一种具有凹坑流道表面的抗泥包pdc钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头，包括钻头本体，该钻头本体下部设有联接钻杆的螺纹接头，上部设有若干刀翼，刀翼之间的沟槽形成钻头的流道槽，流道槽的全部或部分表面设有凹坑。这种具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头相比于常规PDC钻头，能明显减小岩屑在流道槽的粘附，防止流道堵塞，达到抗泥包的目的，从而提高钻头钻进效率，降低钻井成本。
【专利说明】 一种具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探设备【技术领域】，特别是涉及一种具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头。
【背景技术】
[0002]PDC钻头是一种利用聚晶金刚石复合片(即PDC齿，亦简称齿)对岩石的刮切或剪切作用破岩的钻头，是现今钻井工程中使用的主要破岩工具之一，特别是在中软地层的钻进中PDC钻头使用得最多。为了使钻头的切削结构和水力结构达到更好的工作效果，在设计、制造钻头时，通常按照一定的规律将PDC齿分成若干组，同组的roc齿固结在同一个齿座上，每个齿座以及分布于其上的PDC齿构成一个切削结构单元，称为刀翼(齿座为刀翼体)。刀翼之间的沟槽就形成了钻头的流道槽。流道槽主要是便于钻井流体携带岩屑从井底排出。
[0003]PDC钻头在较快钻进或快速钻进时，特别是在遇到软泥岩地层、易吸水膨胀的地层或软硬交错的地层时，岩屑量较大，岩屑容易粘附并逐渐聚结在钻头的流道表面，阻塞流道，形成泥包。钻头泥包会使钻头的钻岩能力显著下降，而且使切削齿难以有效冷却，齿的磨损速度加剧，导致钻速降低，钻头使用寿命缩短。泥包严重时，钻头基本无钻进能力，无法形成明显进尺，此时需起下钻更换钻头，这将明显降低钻井效率，增加钻井成本。
[0004]因此，解决PDC钻头的泥包问题，提高钻进效率，已成为钻头研究者们需要解决的重要问题之一。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的就是克服上述现有技术的不足之处，提供一种具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头，解决了 PDC钻头抗泥包问题，从而提高钻井效率，降低钻井成本。
[0006]本实用新型的目的通过下述技术方案来实现:
[0007]一种具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头，包括钻头本体，该钻头本体下部设有联接钻杆的螺纹接头，上部设有若干刀翼，刀翼之间的沟槽形成钻头的流道槽，流道槽的全部或部分表面设有凹坑。
[0008]作为优选，刀翼前侧面的流道槽表面设有凹坑。
[0009]作为优选，流道槽的底面设有凹坑。
[0010]作为优选，刀翼后侧面的流道槽表面设有凹坑。
[0011]作为优选，所述凹坑为圆形凹坑。
[0012]本发明的思路来源于生活在土壤中或者栖息于地洞中的动物的降阻抗粘附的体表。为了减少泥土的粘附，某些动物的体表从宏观上呈现几何非光滑的体表特征，如蜣螂、蝼蛄、穿山甲等动物的非光滑体表。这些动物在黏湿土壤中具有降阻抗粘附的体表，其体表呈现出典型的非光滑特征，这些动物体表的降阻抗粘附效果非常明显。
[0013]钻头钻进时，钻井液流体携带岩屑从流道槽表面运移，岩屑与流道槽表面接触。如果流道槽表面为光滑表面，岩屑量较大时，运移任务量大，岩屑易于粘附在流道槽表面，形成岩屑团，使流道不畅通，岩屑运移困难，甚至堵塞流道，形成泥包。而本实用新型流道槽表面的全部或部分表面设有凹坑。首先，由于流道槽表面设有凹坑，减小了岩屑与流道槽的接触面积，从而减少岩屑在流道槽表面的粘附。其次，凹坑可以储存润滑液(钻井液)，其能对从流道槽表面流过的岩屑起润滑作用，使岩屑与流道槽表面的粘附力和摩擦力大大下降。进一步的，凹坑的存在使流道槽表面凹陷不平，对流经凹坑的岩屑(团)具有断屑、碎屑作用，使岩屑团难以成型。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:这种具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头相比于常规PDC钻头，能明显减小岩屑在流道槽的粘附，防止流道堵塞，达到抗泥包的目的，从而提高钻头钻进效率，降低钻井成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的结构示意图；
[0016]图2是本实用新型的俯视图；
[0017]图3是凹坑的剖面结构示意图；
[0018]图4是钻头钻进过程中岩屑经过凹坑时的示意图；
[0019]图5是仅在刀翼前侧面的流道槽表面设有凹坑的示意图；
[0020]图6是仅在流道槽的底面设有凹坑的示意图；
[0021]图7是仅在刀翼后侧面的流道槽表面设有凹坑的示意图。
【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]参见图1至图3，一种具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头，包括钻头本体1，该钻头本体I下部设有联接钻杆的螺纹接头2，上部设有若干刀翼3，刀翼3之间的沟槽形成钻头的流道槽4，流道槽4的全部表面设有凹坑5。
[0024]参见图5至图7，该PDC钻头也可以仅在流道槽4部分表面设有凹坑5，即仅在刀翼前侧面的流道槽4表面设有凹坑5或仅在流道槽4的底面设有凹坑5或仅在刀翼后侧面的流道槽4表面设有凹坑5。
[0025]本实施例的凹坑5采用圆形凹坑，钻头加工更方便，抗泥包效果较好，也可以根据实际情况采用其他形状的凹坑。
[0026]参见图4，PDC钻头在钻井过程中与其他钻井工具结合起来一同下入井下，然后开栗循环钻井液并加压旋转钻进。在钻进过程中，PDC齿刮切破岩时产生的岩屑沿着流道槽4移动上返，当钻头在较软地层较快或快速钻进时，产生的岩屑量较大，岩屑容易粘附并逐渐聚结在钻头的流道槽表面，阻塞流道，形成泥包。由于本实用新型的PDC钻头，在流道槽4全部或部分表面设置凹坑5形成凹坑型非光滑表面。钻头在较软地层钻进时，由于流道槽4为凹坑型非光滑表面，凹坑5可以减小岩屑与流道槽的接触面积，减少岩屑在流道槽表面的粘附；凹坑5内可以储存润滑液6(钻井液)，起着润滑作用，使岩屑与流道槽表面的粘附力和摩擦力大大下降；凹坑5的存在使流道槽表面凹陷不平，对流经凹坑的岩屑(团)具有断屑、碎屑作用，使岩屑团难以成型。凹坑型非光滑表面能明显起到减粘降阻的作用，从而防止泥包的产生，达到提高钻进效率的目的。
[0027]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】
1.一种具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头，包括钻头本体，该钻头本体下部设有联接钻杆的螺纹接头，上部设有若干刀翼，刀翼之间的沟槽形成钻头的流道槽，其特征在于:流道槽的全部或部分表面设有凹坑。
2.根据权利要求1所述的具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头，其特征在于:刀翼前侧面的流道槽表面设有凹坑。
3.根据权利要求1所述的具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头，其特征在于:流道槽的底面设有凹坑。
4.根据权利要求1所述的具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头，其特征在于:刀翼后侧面的流道槽表面设有凹坑。
5.根据权利要求1至4任一项所述的具有凹坑流道表面的抗泥包PDC钻头，其特征在于:所述凹坑为圆形凹坑。
【文档编号】E21B10/42GK203603766SQ201320738497
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】杨迎新, 林敏 , 陈炼, 徐强, 刘伟, 陈鑫, 陈多礼, 杨玮, 刘兴铎 申请人:西南石油大学, 四川川石·克锐达金刚石钻头有限公司, 四川川庆石油钻采科技有限公司