专利名称：一种具有台阶式保径结构的钢体pdc钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油、地质钻井用钢体PDC钻头的结构改进。
由于PDC钻头具有破岩效率高、机械钻速快和寿命长等优点，因而在石油、地质钻井中得到了广泛应用。
目前在用的PDC钻头具有胎体和钢体两大类。胎体PDC钻头一般使用效果较好，但由于制造工艺复杂、质量不易保证、成本高等原因，限制了其使用范围。相反，钢体PDC钻头制造工艺简单、质量可靠、成本低廉且易于进行二次修复，因而得到了普遍应用。然而目前在用的钢体PDC钻头在保径结构上存在着如下两种缺陷①保径部位的钢体为一完整的圆柱体。这样，当第一级保径齿在钻头直径方向上稍微磨损时，第一、二级保径之间的钻头钢体就会直接接触岩石，增大了钻头切削岩石的阻力，因而降低了钻头的机械钻速，也减少了钻头的总进尺。②钻头的各级保径齿都镶装到钻头的最大直径。这样，在钻进过程中，所有的保径齿都同时接触井壁，增大了旋转钻进的阻力，也增大了所有钻具的旋转扭矩，其结果也是降低了钻头的机械钻速。
本实用新型针对上述缺陷进行了改进。钻头的保径部分采用台阶式结构，即保径部位的钢体采用直径大小不等的两个圆柱体(直径差为3～5mm，即有一个1.5～2.5mm的台阶［4］)，且各级保径齿达到的钻头直径也不相等。小直径圆柱体位于钻头下部，大直径圆柱体位于钻头上部。本实用新型采用三级保径结构，第一级保径齿［1］和第二级保径齿［2］均为齐边柱状PDC切削齿，第三级保径齿［3］为圆柱状硬质合金平顶齿。第一级保径齿［1］镶装在钻头钢体［5］的底端面与保径的过渡部位，且达到钻头的最大直径；第二级保径齿［2］镶装在钻头钢体［5］的小圆柱体上，所达到的钻头直径比钻头最大直径小2～3mm，第三级保径齿［3］镶装在钻头钢体［5］上部的大圆柱体上，所达到的钻头直径比第二级保径齿［2］达到的钻头直径小1.5－2.5mm。虽然第二级保径齿［2］与第三级保径齿［3］未镶装到钻头的最大直径，但由于钻头在旋转钻进过程中均存在一定程度的偏心旋转现象，因而即使在钻头寿命后期第一级保径齿［1］或第二级保径齿［2］磨小后，本实用新型也能钻出直径足够大的井眼。
说明书附图图1、一种具有台阶式保径结构的钢体PDC钻头示意图
1、第一级保径齿2、第二级保径齿3、第三级保径齿4、台阶5、钢体6、喷嘴现结合说明书附图，对本实用新型作进一步的描述在钻井过程中，首先把本实用新型与其它井下钻具连接在一起，然后下到井底，开始加压旋转钻进。由于本实用新型的钢体［5］带有一个台阶［4］，因而即使第一级保径齿［1］在钻头直径方向上有较大的磨损，钻头钢体［5］的保径部位也不会与岩石接触，所以在整个钻头寿命期间，钻头的切削阻力几乎不变。而且由于第二级保径齿［2］与第三级保径齿［3］未镶装到钻头的最大直径，所以减小了钻头与井壁接触的总面积。这样，在钻进过程中，本实用新型会一直保持着较高的破岩效率，提高了钻头的平均机械钻速和总进尺。现场试验证明，与普通钢体PDC钻头相比，本实用新型的平均机械钻速提高了25％，平均单只进尺提高了15％以上，每米钻井成本有较大幅度的下降。而且减少了起下钻次数，降低了工人的劳动强度，深受一线钻井人员的欢迎。
权利要求1.一种具有台阶式保径结构的钢体PDC钻头，主要由钢体、PDC切削齿、保径齿和喷嘴组成，其特征是钻头钢体[5]的保径部位有一个台阶[4]，该台阶[4]的大小为1.5～2.5mm。
2.根据权利要求1所述的具有台阶式保径结构的钢体PDC钻头，其特征是采用三级保径，且第一级保径齿［1］与第二级保径齿［2］为齐边柱状PDC切削齿，第三级保径齿［3］为圆柱状硬质合金平顶齿。
3.根据权利要求1或2所述的具有台阶式保径结构的钢体PDC钻头，其特征是镶装在钻头钢体［5］上的三级保径齿所达到的钻头直径各不相同。第一级保径齿［1］达到钻头最大直径；第二级保径齿［2］达到的钻头直径比钻头最大直径小2～3mm；第三级保径齿［3］达到的钻头直径比第二级保径齿［2］达到的钻头直径小1.5～2.5mm。
专利摘要本实用新型属于石油、地质钻井用钢体PDC钻头的结构改进。采用台阶式保径结构，避免了钻头钢体的保径部位易于与井壁岩石接触之缺陷，同时也减小了钻头与岩石接触的总面积，从而提高了钻头的平均机械钻速和平均单只进尺，降低了每米钻井成本，取得了显著的经济效益和社会效益。
文档编号E21B10/00GK2161715SQ9321410
公开日1994年4月13日 申请日期1993年5月23日 优先权日1993年5月23日
发明者王福修, 侯庆勇, 周光荣 申请人:胜利石油管理局钻井工艺研究院