专利名称:一种具有保径结构的金刚石钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有保径结构的金刚石钻头，属于石油天然气、矿山地质等钻探设备【技术领域】，包括有钻头体，在钻头体上设置有水力结构、刀翼结构和保径结构，在刀翼结构上设置有切削齿，所述保径结构包括设于所述钻头体上，与所述刀翼结构分离的独立的保径块，所述钻头体上至少设置有一个所述独立保径块。本实用新型所述钻头保径结构不受刀翼结构的限制，可大大减少钻头与井壁间的摩擦阻力，使钻头具有更好的钻进特性；同时可以很好的减少或避免因井壁掉块等落物造成的钻头卡钻、憋钻现象发生，提高钻头的钻井安全性和钻进效率。
【专利说明】 一种具有保径结构的金刚石钻头
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油天然气、矿山地质等钻探设备【技术领域】，具体的讲涉及一种金刚石钻头。
【背景技术】
[0002]现有的金刚石钻头产品中，钻头的保径结构通常都与钻头刀翼连为一体，位于钻头刀翼的末端，其个数与钻头刀翼数相同。金刚石钻头的稳定性与钻头保径块长度有直接关系。保径块长度越长，其与井壁的接触段就越长，钻头的“扶正”效果就越显著，钻头的工作稳定性越好。但是，保径块长度过长，其与井壁间摩擦阻力的引入就越大，对钻井作业的扭矩响应及钻井能量的利用率等都会产生不利影响。
[0003]由于保径结构通常与钻头刀翼连为一体，且数量等于刀翼数，由于受钻头刀翼结构和数量的限制，相邻保径块间的流道一般较宽，当有较大岩块或其他落物掉落井底时，往往会聚集在保径块间的流道内，保径块往往不具备主动破碎岩石的能力，无法破碎的较大岩块将造成钻头的排肩不畅，甚至卡钻、憋钻等事故的发生。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于:针对上述现有技术的不足，提供一种具有保径结构的金刚石钻头，其能降低钻头与井壁间的摩擦阻力，提高钻头工作性能，并能减少或避免卡钻、憋钻等现象。
[0005]本实用新型的目的通过下述技术方案来实现:
[0006]一种具有保径结构的金刚石钻头，包括有钻头体，在钻头体上设置有水力结构、刀翼结构和保径结构，在刀翼结构上设置有切削齿，所述保径结构包括设于所述钻头体上，与所述刀翼结构分离的独立的保径块，所述钻头体上至少设置有一个所述独立保径块。
[0007]作为选择I，所述的独立保径块数目不小于刀翼结构数目。
[0008]作为选择2，所述独立保径块的横截面为圆形，或者，所述独立保径块的横截面轮廓线由至少三条线段连接构成，每一线段各自为直线段或曲线段构成。作为进一步选择，所述独立保径块的横截面为不规则多边形，或者，所述保径块的横截面轮廓线由一条圆弧线段与两条直线段连接构成。
[0009]作为选择3，所述保径结构还包括与所述刀翼结构一体连接的保径部分。
[0010]作为选择3的进一步选择4，所述与所述刀翼结构一体连接的保径部分上设有切削齿。
[0011]作为选择5，所述独立保径块上设有切削齿。
[0012]作为选择5的进一步选择6，所述独立保径块上的所述切削齿选自金刚石齿、硬质合金齿、孕镶金刚石复合齿中的一种或多种。
[0013]作为选择7，所述各独立保径块在钻头体相同轴线高度上等间距布置。或者，所述独立保径块在钻头体轴向上上下错位分布。
[0014]作为选择8，所述独立保径块在钻头体周向上与所述刀翼结构交错分布。
[0015]前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案:如本实用新型，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，在此不做穷举。
[0016]独立保径结构不受刀翼结构的限制，其与刀翼结构分离且独立，通过合理的保径结构设计可达到的有益效果包括:
[0017]1、与普通钻头相比，本申请的独立保径结构与刀翼结构分离，在不减短(甚至能延长)钻头保径长度(跨度)的情况下，减少了钻头保径结构与井壁之间的接触长度和面积，降低了钻头保径结构与井壁间的摩擦阻力，减小了钻头的的扭矩响应的同时，增强了钻头的扶正效果。因此，本申请采用的独立保径结构能减少钻头及钻柱的扭矩负载，增强钻头工作稳定性，延长钻头及钻柱的使用寿命。
[0018]2、本申请的独立保径结构与刀翼结构分离且独立，独立保径结构能灵活设计布置，其能减小钻头保径结构的流道间隙，减少或避免较大岩块等落物掉落至刀翼水道和井壁与井底的过渡区造成钻头卡钻、憋钻现象发生。同时，本申请的独立保径块上可设置主动犁削的切削齿，其能主动破碎较大岩块，减少钻头卡钻、憋钻，提高钻头的钻井安全性和钻进效率。
[0019]3、本申请的独立保径结构与刀翼结构分离且独立，独立保径结构的形状和数量均不受刀翼结构的限制。独立保径结构与刀翼结构(周向)交错布置，或独立保径结构数量多于刀翼数时，本申请与井壁的接触点较普通钻头明显多，其能明显提高钻头的工作稳定性。
【附图说明】
[0020]图1为本专利第一个实施例的立体图。
[0021]图2为本专利第一个实施例中保径块的横截面轮廓线示意图。
[0022]图3为本专利第一个实施例的保径块端面视图。
[0023]图4为本专利第一个实施例中保径结构的周向展开图。
[0024]图5为本专利第二个实施例中保径块的横截面轮廓线示意图。
[0025]图6为本专利第二个实施例的保径块端面视图。
[0026]图7为本专利第三个实施例中保径块的横截面轮廓线示意图。
[0027]图8为本专利第三个实施例的保径块端面视图。
[0028]图9为本专利第四个实施例中保径块的横截面轮廓线示意图。
[0029]图10为本专利第四个实施例的保径块端面视图。
[0030]图11为本专利第四个实施例中保径结构的周向展开图。
[0031]图中，其中:1、钻头体；2、刀翼结构；3、保径块；4、硬质合金齿；5、PDC齿；31、保径块横截面轮廓线。
【具体实施方式】
[0032]下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
[0033]实施例1:
[0034]如图1至4所示，一种具有保径结构的金刚石钻头，包括钻头体I，在钻头体I上设置有水力结构、刀翼结构2和保径结构，在刀翼结构2上设置有切削齿，保径结构包括设于钻头体I上，与刀翼结构2分离的独立的保径块3，钻头体上至少设置有一个该独立的保径块3。进一步地选择，保径结构还可以包括与刀翼结构2 —体连接的保径部分，保径部分上也可以选择设有切削齿(如图1所示，该保径部分及其切削齿可以为刀翼结构2延伸的一部分)。如图1、4所示，独立保径块3的数目不小于刀翼结构2的数目，独立保径块3的横截面轮廓线31可以为圆形(如图1-4)，设置在独立保径块3上固定的切削齿4可以为硬质合金齿、PDC齿等，独立保径块3布置在钻头体I的相同轴向高度上。
[0035]实施例2:
[0036]如图5、图6所示，本实施例与实施例1基本相同，其区别在于:独立保径块3的横截面轮廓线31由至少三条直线段和(或)曲线段连接构成，如本实施例所示为由三条直线段连接而成，在独立保径块3上固定有硬质合金齿4和PDC齿5。
[0037]实施例3:
[0038]如图7、图8所示，本实施例与实施例2基本相同，其区别在于:独立保径块3的横截面轮廓线31为一条圆弧段和两条直线段组成，且其相邻两条直线段的夹角α不大于90。。
[0039]实施例4:
[0040]如图9至图11所示，本实施例与实施例2基本相同，其区别在于:独立保径块3的横截面轮廓线31为不规则多边形，独立保径块3在钻头体I的周向上间隔一定距离，且为交错不均等轴向高度排列。
[0041]实施例5:
[0042]本实施例与实施例1、2或3基本相同，其区别在于:保径块3数目等于刀翼结构2数目，保径块3在钻头体I周向上与刀翼结构2交错分布。
[0043]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种具有保径结构的金刚石钻头，包括有钻头体，在钻头体上设置有水力结构、刀翼结构和保径结构，在刀翼结构上设置有切削齿，其特征在于:所述保径结构包括设于所述钻头体上，与所述刀翼结构分离的独立的保径块，所述钻头体上至少设置有一个所述独立保径块。2.如权利要求1所述的具有保径结构的金刚石钻头，其特征在于:所述的独立保径块数目不小于刀翼结构数目。3.如权利要求1或2所述的具有保径结构的金刚石钻头，其特征在于:所述独立保径块的横截面轮廓线由至少三条线段连接构成，每一线段各自为直线段或曲线段构成；或者，所述独立保径块的横截面为圆形。4.如权利要求3所述的具有保径结构的金刚石钻头，其特征在于:所述独立保径块的横截面为不规则多边形；或者，所述独立保径块的横截面轮廓线由一条圆弧线段与两条直线段连接构成。5.如权利要求1或2所述的具有保径结构的金刚石钻头，其特征在于:所述保径结构还包括与所述刀翼结构一体连接的保径部分。6.如权利要求5所述的具有保径结构的金刚石钻头，其特征在于:所述与所述刀翼结构一体连接的保径部分上设有切削齿。7.如权利要求1或2所述的具有保径结构的金刚石钻头，其特征在于:所述独立保径块上设有切削齿。8.如权利要求1或2所述的具有保径结构的金刚石钻头，其特征在于:所述各独立保径块在钻头体相同轴线高度上等间距布置。9.如权利要求1或2所述的具有保径结构的金刚石钻头，其特征在于:所述独立保径块在钻头体轴向上上下错位分布。10.如权利要求1或2所述的具有保径结构的金刚石钻头，其特征在于:所述保径块在钻头体周向上与所述刀翼结构交错分布。
【文档编号】E21B10-46GK204266929SQ201420707592
【发明者】杨迎新, 戚清亮, 李皋, 郭鹏, 任海涛, 陈炼, 牛世伟, 张春亮 [申请人]西南石油大学