CN217439958U - 一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，属于石油天然气钻探技术领域，包括钻头本体、刀翼，其中钻头本体上设若干所述刀翼，所述刀翼之间形成流道，所述流道内至少设一个旋转破碎模块，所述旋转破碎模块在所述流道内任意方向任意位置布置，所述旋转破碎模块由破碎部件和支撑座组成，所述破碎部件设有驱动部和破碎部，在钻井液压力作用下所述驱动部高速转动，而破碎部同步转动，其中所述驱动部与所述破碎部由于周向反向设置。本实用新型能在钻头钻进不均质地层或易产生较大岩块地层时，有效破碎钻进产生的较大岩块，避免大岩块在流道堆积导致钻头憋卡，可以提高钻头钻进效率，降低钻井成本和风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油天然气钻探工程、建筑矿山工程、地质钻探、隧道盾构工程等技术领域，具体而言，涉及一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头。
背景技术
在石油天然气钻井过程中，钻头是破碎地层岩石、形成井筒的重要工具，由于PDC钻头的可靠安全性及较宽的适应性，在油气钻井总进尺中的比例占到90％以上，尽管如此，受不同地质结构的影响，钻头钻进效率提高仍然受到了较大阻碍。特别是在不均质地层或是脆性大呈块状破裂的地层中，钻头的钻进阻碍性更加明显，主要原因在于钻头在旋转钻进破碎岩石过程中，由于地层岩石块状破裂，在钻头流道中堆积难以随钻井液返排，随着钻进持续，岩石块堆积越来越多，最终会导致钻头憋卡，产生大的阻转扭矩使钻头得不到钻进扭矩而无法产生进尺，为钻井工作带来了较大困难和问题，增加了钻井事故风险，提高了钻井成本，降低了钻井效率。
实用新型内容
为了弥补以上不足，本实用新型提供了一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，旨在改善在复杂不均质及易产生大的岩石块的地层中，因大岩屑块堆积导致钻头憋卡卡钻，导致钻进效率降低、增大钻井事故风险及提高成本等问题。
本实用新型是这样实现的：本实用新型提供一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，包括钻头本体和旋转破碎模块，流道内开设有至少一个安装槽，旋转破碎模块安装在流道中的安装槽内。
所述钻头本体的一端设置有公锥螺纹，另一端设有若干刀翼，所述刀翼相邻之间形成流道，所述刀翼上布置有若干PDC齿。
所述流道内开设有至少一个安装槽，在所述安装槽内一端或两端适当位置开设有压力孔，所述压力孔可以提供较高的钻井液压力，驱动旋转破碎模块转动刮削破碎岩块。
所述旋转破碎模块由破碎部件、上支撑座、下支撑座及固定销组成，所述破碎部件包括驱动部、破碎部，所述破碎部还设有第二配合部，所述驱动部上设有至少一个用于承受钻井液压力后驱动破碎部转动破碎的驱动块，所述破碎部上设有至少一个第一刮削块，所述上支撑座、下支撑座上分别设有第一配合部和第三配合部，与所述第二配合部转动配合形成转动副，所述破碎部件通过转动副与所述上支撑座、下支撑座配合，并能够在钻井液驱动下自由转动。
在本实用新型的一种实施例中，所述旋转破碎模块过盈安装或焊接安装于所述安装槽内，安装方式也可以是其他形式的固定安装方法。
在本实用新型的一种实施例中，所述驱动部位于所述压力孔的上方，所述驱动块、第一刮削块呈棘轮齿形状，两者反向设置，且与所述旋转部件一体设置。
在本实用新型的一种实施例中，所述破碎部的出露高度高于所述上支撑座，且要低于下支撑座，保证破碎部能够实现顺畅转动破碎，同时所述破碎部出露高度h还应满足H1/2≤h≤H2/2，其中H1是所述安装槽深度，H2是所述刀翼的厚度。
在本实用新型的一种实施例中，所述旋转部上安装有活动刮削部，所述活动刮削部上一体设有第二刮削块，可至少一个或多个组合形成破碎部，所述破碎部与所述活动刮削部过盈、间隙或其他配合方式配合。
在本实用新型的一种实施例中，所述破碎部周向设有若干第二PDC齿槽，所述PDC齿槽内钎焊有第二PDC齿。
在本实用新型的一种实施例中，所述上支撑座上至少安装有一颗PDC齿、球形齿、锥形齿，其中球形齿、锥形齿可以与支撑座一体设置，PDC齿钎焊于上支撑座上，也可以是上述齿形的切削齿的组合。
在本实用新型的一种实施例中，所述安装槽在所述流道内任意方向任意位置布置。
在本实用新型的一种实施例中，所述安装槽任意位置任意方向开设于所述流道内，所述安装槽内一端或两端位置开设有压力孔。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，旋转破碎模块安装在流道内，其通过钻井液压力驱动快速旋转，其上的刮削块在快速旋转过程中可形成对大岩屑块的有效刮削力，从而对大岩屑块再破碎，可有效防止大岩屑块在流道内堆积造成钻头憋卡，影响钻进效率，增加钻井风险。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为实施例1的结构示意图；
图2为图1中钻头本体的结构示意图；
图3为图1中钻头本体的另一个视图；
图4为图1中旋转破碎模块的结构示意图；
图5为图4的分解效果图；
图6为实施例2中破碎部件和活动刮削部的装配示意图；
图7为实施例2中破碎部件的结构示意图；
图8为实施例2中活动刮削部的结构示意图；
图9为实施例2中活动刮削部组合使用的结构示意图；
图10为实施例2破碎部件和多个活动刮削部组合使用的示意图；
图11为实施例3的结构示意图；
图12为实施例3中旋转破碎模块的结构示意图；
图13为实施例3中破碎部件的结构示意图；
图14为实施例4中支撑座上有PDC齿的结构示意图；
图15为实施例4中支撑座上有锥形齿的结构示意图；
图16为实施例4中支撑座上有球形齿的结构示意图；
图17为实施例5中钻头本体的结构示意图。
图中：100-钻头本体；110-公锥螺纹；120-刀翼；121-第一齿槽；130-流道；131-安装槽；1311-压力孔；140-第一PDC齿；200-旋转破碎模块；210-破碎部件；211-驱动部；2111-驱动块；212-破碎部；2121-第一刮削块；2122-第二配合部；2123-第二PDC齿槽；220-上支撑座；221-第一配合部；222-第一销孔；230-下支撑座；231-第三配合部；232-第二销孔；240-活动刮削部；241-第二刮削快；250-第二PDC齿260-第三PDC齿；270-锥形齿；280-球形齿。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
请参阅图1-图3，本实用新型提供一种技术方案：一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，包括钻头本体100、旋转破碎模块200，其中，钻头本体100的一端设置有公锥螺纹110，公锥螺纹110实现钻头本体100与其他钻具的连接，钻头本体100远离公锥螺纹110的一端设置有刀翼120，刀翼120上布置有若干第一PDC齿140，相邻刀翼120之间形成流道130，至少一个流道内设置有安装槽131，安装槽131内一端或两端位置设有压力孔1311，旋转破碎模块200过盈或焊接安装于安装槽131内。
请参阅图4-图5，旋转破碎模块200包括破碎部件210、上支撑座220、下支撑座230，其中破碎部件210由驱动部211、破碎部212构成，在驱动部211、破碎部212上一体设置有至少一个呈棘轮齿形的驱动块2111、第一刮削块2121，且两者反向设置，上支撑座220、下支撑座230设有第一配合部221、第三配合部231，与破碎部212上的第二配合部2122配合形成转动副，能够使破碎部件210转动，上支撑座220、下支撑座230通过固定销290固定连接，也可以是螺栓等形式连接。
需特别说明的是，破碎部212的第二刮削块2121出露高度h应满足H1/2≤h≤H2/2，其中H1是所述安装槽深度，H2是所述刀翼的厚度。
实施例2
请参阅图6-图8，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：破碎部212上无固定刮削块，而是过盈或间隙孔轴配合安装有活动刮削部240，活动刮削部240上固定设置有至少一个第二刮削块241。
作为优选，参阅图9-图10，至少有两个活动刮削部240交错安装于破碎部212上。
实施例3
请参阅图11-图13，本实施例与实施例1、2基本相同，不同之处在于：破碎部212周向上设有若干第二PDC齿槽2123，并钎焊有第二PDC齿250，PDC齿250的朝向沿钻进方向。
实施例4
请参阅图14-图16，本示例与前述实施例基本相同，不同之处在于：上支撑座220上设置有第三PDC齿260或锥形齿270或球形齿280或其组合。
图14所示，上支撑座220上设置有第三PDC齿260，第三PDC齿钎焊在上支撑座220上，且朝向沿钻进方向。
图15所示，上支撑座220上设置有锥形齿270，锥形齿270可以是钎焊在上支撑座220上或是与上支撑座220一体设置。
图16所示，上支撑座220上设置有球形齿280，球形齿280可以是钎焊在上支撑座220上或是与上支撑座220一体设置。
实施例4
请参阅图17，本示例与前述实施例基本相同，不同之处在于：安装槽131在流道130内任意方向任意位置布置。
前述本实用新型实施例可以自由组合以形成多个实施例，均为本实用新型可采用并要求保护的实施例。本实用新型方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合，在此不再一一列举。
具体的，可破碎大岩屑块防憋卡的PDC钻头：旋转破碎模块200安装于流道130内，旋转破碎模块200的驱动部211在压力孔1311钻井液压力驱动作用下快速转动，其上的第一刮削块2121等随之快速转动，由于其独特的结构设置和安装方式，可以有效破碎流道130内的较大岩屑块，使得大岩屑块破碎后随钻井液返排，有效避免了大岩屑块堆积后造成钻头憋卡不转，导致效率降低，成本增高，风险增加，甚至造成严重井下事故等。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，其特征在于，包括
钻头本体(100)，所述钻头本体(100)的一端设有公锥螺纹(110)，另一端设有若干刀翼(120)，所述刀翼(120)上布置有用于切削破岩的第一PDC齿(140)，所述刀翼(120)之间形成流道(130)，所述至少一个流道(130)内轴向位置设有安装槽(131)，所述安装槽(131)一端或两端位置设有压力孔(1311)；
旋转破碎模块(200)，所述旋转破碎模块(200)包括破碎部件(210)、上支撑座(220)和下支撑座(230)及固定销(290)，所述破碎部件(210)包括驱动部(211)、破碎部(212)，所述驱动部(211)上设有用于承受钻井液压力后驱动破碎部(212)转动破碎大岩屑块的驱动块(2111)，所述破碎部(212)上设有至少一个固定的第一刮削块(2121)及两端设有呈环槽状的第二配合部(2122)，所述上支撑座(220)、下支撑座(230)上分别设有呈环形半圆形截面凸起的第一配合部(221)和第三配合部(231)，与所述第二配合部(2122)转动配合形成转动副，所述破碎部件(210)通过转动副与所述上支撑座(220)、下支撑座(230)配合，并能在钻井液驱动下快速转动；
所述旋转破碎模块(200)过盈或焊接安装于所述安装槽(131)内，且所述压力孔(1311)与所述驱动部(211)最大位置处有一定距离。
2.根据权利要求1所述的一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，其特征在于，所述驱动部(211)位于所述压力孔(1311)的上方，所述驱动块(2111)、第一刮削块(2121)呈棘轮齿形状，两者反向设置。
3.根据权利要求1所述的一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，其特征在于，所述旋转破碎模块(200)的第一刮削块(2121)出露高度h满足H1/2≤h≤H2/2，其中H1是所述安装槽(131)深度，H2是所述刀翼(120)的厚度，且要高出所述上支撑座(220)。
4.根据权利要求1所述的一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，其特征在于，所述驱动部(211)上的驱动块(2111)与所述破碎部(212)上的第一刮削块(2121)为叶片型，均固定一体设置在对应部位上，其在转动情况下有效刮削破碎岩块。
5.根据权利要求1所述的一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，其特征在于，所述驱动块(2111)与所述刮削块(2121)反向设置。
6.根据权利要求1所述的一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，其特征在于，所述破碎部(212)上设有至少一个活动刮削部(240)，所述活动刮削部(240)上一体设置若干有第二刮削块(241)。
7.根据权利要求1所述的一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，其特征在于，所述破碎部(212)上设有第二PDC齿(250)，第二PDC齿(250)钎焊在第二PDC齿槽(2123)内。
8.根据权利要求1所述的一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，其特征在于，所述上支撑座(220)上表面设置有第三PDC齿(260)或/和锥形齿(270)或/和球形齿(280)。
9.根据权利要求1所述的一种可破碎流道大岩屑块防憋卡的PDC钻头，其特征在于，所述旋转破碎模块(200)任意方向任意位置安装在所述流道(130)内。
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