以及第三切削面呈三角形分布于圆柱的顶端；第二圆齿40包括第二圆柱以及圆形切削面；圆形切削面形成于第二圆柱的顶端。
如此，其刀翼20上分布有第一圆齿30和第二圆齿40，第一圆齿30具有三角尖切削面，即为三角尖圆齿，而第二圆齿40具有常规的圆形切削面，钻头的布齿特点是在三个相对长度较长的刀翼20上布置三角尖圆齿，两个长度相对较短的刀翼20布齿常规圆齿，这种布齿密度要比常规钻头稀疏很多，在钻进过程中，在同等压力的作用下，三角尖圆齿对地层的压强较大，可以轻松的深入吃进地层，因此可以获得较高的钻进速度。
优选的，刀翼20包括内锥部、外肩部以及切径部，内锥部的一端延伸至钻头本体10的顶端面；内锥部的顶端面与钻头本体10的顶端面呈夹角设置；内锥部的另一端与外肩部的衔接；外肩部的一端衔接于内锥部并分布于钻头本体10的肩部；外肩部的另一端延伸至钻头本体10的侧部并与切径部衔接；切径部分布于钻头本体10的侧部沿钻头本体10的高度方向延伸；内锥部的顶端面与钻头本体10的顶端面所呈的夹角为150°，本实施例中的内锥角度为150°，在角度结构基础上，刀翼20顶端前部的内锥部深度较为适中，在泥岩中钻进，不易于产生泥包。
更具体的是，外肩部以圆弧面衔接于内锥部和切径部之间；圆弧面的圆弧角度小于180°。由于外肩部位于刀翼20对应钻头本体10的肩部，该部分采用小的圆弧曲面设计，可以提高钻头的攻击性，适合在泥岩中快速钻进。
优选的，刀翼20在钻头本体10上呈螺旋状分布。刀翼20在钻头本体10上呈螺旋状分布，攻击性相对较强，且螺旋结构能在钻头本体10转动过程中分散离心力，较为平稳。
优选的，第一圆齿30凸出于刀翼20的高度比第二圆齿40凸出于刀翼20的高度大1mm。第一圆齿30的三角尖高于第二圆齿40的圆形切削面，因而利于吃入地层的夹层的同时且平稳。
优选的，1-6号切削齿的后倾角为11°-13°；7-15号切削齿的后倾角为14°-17°；16-25号切削齿的后倾角为18°-20°。在上述角度的基础上，后倾角逐渐增大，切削齿的出露提高(即切削齿露出刀翼20表面的高度增加)，使钻头的切削齿出刃更高，具备更好的攻击性。
优选的，刀翼20的底端设有保径块50；保径块50设有保径切削齿，保径切削齿的后倾角为26°。在钻头钻入后，保径块50上的保径切削齿可二次切削，破岩效果更好。
优选的，钻头本体10上设有喷嘴60，相邻的两个刀翼20之间设有喷嘴60。喷嘴60可导入水流，可有效地防止钻头泥包的现象，在泥岩段可以取得较高的机械钻速。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，其特征在于，包括钻头本体，钻头本体上设五个刀翼，五个刀翼绕钻头本体的中心轴线圆周间隔分布；其特征在于，五个刀翼在钻头本体的圆周方向上的分布角度分别为0°、79°、155°、220°、295°；
分布角度为0°的刀翼表面由顶端向下依次分布有1号、3号、6号、11号、16号、21号切削齿；分布角度为79°的刀翼表面由顶端向下依次分布有9号、14号、19号、24号切削齿；分布角度为155°的刀翼表面由顶端向下依次分布有4号、8号、13号、18号、23号切削齿；分布角度为220°的刀翼表面由顶端向下依次分布有2号、5号、10号、15号、20号、25号切削齿；分布角度为295°的刀翼表面由顶端向下依次分布有7号、12号、17号、22号切削齿；
其中1号、2号、3号、4号、5号、6号、8号、10号、11号、13号、15号、16号切削齿是第一圆齿；7号、9号、12号、14号、17号、18号、19号、20号、21号、22号、23号、24号、25号切削齿是第二圆齿；第一圆齿包括第一圆柱、第一切削面、第二切削面以及第三切削面；第一切削面、第二切削面以及第三切削面呈三角形分布于圆柱的顶端；所述第二圆齿包括第二圆柱以及圆形切削面；圆形切削面形成于第二圆柱的顶端。
2.如权利要求1所述的适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，其特征在于，刀翼包括内锥部、外肩部以及切径部，内锥部的一端延伸至钻头本体的顶端面；内锥部的顶端面与钻头本体的顶端面呈夹角设置；内锥部的另一端与外肩部的衔接；外肩部的一端衔接于内锥部并分布于钻头本体的肩部；外肩部的另一端延伸至钻头本体的侧部并与切径部衔接；切径部分布于钻头本体的侧部沿钻头本体的高度方向延伸；所述内锥部的顶端面与钻头本体的顶端面所呈的夹角为150°。
3.如权利要求2所述的适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，其特征在于，所述外肩部以圆弧面衔接于内锥部和切径部之间；所述圆弧面的圆弧角度小于180°。
4.如权利要求1所述的适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，其特征在于，所述刀翼在钻头本体上呈螺旋状分布。
5.如权利要求1所述的适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，其特征在于，所述第一圆齿凸出于刀翼的高度比第二圆齿凸出于刀翼的高度大1mm。
6.如权利要求1所述的适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，其特征在于，1-6号切削齿的后倾角为11°-13°；7-15号切削齿的后倾角为14°-17°；16-25号切削齿的后倾角为18°-20°。
7.如权利要求1所述的适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，其特征在于，所述刀翼的底端设有保径块；保径块设有保径切削齿，保径切削齿的后倾角为26°。
8.如权利要求1所述的适用于塑性泥岩地层快速钻进的PDC钻头，其特征在于，钻头本体上设有喷嘴，相邻的两个刀翼之间设有所述喷嘴。
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| CN202020391161.9U CN211974885U (zh) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | 一种适用于塑性泥岩地层快速钻进的pdc钻头 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113279699A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-08-20 | 西南石油大学 | 一种pdc钻头布齿设计方法 |
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2020
- 2020-03-24 CN CN202020391161.9U patent/CN211974885U/zh active Active
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| CN113279699A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-08-20 | 西南石油大学 | 一种pdc钻头布齿设计方法 |
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