一种新型大口径金刚石组合钻头的制作方法

1.本实用新型涉及石油钻探技术领域，具体是一种新型大口径金刚石组合钻头。


背景技术：

2.随着石油钻探工程的发展，石油钻井深度越来越深，井口开钻的尺寸（业内称井口“一开”尺寸）越来越大。过去由于受加工能力和成本限制，26英寸以上的井口，都采用牙轮钻头来完成，但是牙轮钻头使用寿命短，钻井过程中拆换新钻头费工费时。因此，希望用使用寿命更长的金刚石钻头一次钻完“一开”，然而大尺寸金刚石钻头不但制造成本高，而且生产技术难度也大，同时，石油钻井“一开”钻进只有几百公尺，一只金刚石钻头可以钻几个“一开”，但是石油钻探“一开”设计尺寸又常常变化，因此需要多种尺寸的大口径金刚石钻头，投资太大。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服上述背景技术中提出的问题，提供了一种新型大口径金刚石组合钻头，该组合钻头制造成本低，能够满足石油钻探“一开”设计尺寸变化需求。
4.本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：
5.一种新型大口径金刚石组合钻头，包括相互连接的开孔钻头和扩孔钻头，所述扩孔钻头包括扩孔钻头体和若干个扩孔刀翼，开孔钻头和扩孔钻头体连接，所述扩孔刀翼均固定在扩孔钻头体的侧壁上，扩孔钻头体中设置有泥浆通道，在扩孔钻头体侧壁上设置有泥浆喷嘴，且泥浆喷嘴均与泥浆通道连通。针对目前石油钻探“一开”设计尺寸变化，需要准备多种尺寸的大口径金刚石钻头而造成的投资太大问题，本方案设计了一种新型大口径金刚石组合钻头，其包含开孔钻头和扩孔钻头，开孔钻头为一般金刚石钻头相同，所以没有多做描述。扩孔钻头包括扩孔钻头体和若干个扩孔刀翼组成，将扩孔刀翼均固定在扩孔钻头体的侧壁上，还在扩孔钻头体中设置有泥浆通道，在扩孔钻头体侧壁上设置有泥浆喷嘴，且泥浆喷嘴均与泥浆通道连通，通过这种采用组合式设计，将一只大钻头分解为大尺寸扩孔钻头体以及可拆卸、可变径的活动刀翼，根据钻探需要进行不同尺寸的刀翼组装以及更换，解决了制造技术难题和“一开”尺寸变化难题，为钻探工程提高经济效益和社会效益。
6.进一步地，由于在钻探时有泥浆需要导出，扩孔钻头体中设置有泥浆通道，而钻探过程中需要实现泥浆引导在刀翼上，所以在扩孔钻头体侧壁上设置有泥浆喷嘴，泥浆喷嘴设置在相邻的两个扩孔刀翼之间。
7.进一步地，为了实现将刀翼和扩孔钻头体进行固定，在扩孔钻头体的侧壁设置有若干个定位槽，扩孔刀翼分别插入对应的定位槽中。
8.进一步地，而为了增加刀翼和扩孔钻头体接触面积，需要在扩孔钻头体的侧壁圆弧面加工形成若干个安装平台，从而使得点接触或线接触变为面接触，每个定位槽分别对应设置在一个安装平台上。
9.进一步地，为了使得固定效果更好，同时便于更换刀翼时能够进行拆装，在安装平
台上均设置有若干个连接螺纹孔，每个安装平台上的连接螺纹孔分为两组，同一安装平台上的定位槽设置在两组连接螺纹孔之间。扩孔刀翼上均设置有若干个连接孔，每个扩孔刀翼上的连接孔分为两组，在扩孔刀翼插入定位槽中后每个连接孔和连接螺纹孔位置对应。连接螺纹孔起着连接固定作用，所以必须是螺纹孔，而刀翼上是过孔，是否有螺纹不重要，为了节约成本，所以不加工螺纹，在扩孔刀翼插入定位槽中后连接螺钉穿过连接孔后旋入对应的连接螺纹孔中。通过这种结构设计，钻探时固定牢固，更换时拆装也方便。
10.进一步地，扩孔刀翼中相邻的扩孔刀翼之间距离相同。这样钻探时受力稳定，钻探效果更好。
11.综上，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
12.（1）大口径金刚石钻头的制造，对技术、设备要求很高，制造成本好几十万，一旦损坏，整体报废，损失很大，采用组合式大口径金刚石钻头，将一个钻头分成开孔钻头和大口径扩孔钻头，而且，大口径扩孔钻头又分别由扩孔钻头体和可拆卸刀翼，各个部分分别制造，由锥形螺纹和螺钉连接成整体。这样不但解决了大口径钻头制造技术和制造设备的困难，而且在钻头局部损坏时，可通过局部拆换的办法进行修复，大大降低了使用成本。
13.（2）大口径金刚石钻头可以通过更换不同径向尺寸的刀翼的办法改变钻头的“一开”尺寸，这样可以满足不同“一开”井口设计的需要，减少了各种尺寸大钻头的储备，节省大量资金。
14.（3）大口径金刚石组合钻头的各组成部件均由可拆卸方式连接而成，其拆装工作均可在石油钻探工地完成，不需搬回制造工厂，这大大方便了工程使用，节省了工程时间和搬运费用，很受钻探公司欢迎。
15.（4）大口径金刚石组合钻头的制造成本略高于同口径的整体式金刚石钻头。但是综合计算使用成本，组合式比整体式降低了好几倍，比如，一只钻头70万元，而作为最容易损坏的刀翼，换一块才2万元左右，其经济效益和社会效益是显而易见的。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
17.图1为本实用新型的结构示意图。
18.图2为扩孔钻头的结构示意图。
19.图3为扩孔钻头体的结构示意图。
20.附图中的附图标记所对应的名称为：
21.1-扩孔钻头体，2-泥浆喷嘴，3-泥浆通道，4-扩孔刀翼，5-连接孔，6-连接螺纹孔，7-定位槽，8-安装平台。
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
23.如图1~图3所示，为了避开制造困难，减少使用成本，本方案将大口径金刚石钻头
设计成组合式结构。组合钻头包括相互连接的开孔钻头和扩孔钻头，通过锥螺纹连接，实际钻探时开孔钻头朝向，扩孔钻头包括扩孔钻头体1和六个扩孔刀翼4，将六个扩孔刀翼4均固定在扩孔钻头体1的侧壁上，扩孔刀翼4中相邻的扩孔刀翼4之间距离相同，扩孔钻头设计有中心泥浆通道3，在扩孔钻头体1侧壁上设置有活动泥浆喷嘴2，每两个活动泥浆喷嘴2为一组，分别设置在相邻的两个扩孔刀翼4之间的流道内。钻井泥浆由钻杆流入泥浆通道3，一部分由活动泥浆喷嘴2喷射至扩孔刀翼4，另一部分则经中心通道流入开孔钻头中心孔，再由其喷嘴喷射而出。
24.在扩孔钻头体1的侧壁设置有六个定位槽7，每个扩孔刀翼4上均设置有定位键，扩孔刀翼4的定位键分别插入对应的定位槽7中。由定位槽7和定位键保证两者之间组合安装达到设计位置要求。
25.由于扩孔钻头体1外壁为弧面，为了便于扩孔刀翼4和扩孔钻头体1接触面更大，在扩孔钻头体1的侧壁的圆弧面加工形成六个安装平台8，每个定位槽7分别对应设置在一个安装平台8上。每个安装平台8上均设置有八个连接螺纹孔6，每个安装平台8上的连接螺纹孔6分为两组，即每组四个连接螺纹孔6，每组连接螺纹孔6沿着定位槽7的最长尺寸方向布置，同一安装平台8上的定位槽7设置在两组连接螺纹孔6之间，这样后续固定更加牢固。
26.扩孔刀翼4上均设置有八个连接孔5，每个扩孔刀翼4上的连接孔5分为两组，即每组连接孔5的数量为四个，每个扩孔刀翼4上的定位键位于同一个扩孔刀翼4上的两组连接孔5之间，在扩孔刀翼4插入定位槽7中后每个连接孔5和连接螺纹孔6位置对应，然后在连接孔5中设置有连接螺钉，在扩孔刀翼4插入定位槽7中后连接螺钉穿过连接孔5后插入对应的连接螺纹孔6中。通过螺钉进行固定连接，而且该连接可以根据需要进行拆换。
27.本方案通过这种采用组合式设计，将一只大钻头分解为开孔钻头和大尺寸扩孔钻头以及可拆卸、可变径的活动刀翼，根据钻探需要进行不同尺寸的刀翼组装以及更换，解决了制造技术难题和“一开”尺寸变化难题，为钻探工程提高经济效益和社会效益。
28.以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。