一种PDC钻头的制作方法

本实用新型总体而言涉及一种钻头，具体而言，涉及一种PDC钻头。

背景技术：

在开发石油和天然气田的钻井施工中，需要依靠连接有钻杆、钻铤的钻头来实现钻进，钻出井眼后将石油或天然气通过其它设备传输到地面。在钻井施工过程中，如遇地质岩性较软时，使用PDC钻头能够取得较高的机械钻速，但由于PDC钻头的刀翼特点和规径面积较小，PDC钻头用于定向钻进作业时稳定性差，这限制了PDC钻头的使用范围，并在一定程度上增加了钻井周期和成本。

因此，如何提高少刀翼的PDC钻头用于软地层定向钻井作业时的稳定性，从而提高软地层定向钻井作业的效率，是业界急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够将少刀翼的PDC钻头用于软地层定向钻井作业从而提高软地层定向钻井作业的效率的一种PDC钻头。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种PDC钻头，所述钻头包括基体，所述基体表面上凸出固设有刀翼，所述刀翼沿所述基体顶部的径向设置，所述刀翼的数量为两个以上，任意两所述刀翼之间设置有凸块，且所述凸块沿所述基体侧面的周向设置，所述凸块的外缘与所述刀翼的外缘距所述基体中心的距离相当，当所述钻头钻削时所述凸块与井壁摩擦辅助提高所述钻头的稳定性。

根据本实用新型的一实施方式，所述凸块上设置有耐磨结构，所述耐磨结构用于增强所述凸块的抗磨损性能。

根据本实用新型的一实施方式，两个以上所述刀翼为非均匀分布，相邻两所述刀翼之间的夹角互不相等。

根据本实用新型的一实施方式，所述刀翼包括有第一侧面与第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面相对设置，所述第一侧面上依次设置有多个切削元件。

根据本实用新型的一实施方式，所述切削元件包括PDC复合片。

根据本实用新型的一实施方式，相邻两所述刀翼之间设置有排屑通道，所述排屑通道用于为岩屑的排出提供空间。

根据本实用新型的一实施方式，所述排屑通道上对应所述切削元件处设置有水利结构，所述水利结构连通所述基体内的空腔。

根据本实用新型的一实施方式，所述刀翼为直刀翼或者螺旋刀翼。

根据本实用新型的一实施方式，所述刀翼包括主刀翼和副刀翼，所述主刀翼与所述副刀翼宽度尺寸相等。

根据本实用新型的一实施方式，所述钻头还包括连接结构，所述连接结构设置于所述基体的底部，用于连接钻杆。

由上述技术方案可知，本实用新型的PDC钻头的优点和积极效果在于：

本实用新型的PDC钻头，两个以上刀翼的任意两刀翼之间设置有凸块，凸块沿基体侧面的周向设置且凸块的外缘与刀翼的外缘距基体中心的距离相当，钻削时凸块支撑钻头在井底滑动钻进，同时凸块与井壁摩擦辅助提高钻头的稳定性，提高软地层定向钻井作业的效率，结构简单且适应性强，具有很高的经济性，极为适合在业界推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例PDC钻头的俯视结构示意图。

图2为本实用新型一实施例PDC钻头的基体的局部剖视示意图。

图3为本实用新型一实施例PDC钻头的一局部示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、基体；11、空腔；12、连接结构；121、连接螺纹；2、刀翼；21、主刀翼；22、副刀翼；23、第一侧面；24、第二侧面；25、切削元件；251、齿托；252、PDC复合片；3、凸块；31、耐磨结构；4、排屑通道；5、水利结构。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在对本实用新型的不同示例的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本实用新型的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本实用新型的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本实用新型范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“侧部”等来描述本实用新型的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如如附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本实用新型的范围内。

图1为本实用新型一实施例PDC钻头的俯视结构示意图。

如图1所示，该实施例的PDC钻头，钻头包括基体1，基体1表面上凸出固设有刀翼2，刀翼2沿基体1顶部的径向设置，刀翼2的数量为两个以上，任意两刀翼2之间设置有凸块3，且凸块3沿基体1侧面的周向设置，凸块3的外缘与刀翼2的外缘距基体1中心的距离相当，当钻头钻削时凸块3与井壁摩擦辅助提高钻头的稳定性。

图2为本实用新型一实施例PDC钻头的基体的局部剖视示意图。

如图2所示，该实施例中，基体1可以采用硬质合金或者其他适宜材料制成概呈圆柱的回转体，基体1采用何种材料可视实际需求而定，从基体1底部向基体1内部开设有中心线与基体1中心线重合的非贯通的空腔11，钻井时可使用泥浆泵将钻井液打入基体1的空腔11内，基体1的底部还设置有连接结构12，连接结构12与基体1一体制成，连接结构12可包括连接螺纹121，用于连接钻杆，钻杆图中未示出。

如图1所示，该实施例中，设置于基体1顶部的刀翼2的数量为两个以上，刀翼2的具体数目可视实际检测需求而定，两个以上刀翼2在基体1顶部分别沿径向非均匀分布，相邻两刀翼2之间的夹角互不相等，刀翼2概呈长条状并凸出基体1表面，刀翼2为直刀翼或者螺旋刀翼，采用该设计可以有效提高本实用新型的适用范围，提高本实用新型的适用性；两个以上刀翼2中包括主刀翼21和副刀翼22，其中主刀翼21最接近基体1顶部的中心，主刀翼21在钻进过程中承受的阻力最大，主刀翼21与副刀翼22宽度尺寸相等。

该实施例中，每一刀翼2均包括有第一侧面23与第二侧面24，第一侧面23与第二侧面24分别设置于长条状刀翼2沿长度方向的两相对侧面上，第一侧面23上依次设置有多个切削元件25，切削元件25可以为切削齿，切削元件25数目可灵活布置，切削元件25可设计为大尺寸切削元件25，大尺寸切削元件25的具体尺寸范围可以是15-22mm，该设计降低了布齿密度并增强了钻头的单个切削元件25吃入地层的能力，进而使钻头在软地层能有较高的机械钻速；切削元件25包括齿托251和PDC复合片252，齿托251呈短圆柱状，齿托251可采用硬质合金或者其他适宜材料与基体1一体制成，多个切削元件25的多个齿托251依次设置于刀翼2的第一侧面23上，PDC复合片252设置于齿托251远离第二侧面24的一端，PDC复合片252可采用焊接方式与齿托251固连。

图3为本实用新型一实施例PDC钻头的一局部示意图。

如图3所示，该实施例中，位于任意两刀翼2之间的凸块3可以为长条状也可以为其他适宜形状，可视具体需求而定，同时凸块3凸出设置于基体1侧面且其长度尺寸与基体1中心线平行，任意两刀翼2之间的凸块3数目为至少一个，多个凸块3沿基体1侧面周向排布，各凸块3之间的夹角可相等也可不等，具体可视实际需求而定，凸块3的材料可以是硬质合金、聚晶金刚石或者其他适宜的硬质材料。

该实施例中，凸块3上设置有耐磨结构31，耐磨结构31用于增强凸块3的抗磨损性能，耐磨结构31可为圆形凸点状或其他适宜形状，耐磨结构31可设置一个、两个或多个，其具体数量可视实际需求而定，多个耐磨结构31可沿凸块3的长度方向直线阵列固设于凸块3的最外侧，钻头作业时凸块3与井壁接触进而支撑钻头在井底滑动钻进，同时凸块3与井壁摩擦进而消除了钻头所受的部分横向力，从而提高了钻头在钻进过程中的稳定性，确保钻头准确地朝预定方向钻进。

该实施例中，相邻两刀翼2的夹角之间设置有排屑通道4，排屑通道4用于为岩屑的排出提供空间，排屑通道4的两个侧面分别为一刀翼2的第一侧面23和相邻刀翼2的第二侧面24，排屑通道4的底面为位于两刀翼2之间的基体1顶部表面，此三面共同构成了一个排屑通道4，排屑通道4的数目与刀翼2的数目相等，钻头作业时，刀翼2上的切削元件25切削下来的岩屑沿排屑通道4排出，避免了岩屑包裹刀翼2及其上的切削元件25而影响进一步切削。

该实施例中，排屑通道4上对应切削元件25处设置有水利结构5，水利结构5为连通基体1内部空腔11的水眼，使用泥浆泵打入基体1空腔11内的钻井液流经水利结构5冲出钻头，水利结构5为一通孔，水利结构5中可根据实际需求设置喷嘴，喷嘴用于增加水利结构5内钻井液的压力，水利结构5可设置一个、两个、或多个，其具体数目可根据实际需求设定，水利结构5可设置为大型水利结构5，其具体尺寸范围可为8-18mm，大型水利结构5的设计能够中和钻头所受的横向力，有效防止泥包，消除了钻头上的岩屑滞留和回流区域，加快岩屑从排屑通道4排出，避免刀翼2上的切削元件25重复切削，很好地保护了切削元件25。

该实施例中，本实用新型的PDC钻头进行钻井时，泥浆泵将钻井液由基体1底部连接结构12连接的钻杆打入基体1的空腔11内，钻头滑动钻进的过程中，凸块3与井壁接触进而支撑钻头在井底滑动钻进，同时凸块3与井壁摩擦进而消除了钻头所受的部分横向力，从而提高了钻头在钻进过程中的稳定性，确保钻头准确地朝预定方向钻进，由基体1底部连接结构12连接的钻杆打入基体1空腔11内的钻井液流经水利结构5冲出钻头，钻进液冲击钻头刀翼2的切削元件25切削下来的岩屑进而携带岩屑从排屑通道4排出，避免刀翼2上的切削元件25重复切削，很好地保护了切削元件25。

本实用新型的PDC钻头，两个以上刀翼2的任意两刀翼2之间设置有凸块3，凸块3沿基体1侧面的周向设置且凸块3的外缘与刀翼2的外缘距基体1中心的距离相当，钻削时凸块3支撑钻头在井底滑动钻进，同时凸块3与井壁摩擦辅助提高钻头的稳定性，提高软地层定向钻井作业的效率，结构简单且适应性强，具有很高的经济性，极为适合在业界推广使用。

本实用新型所属技术领域的普通技术人员应当理解，上述具体实施方式部分中所示出的具体结构和工艺过程仅仅为示例性的，而非限制性的。而且，本实用新型所属技术领域的普通技术人员可对以上所述所示的各种技术特征按照各种可能的方式进行组合以构成新的技术方案，或者进行其它改动，而都属于本实用新型的范围之内。