一种带切削副齿的五刀翼钢体式PDC钻头的制作方法

本实用新型涉及石油钻井领域，尤其是涉及一种带切削副齿的五刀翼钢体式PDC钻头。

背景技术：

目前在石油地质钻井中使用的PDC钻头主要有两大类：一类是将复合齿钎焊在钻头体各刀翼工作面上的半圆柱形齿柱槽或凹坑内，使井底岩石得到全面破碎的胎体式PDC钻头；另一类是在钻头体各刀翼上电焊钢齿柱并把復合齿柱釺焊在钢柱齿的齿孔内，使井底岩石得到全面破碎的钢体式PDC钻头。

这两种钻头已经得到了广泛的应用，并且不断地在被改进。如何对其进行更加合理化的优化，对于提高钻头工作指标，降低钻井成本有着深远的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种带切削副齿的五刀翼钢体式PDC钻头，这种方案是对钢体式PDC钻头的进一步改进，在实际生产时明显的提高了钻头工作指标，降低了钻井成本。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

一种带切削副齿的五刀翼钢体式PDC钻头，包括钻头上体和带有冠部的钻头下体，其特征在于，所述钻头下体的冠部沿顺时针方向设有第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼、第四刀翼和第五刀翼，每个刀翼上分别设有由多个主切削齿组成的前排齿以及多个副切削齿组成的后排齿，所述每个刀翼上的主切削齿和副切削齿在旋转轨迹上等距交错；

所述钻头上体的内部设有注水孔，钻头上体的端部与所述钻头下体螺纹连接，在所述钻头下体上设有五个与注水孔相通的斜水孔，每个斜水孔位于 两个相邻刀翼之间；所述斜水孔内设置有喷嘴，喷嘴与所述斜水孔之间设置有喷嘴套，喷嘴套与喷嘴之间安装有喷嘴密封圈。

进一步地，所述第一刀翼上的主切削齿与第四刀翼上的主切削齿在旋转轨迹上等距错开，第一刀翼上的副切削齿与第四刀翼上的主切削齿在旋转轨迹上重合，第二、三、五刀翼上的主切削齿和副切削齿分别与第一刀翼上的主切削齿和副切削齿在旋转轨迹上重合。

进一步地，所述第一、四刀翼为长刀翼，第二、三、五刀翼为短刀翼。

进一步地，所述第一刀翼上的主切削齿为五颗，副切削齿为两颗，所述第三、四刀翼上的主切削齿分别为四颗，副切削齿分别为两颗，所述第二、五刀翼上的主切削齿分别为三颗，副切削齿分别为两颗。

进一步地，所述的每个刀翼上分别设有电焊层；所述主切削齿和副切削齿分别包含钢齿柱和復合齿，钢齿柱钎焊在电焊层上，復合齿钎焊在钢齿柱上。

进一步地，所述钢齿柱表面设有强化层。

进一步地，所述的喷嘴为内六方硬合金喷嘴。

进一步地，所述钻头下体的冠部设有多个保径齿组。

进一步地，所述保径齿组包含小保径复合齿、保径合金齿和大保径复合齿。

进一步地，所述钻头上体上设有与注水孔相通的出水孔。

本实用新型在提高钻头工作指标，降低钻井成本方面具有显著的有益效果：(1)对刀翼的固齿方法改进，在每个刀翼上设有电焊层，采用钎焊钢齿柱的方法布齿更加牢固，并在钢齿柱表面镀有强化层可提高齿柱抗泥浆冲蚀能力；(2)对切削齿布齿进行改进，不再以单齿为单位布齿而是以同径齿组为单位从钻头中心向钻头直径方向布齿，采用同径齿组等距交错布齿法来提高切削齿的破岩效率；(3)对井壁附近破岩的改进，每个刀翼采用前排布主切削齿，后排布副切削齿的这种等径成组交错布齿方法，使井壁附近岩石得 到高效全面的破碎；(4)对钻头保径的改进，本实用新型技术方案采用由小保径复合齿、保径合金齿和大保径复合齿构成的保径齿组来实现，具有不易磨损，保径效果更好的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

图1是本实用新型的一种带切削副齿的五刀翼钢体式PDC钻头的主视图；

图2是图1俯视图；

图3是图1的切削齿分布图。

图中：1、钻头上体；2、钻头下体；3、小保径復合齿；4、保径合金齿；5、大保径復合齿；6、喷嘴；7、喷嘴密封圈；8、喷嘴套；9、电焊层；10、主切削齿；11、副切削齿；12、斜水孔；13、扣槽；14、出水孔；15、注水孔；16、第一刀翼；17、第二刀翼；18、第三刀翼；19、第四刀翼；20、第五刀翼；21、钢齿柱；22、復合齿；23、强化层。

具体实施方式

参照图1，钻头上体1的内部设有注水孔15，钻头上体1的外部设有与注水孔15相通的出水孔14，钻头上体1的端部与钻头下体2螺纹连接并形成有用于限位的扣槽13，在钻头下体2上设有五个与注水孔15相通的斜水孔12，每个斜水孔12位于两个相邻刀翼之间；斜水孔12内设置有喷嘴6，喷嘴6与所述斜水孔12之间设置有喷嘴套8，喷嘴套8与喷嘴6之间安装有喷嘴密封圈7。本实用新型的这种清洗系统通过出水孔14和斜水孔12可以更加彻底的清洗钻头。

结合图2，在钻头下体2的冠部沿顺时针方向上设有第一刀翼16、第二刀翼17、第三刀翼18、第四刀翼19和第五刀翼20，第一、四刀翼16、19为长刀翼，第二、三、五刀翼17、18、20为短刀翼，每个刀翼上分别设有由多个主切削齿10组成的前排齿以及多个副切削齿11组成的后排齿，每个刀翼上的主切削齿10和副切削齿11在旋转轨迹上等距交错。

具体来说：第一刀翼16上的主切削齿10与第四刀翼19上的主切削齿10在旋转轨迹上等距错开，第一刀翼16上的副切削齿11与第四刀翼19上的主切削齿10在旋转轨迹上重合；第二、三、五刀翼17、18、20上的主切削齿10和副切削齿11分别与第一刀翼16上的主切削齿10和副切削齿11在旋转轨迹上重合。

其中：第一刀翼16上的主切削齿10为五颗，副切削齿11为两颗；第三、四刀翼18、19上的主切削齿10分别为四颗，副切削齿11分别为两颗；第二、五刀翼17、20上的主切削齿10分别为三颗，副切削齿11分别为两颗。

本实用新型技术方案的这种五刀翼结构，不再以单齿为单位布齿而是以同径齿组为单位从钻头中心向钻头直径方向等距交错布齿。以第一刀翼16的齿组为基准布齿，第四刀翼19的齿组与第一刀翼16的齿组错开布齿，其他刀翼按第一刀翼16布齿，大大提高了切削齿的破岩效率。每个刀翼采用前排布主切削齿10，后排布副切削齿11的这种等径成组交错布齿结构，是针对井壁附近破岩的改进，可使井壁附近岩石得到更加高效全面的破碎。

钻头下体2的冠部上设有由小保径复合齿3、保径合金齿4和大保径复合齿5组成的保径齿组，具有不易磨损，保径效果更好等优点。

参照图3，每个刀翼上分别设有电焊层9；主切削齿10和副切削齿11分别由钢齿柱21和復合齿22组成，钢齿柱21钎焊在电焊层9上，復合齿22钎焊在钢齿柱21上，这种固齿方式加强了钢体式PDC钻头的固齿。为了提高钢齿柱21的抗泥浆冲蚀能力，可在钢齿柱21表面镀有强化层23。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。