CN217602579U - 带有锥形齿的复合内凹型pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头包括钻头本体、主切削齿、至少两个刀翼和多个锥形齿，至少两个刀翼环绕钻头本体均匀间隔并凸出设置，主切削齿设置在刀翼上，多个锥形齿呈直线阵列依次设置在钻头本体的顶端并位于至少两个刀翼围成的空间内，锥形齿的齿尖低于主切削齿的所在高度，由于在钻头本体的顶端布置有呈直线阵列的多个锥形齿，并且锥形齿的齿尖低于主切削齿的所在高度，则在前部的主切削齿钻削形成凸形井底后，后部的多个锥形齿可以对井底造成冲击，高效快速地破碎井底岩柱，达到提高钻井速度的目的。

Description

带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头

技术领域

本实用新型属于石油钻井技术领域，尤其涉及一种带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头。

背景技术

我国未来油气勘探和开采的重点是深部地层，因此深井和超深井钻井技术将在未来油气开采和勘探行业中占据举足轻重的地位。钻头是进行石油钻井工作的重要工具之一，特别是在进行深井和超深井钻井时，钻头的类形选择的是否合理以及性能的优劣很大程度上影响到钻井速度和钻井周期。

目前，PDC钻头是当今石油勘探开发行业广泛使用的一种破岩工具，它依靠高硬度、耐磨、自锐的聚晶金刚石复合片作为切削元件来剪切和破碎岩石。但是在深井和超深井钻井过程中，钻井的深度越深岩石的可钻度也就会越低，钻井的深度每增加1000m，井下岩石的硬度、密度、抗挤压度和磨损度也会翻倍增长，常规的PDC钻头在遇到高硬度、高研磨性和非均质地层时钻井速度会明显降低，使得整个钻井周期较长。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本实用新型提供了一种带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，旨在解决常规的PDC钻头在遇到高硬度、高研磨性和非均质地层时钻井速度会明显降低的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其中，带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头包括：钻头本体、主切削齿、至少两个刀翼和多个锥形齿；至少两个刀翼环绕钻头本体均匀间隔并凸出设置；主切削齿设置在刀翼上；多个锥形齿呈直线阵列依次设置在钻头本体的顶端并位于至少两个刀翼围成的空间内，锥形齿的齿尖低于主切削齿的所在高度。

在本实用新型实施例中，多个锥形齿沿钻头本体的径向呈直线阵列依次设置。

在本实用新型实施例中，钻头本体的顶端内凹形成有低于顶端的安装面，安装面上设置有沿钻头本体的径向延伸设置的分隔块，多个锥形齿沿分隔块的长度方向依次设置在分隔块上，位于分隔块的两侧的安装面上均开设有第一喷嘴。

在本实用新型实施例中，钻头本体的顶端由外向内包括外环区域和内环区域，刀翼延伸至外环区域上，内凹设置的安装面位于内环区域内，外环区域和安装面之间还形成有水平设置的环状平面。

在本实用新型实施例中，任意相邻两个刀翼之间的外环区域上均开设有第二喷嘴。

在本实用新型实施例中，分隔块的两端均朝向对应设置的第二喷嘴延伸。

在本实用新型实施例中，锥形齿的数量为奇数个，位于奇数个锥形齿的中间位置上的锥形齿的中心线与钻头本体的轴心线重合设置。

在本实用新型实施例中，锥形齿包括用于镶嵌安装的基体部以及设置在基体部上用于切削的锥齿部。

在本实用新型实施例中，刀翼的数量为六个，六个刀翼环绕钻头本体均匀间隔并凸出设置。

在本实用新型实施例中，钻头本体上还形成有用于连接的外螺纹。

通过上述技术方案，本实用新型实施例所提供的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头具有如下的有益效果：

当使用上述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头时，由于钻头本体除了在刀翼上布置有主切削齿，并且还在钻头本体的顶端布置有呈直线阵列的多个锥形齿，而锥形齿更易将载荷集中于一点作用于岩石上，并且这种高集中力再结合锥形齿自身的高切削强度和耐磨性，使得带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头可以钻穿常规的PDC钻头所不能适应的难钻复杂地层，同时，由于锥形齿的齿尖低于主切削齿的所在高度，则在前部的主切削齿钻削形成凸形井底后，后部的多个锥形齿可以对井底造成冲击，高效快速地破碎井底岩柱，达到提高钻井速度的目的。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本根据实用新型一实施例中的复合内凹型PDC钻头的一个视角的结构示意图；

图2是本根据实用新型一实施例中的复合内凹型PDC钻头的另一个视角的结构示意图；

图3是本根据实用新型一实施例中的分隔块和锥形齿的结构示意图。

附图标记说明

1 钻头本体 11 外环区域

111 第二喷嘴 12 环状平面

13 安装面 131 第一喷嘴

14 分隔块 15 外螺纹

2 刀翼 3 主切削齿

4 锥形齿 41 基体部

42 锥齿部

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

下面参考附图描述根据本实用新型的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头。

参见图1，本实用新型提供一种带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其中，带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头包括：

钻头本体1；

至少两个刀翼2，环绕钻头本体1均匀间隔并凸出设置；

主切削齿3，设置在刀翼2上；和

多个锥形齿4，呈直线阵列依次设置在钻头本体1的顶端并位于至少两个刀翼2围成的空间内，锥形齿4的齿尖低于主切削齿3的所在高度。

当使用上述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头时，由于钻头本体1除了在刀翼2上布置有主切削齿3，并且还在钻头本体1的顶端布置有呈直线阵列的多个锥形齿4，而锥形齿4更易将载荷集中于一点作用于岩石上，并且这种高集中力再结合锥形齿4自身的高切削强度和耐磨性，使得带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头可以钻穿常规的PDC钻头所不能适应的难钻复杂地层，同时，由于锥形齿4的齿尖低于主切削齿3的所在高度，则在前部的主切削齿3钻削形成凸形井底后，后部的多个锥形齿4可以对井底造成冲击，高效快速地破碎井底岩柱，达到提高钻井速度的目的。

此外，在相同钻井条件下，锥形齿4只需较少的机械比能即可在岩石上犁削出较深的裂纹，产生大块钻屑，同时锥形齿4还能更好地平衡响应钻头周围钻屑，所以振动低，能以更高的钻速钻进更长井段，延长井下组件寿命，从而使得带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头能极大地提高交互夹层、含燧石硬质研磨性地层、火山岩地层、地热井甚至有些认为采用PDC钻头无法钻进的地层中的钻进效率。

需要特别说明的是，一个刀翼2上可以存在多个主切削齿3，锥形齿4的齿尖只要低于位于刀翼顶面的主切削齿3的高度即可，并不需要低于所有的主切削齿3的高度，而刀翼顶面即是对应设置在钻头本体1的顶端的刀翼面。

在本实用新型实施例中，多个锥形齿4沿钻头本体1的径向呈直线阵列依次设置，从而使得多个锥形齿4的钻削区域能够最大范围地覆盖钻头本体1的顶端。

参见图1和图2，在本实用新型实施例中，钻头本体1的顶端内凹形成有低于顶端的安装面13，安装面13上设置有沿钻头本体1的径向延伸设置的分隔块14，多个锥形齿4沿分隔块14的长度方向依次设置在分隔块14上，位于分隔块14的两侧的安装面13上均开设有第一喷嘴131。即在钻头本体1的顶端形成有内凹空间，而内凹空间的底壁设置为安装面13，设置有多个锥形齿4的分隔块14设置在安装面13，从而可以使得锥形齿4的齿尖低于主切削齿3的所在高度，并且安装面13上还开设有第一喷嘴131，从而可以对锥形齿4周围的泥包起到清洗作用。具体地，安装面13可以为圆形。

在本实用新型实施例中，钻头本体1的顶端由外向内包括外环区域11和内环区域，刀翼2延伸至外环区域11上，内凹设置的安装面13位于内环区域内，外环区域11和安装面13之间还形成有水平设置的环状平面12。即刀翼2自钻头本体1的周侧延伸至钻头本体1的顶端的外环区域11，安装面13和环状平面12组成钻头本体1的顶端的内环区域。

在本实用新型实施例中，任意相邻两个刀翼2之间的外环区域11上均开设有第二喷嘴111。刀翼2上的主切削齿3是复合内凹型PDC钻头的主要破岩结构，主切削齿3通过剪切破坏磨削井底，形成井眼，而开设于相邻两个刀翼2之间的第二喷嘴111可以更好地对主切削齿3进行冷却、润滑和清洗。

在本实用新型实施例中，分隔块14的两端均朝向对应设置的第二喷嘴111延伸，从而使得对应设置的第二喷嘴111能够对分隔块14上的锥形齿4起到冷却、润滑和清洗作用。

在本实用新型实施例中，锥形齿4的数量为奇数个，位于奇数个锥形齿4的中间位置上的锥形齿4的中心线与钻头本体1的轴心线重合设置，从而可以进一步提高井底岩柱的破碎效率。具体地，锥形齿4的数量可以为七个，顺次数过来的第四个锥形齿4的中心线与钻头本体1的轴心线重合设置。

如图3所示，在本实用新型实施例中，锥形齿4包括用于镶嵌安装的基体部41以及设置在基体部41上用于切削的锥齿部42。即锥形齿4为镶嵌安装于分隔块14上，此外基体部41为圆柱状，锥齿部42为圆锥状，锥齿部42用于切削的齿尖可以形成有平滑过渡的弧度。

请再次参见图1，在本实用新型实施例中，刀翼2的数量可以为六个，六个刀翼2环绕钻头本体1均匀间隔并凸出设置。当然本实用新型并不限于此，刀翼2的数量可以根据具体需要进行设置。

在本实用新型实施例中，钻头本体1上还形成有用于连接的外螺纹15，以便于通过外螺纹15进行外接。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，包括：

钻头本体(1)；

至少两个刀翼(2)，环绕所述钻头本体(1)均匀间隔并凸出设置；

主切削齿(3)，设置在所述刀翼(2)上；和

多个锥形齿(4)，呈直线阵列依次设置在所述钻头本体(1)的顶端并位于至少两个所述刀翼(2)围成的空间内，所述锥形齿(4)的齿尖低于所述主切削齿(3)的所在高度。

2.根据权利要求1所述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，多个所述锥形齿(4)沿所述钻头本体(1)的径向呈直线阵列依次设置。

3.根据权利要求2所述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，所述钻头本体(1)的顶端内凹形成有低于顶端的安装面(13)，所述安装面(13)上设置有沿所述钻头本体(1)的径向延伸设置的分隔块(14)，多个所述锥形齿(4)沿所述分隔块(14)的长度方向依次设置在所述分隔块(14)上，位于所述分隔块(14)的两侧的所述安装面(13)上均开设有第一喷嘴(131)。

4.根据权利要求3所述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，所述钻头本体(1)的顶端由外向内包括外环区域(11)和内环区域，所述刀翼(2)延伸至所述外环区域(11)上，内凹设置的所述安装面(13)位于所述内环区域内，所述外环区域(11)和所述安装面(13)之间还形成有水平设置的环状平面(12)。

5.根据权利要求4所述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，任意相邻两个所述刀翼(2)之间的外环区域(11)上均开设有第二喷嘴(111)。

6.根据权利要求5所述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，所述分隔块(14)的两端均朝向对应设置的所述第二喷嘴(111)延伸。

7.根据权利要求2所述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，所述锥形齿(4)的数量为奇数个，位于奇数个所述锥形齿(4)的中间位置上的所述锥形齿(4)的中心线与所述钻头本体(1)的轴心线重合设置。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，所述锥形齿(4)包括用于镶嵌安装的基体部(41)以及设置在所述基体部(41)上用于切削的锥齿部(42)。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，所述刀翼(2)的数量为六个，六个所述刀翼(2)环绕所述钻头本体(1)均匀间隔并凸出设置。

10.根据权利要求1至7中任意一项所述的带有锥形齿的复合内凹型PDC钻头，其特征在于，所述钻头本体(1)上还形成有用于连接的外螺纹(15)。

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