专利名称：一种pdc钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种PDC钻头，尤其是关于一种能够实现超高压射流输 出的以水力机械联合破岩方式钻进的PDC钻头。
背景技术：
PDC钻头是聚晶金刚石切削钻头(Polycrystalline Diamond Compact Bit) 的简称。目前，公知的PDC钻头适合在钻头压降10MPa以内工作，在此钻头压 降条件下，水射流除在较软的地层中有一定的辅助破岩功效外，在其它条件下 其作用主要是冷却钻头和携带岩屑。如果钻头处的流体部分或全部达到60MPa 以上的压降，则射流在软至中硬地层中，在冷却钻头和携带岩屑的同时具有水 力破岩的能力，达到水力机械联合破岩的效果，从而大幅度地提高机械钻速。
现有的PDC钻头，包括一钻头本体，所述钻头本体内具有连通的第一喷嘴 和第一流道，该第一喷嘴不能在钻头压降60MPa以上的超高压水射流条件下工 作，也就是说，该第一喷嘴喷出的流体即使在钻头压降60MPa以上的条件下也 不具有水力破岩的能力；同时喷嘴的布置也不能发挥水力机械联合破岩的最佳 效果。
因此，有必要提供一种新型的PDC钻头，以克服上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的是，提供一种PDC钻头，使其第二喷嘴在钻头压降60MPa 以上的超高压水射流条件下具有水力破岩的能力。
本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现， 一种PDC钻头，其包 括一个钻头本体，所述钻头本体的端部上镶有刀翼，每个所述刀翼上设有切削 齿，所述钻头本体设有第一喷嘴和第一流道，所述第一流道的出口端部连通所述第一喷嘴，所述钻头本体内还具有第二喷嘴和射流流道，所述射流流道的出 口端部连通所述第二喷嘴。在优选的实施方式中，所述射流流道包括一个主流道，从所述主流道的出 口端部分设有两个次流道，所述第二喷嘴位于所述次流道的出口端部。在优选的实施方式中，所述次流道的直径为1.8 mm-2.2 mm。 在优选的实施方式中，所述第二喷嘴的出口当量直径在5 mm以内。 在优选的实施方式中，所述钻头本体内部的第一流道内纵向设有一个超高 压管。在优选的实施方式中，所述第二喷嘴设置所述刀翼的肩部并位于所述切削 齿的后部。在优选的实施方式中，所述第二喷嘴的出口采用金刚石材料。 在优选的实施方式中，所述第一喷嘴设置在所述钻头本体上，且位于所述 刀翼之间。本实用新型的特点及优点是其将PDC钻头喷嘴分为超高压喷嘴(第二喷嘴)和常规压力喷嘴(第一喷嘴) 两部分，分别与超高压射流流道(射流流道)和常规压力流道(第一流道)相 通，使其超高压喷嘴能适应钻头压降60MPa以上的超高压水射流条件，同时喷嘴 的布置也能发挥水力机械联合破岩的最佳效果。也就是说，在软至中硬地层中， 水射流在冷却钻头和携带岩屑的同时具有水力破岩的能力，实现PDC钻头的水力 机械联合破岩，且使水力机械联合破岩的效果最佳，从而可大幅度地提高机械 钻速。
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新 型的范围。其中，图1是本实用新型的PDC钻头的俯视图；图2是沿图1中的A-A线的剖面图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附 图说明本实用新型的具体实施方式
。其中，相同的部件采用相同的标号。
本实用新型涉及一种PDC钻头，其包括一个钻头本体l，如图2所示，一 般钻头本体1包括接头11、钻头钢体12和钻头胎体13，所述钻头钢体12的上 部插设固定在钻头胎体13内，下部与接头ll焊接固定。配合图1所示，在钻 头本体的端部上，即钻头胎体12的端部镶有刀翼2 (本实施方式中具有4个刀 翼)，每个所述刀翼2上设有切削齿21。
所述钻头本体1设有第一喷嘴31和第一流道32,所述第一流道32的出口 端部连通所述第一喷嘴31，其中，所述第一喷嘴31为常规压力喷嘴，其设置 在所述钻头本体1上，且位于所述刀翼2之间。所述第一流道32为常规压力流 道，而第一喷嘴31和第一流道的结构和分布位置与现有的常规钻头相同，故不 再详细说明。
如图l、 2所示，所述钻头本体还具有第二喷嘴41和射流流道42，所述射 流流道42的出口端部连通所述第二喷嘴41 。
所述射流流道42包括一个主流道421，从所述主流道421的出口端部分设 有两个次流道422，且次流道422从主流道421的出口端部分设出来。具体而 言，所述第一流道32内纵向设有一个超高压管423;所述超高压管423的内部 纵向上具有上述主流道421，其中，所述第二喷嘴41的直径限定在1. 8 ram—2. 2 腿之间。
所述第二喷嘴41位于次流道422的出口端部，二者的数量相同。所述第二 喷嘴41设置在所述刀翼2的肩部22，并位于所述切削齿21的后部(相对于钻 头旋进的方向而言)，以保证水射流破岩的最佳喷距，且使其破岩区域位于钻头 的切削齿21磨损最严重的部位，以发挥水力机械联合破岩的最佳效果。所述第二喷嘴41的出口当量直径在5 mm以内，以保证在超高压水力流量下的射流速 度。所述第二喷嘴41的出口采用金刚石材料，以保证在超高压射流条件下的耐 冲蚀性能。综上所述，本实用新型将PDC钻头的喷嘴分为超高压喷嘴(第二喷嘴)和常 规压力喷嘴(第一喷嘴)两部分，分别与超高压射流流道(射流流道)和常规 压力流道(第一流道)相通，使其超高压喷嘴能适应钻头压降60MPa以上的超高 压水射流条件，同时喷嘴的布置也能发挥水力机械联合破岩的最佳效果。也就 是说，在软至中硬地层中，水射流在冷却钻头和携带岩屑的同时具有水力破岩 的能力，实现PDC钻头的水力机械联合破岩，且使水力机械联合破岩的效果最佳， 从而可大幅度地提高机械钻速。在使用时，在超高压管423的入口端部连接井下增压器(图中未示)，这是 因为本实用新型的第二喷嘴41和射流流道42只有在超高压下才能产生水射流， 才能具有水力破岩的能力。高压液体通过井下增压器进入射流流道42的主流道 421和次流道422后，从第二喷嘴41中喷射出，以产生水力破岩的能力，且还 能冷却钻头和携带岩屑；同时，常规液体则会通过第一流道32从第一喷嘴31 中流出，以冷却钻头和携带岩屑。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新 型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提 下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1、一种PDC钻头，其包括一个钻头本体，所述钻头本体的端部上镶有刀翼，每个所述刀翼上设有切削齿，所述钻头本体设有第一喷嘴和第一流道，所述第一流道的出口端部连通所述第一喷嘴，其特征在于所述钻头本体内还具有第二喷嘴和射流流道，所述射流流道的出口端部连通所述第二喷嘴。
2、 如权利要求1所述的PDC钻头，其特征在于所述射流流道包括一个主 流道，从所述主流道的出口端部分设有两个次流道，所述第二喷嘴位于所述次 流道的出口端部。
3、 如权利要求2所述的PDC钻头，其特征在于所述第二喷嘴的出口当量 直径在5 mm以内。
4、 如权利要求3所述的PDC钻头，其特征在于所述次流道的直径为1.8 mm—2. 2 mm。
5、 如权利要求2所述的PDC钻头，其特征在于所述钻头本体内部的第一 流道内纵向设有一个超高压管。
6、 如权利要求1-5任一项所述的PDC钻头，其特征在于所述第二喷嘴设置所述刀翼的肩部并位于所述切削齿的后部。
7、 如权利要求5所述的PDC钻头，其特征在于所述第二喷嘴的出口采用金刚石材料。
8、 如权利要求1所述的PDC钻头，其特征在于所述第一喷嘴设置在所述 钻头本体上，且位于所述刀翼之间。
专利摘要本实用新型公开了一种PDC钻头，其包括一个钻头本体，所述钻头本体端部镶有刀翼，每个所述刀翼上设有切削齿，所述钻头本体设有第一喷嘴(常规喷嘴)和第一流道(常规流道)，所述第一流道的出口端部连通所述第一喷嘴，所述钻头本体还具有第二喷嘴(高压喷嘴)和射流流道，所述射流流道的出口端部连通所述第二喷嘴。本实用新型的第二喷嘴和射流流道能适应钻头压降60MPa以上的超高压水射流条件，在软至中硬地层中，在冷却钻头和携带岩屑的同时具有水力破岩的能力，实现PDC钻头的水力机械联合破岩，且使水力机械联合破岩的效果最佳，从而可大幅度地提高机械钻速。
文档编号E21B10/46GK201221317SQ20082008054
公开日2009年4月15日 申请日期2008年5月13日 优先权日2008年5月13日
发明者汪志明, 王小秋, 王镇全, 亮 薛 申请人:中国石油大学(北京)