CN212272035U - 一种具有解卡功能的pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及钻井PDC钻头技术领域，尤其涉及一种具有解卡功能的PDC钻头，包括设置有刀头本体的钻头接头，刀头本体上设置有若干镶嵌有PDC切削齿条的钻头刀翼，钻头刀翼之间构成刀头侧边的外流道，所述外流道内、靠近所述刀头本体和钻头接头一端设置有若干凸起的冲击破碎单元，且所述冲击破碎单元凸起方向朝向钻头的上提方向倾斜，且所述冲击破碎单元的凸起高度小于或等于所述钻头刀翼的厚度。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻井PDC钻头技术领域，尤其涉及一种具有解卡功能的PDC钻头。
背景技术
在钻井过程中钻头是破碎岩石的主要工具，井眼是由钻头破碎岩石而形成的。一个井眼形成得好坏，所用时间的长短，除与所钻地层岩石的特性和钻头本身的性能有关外，更与钻头和地层之间的相互匹配程度有关，钻头的合理选型对提高钻进速度、降低钻井综合成本起着重要作用。
钻头是进行石油钻井工作的重要工具之一，钻头是否适应岩石性质及其质量的好坏，在选用钻井工艺方面起着非常重要的作用，特别是对钻井质量、钻探速度、钻井成本方面产生着巨大的影响，PDC钻头是当今石油和天然气勘探开发行业广泛使用的一种破颜工具，它有效地提高了机械钻具，缩短了钻井周期。
PDC钻头即聚晶金刚石复合片钻头是一款复合片外形是圆形被镶焊在圆柱的切削具上，将切削具镶装在钻头体上，成为PDC钻头。PDC钻头远比天然金刚石钻头成本低，但是只适用于软到中硬地层。PDC钻头在20世纪70年代初制造和使用成功以后，得到迅速发展，它可用较低钻压和较高转速，钻头进尺高，单位进尺成本低。
目前，PDC钻头由于破岩效率高，钻速快，进尺多，可靠性高等特点，其被广泛应用于石油与地质领域，是在钻进过程中破碎岩石形成井眼的利器。而一些岩层由于存在微小的裂缝，且岩石脆性较大。钻头在水平钻进的过程中，常会出现井壁掉落岩块，塌井的现象，造成钻头被紧紧卡住，且掉落的岩块会降低钻井液移运岩屑的能力，使钻头与井壁之间的摩擦增加。需要经过复杂的操作才能将卡住钻头从从井内取出，在极端情况下甚至无法将钻头以及与钻头相连接的旋转导向装置取出，卡钻会降低钻井的效率，增加钻井的成本。但井壁岩层的掉落与井塌在现有的技术条件下是不能避免的，且现有的PDC钻头不足以应对卡钻的情况。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本实用新型旨在于提供一种在钻头卡钻后通过震击解卡的方式解决卡钻问题的解卡功能型PDC钻头。
本实用新型的这种一种具有解卡功能的PDC钻头，包括设置有刀头本体的钻头接头，刀头本体上设置有若干镶嵌有PDC切削齿条的钻头刀翼，钻头刀翼之间构成刀头侧边的外流道，其特征在于：所述外流道内、靠近所述刀头本体和钻头接头一端设置有若干凸起的冲击破碎单元，且所述冲击破碎单元凸起方向朝向钻头的上提方向倾斜，且所述冲击破碎单元的凸起高度小于或等于所述钻头刀翼的厚度，在钻头刀头本体排屑外流道中设置有冲击破碎单元，当钻头被卡住后，通过震击解卡的方式，使钻头上位于排屑槽上的冲击破碎单元，不断的冲击卡住钻头的岩块，冲击破碎单元对岩块整体的破碎能力打碎卡钻的石块，达到破碎卡钻岩石，从而解决卡钻的问题，冲击破碎单元的高度根据实际工况的不同可低于刀头本体上钻头刀翼的厚度或与之齐平。
优选地，所述冲击破碎单元为底部尺寸大于顶部尺寸的圆台，且冲击破碎单元的中轴线延长线与PDC钻头的中轴线相交，凸起的形状底部大于顶部更耐冲击，振动传递更直接。
进一步的，所述击破碎单元的中轴线延长线与PDC钻头的中轴线在钻头的上提方向形成30°到45°的夹角，夹角优选30°到45°时震击解卡效率较高。
且为使排屑能力更佳，所述钻头刀翼还可以采用薄刀翼设计，进一步的，所述钻头刀翼包括前端的冠部和后端沿其轴线设置的保径，所述保径靠近所述钻头接头的一端为朝向钻头钻入方向的斜面，所述冲击破碎单元设置在外流道底部、靠近所述刀头本体与钻头接头的连接处，且至少有一个冲击破碎单元的顶部高过所述保径靠近钻头接头一端的斜面。
进一步，根据实际工况来布置外流道中不同夹角的冲击破碎单元的数量从而增大解卡效率与几率。
其中，可以设计为每个外流道内的冲击破碎单元在同一平面内沿着钻头的中轴线方向自上而下排列设置。
或者，每个外流道内的冲击破碎单元在靠近所述刀头本体与钻头接头的连接处并排设置。
在排屑槽上按交错布置的方法布置冲击破碎单元时，可加大震击解卡时钻头排屑槽上，则所述刀头本体上的每个外流道内均设置有若干所述冲击破碎单元，且相邻两个外流道内设置所述冲击破碎单元均不完全处于同一高度位置，且冲击破碎单元的倾斜角度也不完全相同。
与现有技术方案相比，本实用新型技术方案的具有解卡功能的PDC钻头在外流道中设置冲击破碎单元，当钻头被卡住后，通过震击解卡的方式，使钻头上位于排屑槽上的冲击破碎单元，不断的冲击卡住钻头的岩块，打碎卡钻的石块，从而解决卡钻的问题，且其轴线与钻头轴线之间的的夹角优选30°到45°时震击解卡效率较高。
根据实际工况来布置排屑槽中不同夹角的冲击破碎单元的数量从而增大解卡效率与几率，在排屑槽上按交错布置的方法布置冲击破碎单元时，可加大震击解卡时钻头排屑槽上冲击破碎单元对岩块整体的破碎能力，达到破碎卡钻岩石，解决卡钻问题的目的。
附图说明
本实用新型的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1为本实用新型的一种基本方案的结构示意图；
图2为本实用新型的一种优选方案的结构示意图；
图3为本实用新型的另一种优选方案的结构示意图
附图中：
1、刀头本体；2、钻头接头；3、外流道；4、冲击破碎单元；5、冠部；6、保径。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本实用新型目的技术方案，需要说明的是，本实用新型要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
作为本实用新型一种最基本的实施方案，如图1，公开了一种具有解卡功能的PDC钻头包括设置有刀头本体1的钻头接头2，刀头本体1上设置有若干镶嵌有PDC切削齿条的钻头刀翼，钻头刀翼之间构成刀头侧边的外流道3，所述外流道3内、靠近所述刀头本体1和钻头接头2一端设置有若干凸起的冲击破碎单元4，且所述冲击破碎单元4凸起方向朝向钻头的上提方向倾斜，且所述冲击破碎单元4的凸起高度小于或等于所述钻头刀翼的厚度，在钻头刀头本体1排屑外流道3中设置有冲击破碎单元4，当钻头被卡住后，通过震击解卡的方式，使钻头上位于排屑槽上的冲击破碎单元4，不断的冲击卡住钻头的岩块，冲击破碎单元4对岩块整体的破碎能力打碎卡钻的石块，达到破碎卡钻岩石，从而解决卡钻的问题，冲击破碎单元4的高度根据实际工况的不同可低于刀头本体1上钻头刀翼的厚度或与之齐平。
实施例2
作为本实用新型一种优选地实施方案，在上述实施例1技术方案的基础上，优选地，如图1、2或3，所述冲击破碎单元4为底部尺寸大于顶部尺寸的圆台，且冲击破碎单元4的中轴线延长线与PDC钻头的中轴线相交，凸起的形状底部大于顶部更耐冲击，振动传递更直接。
进一步的，所述击破碎单元的中轴线延长线与PDC钻头的中轴线在钻头的上提方向形成30°到45°的夹角，夹角优选30°到45°时震击解卡效率较高。
且为使排屑能力更佳，所述钻头刀翼还可以采用薄刀翼设计，进一步的，所述钻头刀翼包括前端的冠部5和后端沿其轴线设置的保径6，所述保径6靠近所述钻头接头2的一端为朝向钻头钻入方向的斜面，所述冲击破碎单元4设置在外流道3底部、靠近所述刀头本体1与钻头接头2的连接处，且至少有一个冲击破碎单元4的顶部高过所述保径6靠近钻头接头2一端的斜面。
进一步，如图2和3，根据实际工况来布置外流道3中不同夹角的冲击破碎单元4的数量从而增大解卡效率与几率。
其中，如图2，可以设计为每个外流道3内的冲击破碎单元4在同一平面内沿着钻头的中轴线方向自上而下排列设置。
或者，如图3，每个外流道3内的冲击破碎单元4在靠近所述刀头本体1与钻头接头2的连接处并排设置。
并且，在排屑槽上按交错布置的方法布置冲击破碎单元4时，可加大震击解卡时钻头排屑槽上，则所述刀头本体1上的每个外流道3内均设置有若干所述冲击破碎单元4，且相邻两个外流道3内设置所述冲击破碎单元4均不完全处于同一高度位置，且冲击破碎单元4的倾斜角度也不完全相同。
Claims (7)
1.一种具有解卡功能的PDC钻头，包括设置有刀头本体（1）的钻头接头（2），刀头本体（1）上设置有若干镶嵌有PDC切削齿条的钻头刀翼，钻头刀翼之间构成刀头侧边的外流道（3），其特征在于：所述外流道（3）内、靠近所述刀头本体（1）和钻头接头（2）一端设置有若干凸起的冲击破碎单元（4），且所述冲击破碎单元（4）凸起方向朝向钻头的上提方向倾斜，且所述冲击破碎单元（4）的凸起高度小于或等于所述钻头刀翼的厚度。
2.如权利要求1所述的一种具有解卡功能的PDC钻头，其特征在于：所述冲击破碎单元（4）为底部尺寸大于顶部尺寸的圆台，且冲击破碎单元（4）的中轴线延长线与PDC钻头的中轴线相交。
3.如权利要求1或2所述的一种具有解卡功能的PDC钻头，其特征在于：所述击破碎单元的中轴线延长线与PDC钻头的中轴线在钻头的上提方向形成30°到45°的夹角。
4.如权利要求1或2所述的一种具有解卡功能的PDC钻头，其特征在于：所述钻头刀翼包括前端的冠部（5）和后端沿其轴线设置的保径（6），所述保径（6）靠近所述钻头接头（2）的一端为朝向钻头钻入方向的斜面，所述冲击破碎单元（4）设置在外流道（3）底部、靠近所述刀头本体（1）与钻头接头（2）的连接处，且至少有一个冲击破碎单元（4）的顶部高过所述保径（6）靠近钻头接头（2）一端的斜面。
5.如权利要求1或2所述的一种具有解卡功能的PDC钻头，其特征在于：每个外流道（3）内的冲击破碎单元（4）在同一平面内沿着钻头的中轴线方向自上而下排列设置。
6.如权利要求1或2所述的一种具有解卡功能的PDC钻头，其特征在于：每个外流道（3）内的冲击破碎单元（4）在靠近所述刀头本体（1）与钻头接头（2）的连接处并排设置。
7.如权利要求1或2所述的一种具有解卡功能的PDC钻头，其特征在于：所述刀头本体（1）上的每个外流道（3）内均设置有若干所述冲击破碎单元（4），且相邻两个外流道（3）内设置所述冲击破碎单元（4）均不完全处于同一高度位置，且冲击破碎单元（4）的倾斜角度也不完全相同。
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2020
- 2020-04-30 CN CN202020704797.4U patent/CN212272035U/zh active Active
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