一种分体式pdc导向扩孔钻头的制作方法
【专利摘要】一种分体式PDC导向扩孔钻头，技术方案是：它包括钻头钢体和数个扩孔刀翼，钻头钢体设有中心通孔，在钻头钢体中部设有数个扩孔刀翼安装槽，所述各扩孔刀翼插装在扩孔刀翼安装槽内、并由连接销固定。本实用新型主要优点如下：1、钻头钢体设有导向锥，导向性好，扩孔轨迹与导向孔吻合；2、采用抛物面形扩孔刀翼，扩孔刀翼冠部及保径段使用聚晶金刚石复合片作为切削刀具，钻头钻进效率高、稳定性好、使用寿命长；3、刀翼与钻头钢体通过矩形槽及销轴固定在一起，刀翼可拆卸，便于更换破损刀翼或调整扩孔直径；4、钻头钢体锥面上设有水孔，冲洗液通过钻头钢体中心通道到达水孔，再通过喷嘴形成射流，充分清洗孔底岩屑，沿水槽返至地表形成正循环。
【专利说明】一种分体式PDC导向扩孔钻头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钻探装置，具体的说是一种应用于煤矿通风孔、地质找矿勘探孔及深部科学钻探孔扩孔施工的分体式PDC导向扩孔钻头。
【背景技术】
[0002]地质找矿勘探和深部科学钻探比较常用的方法是小钻取心、大钻扩眼成井工艺。所谓小钻取心、大钻扩眼成井是指用小口径的取心钻头钻取岩心，再用扩孔钻头扩孔至所需孔径。煤矿通风孔的施工，由于钻机功率的限制，无法一次性达到所需孔径要求，同样采用的是先打先导孔再逐级扩孔的施工工艺，先导孔是指用小口径钻头，如刮刀、牙轮、PDC钻头全面钻进，再通过扩孔钻头逐级扩至所需孔径，这种工艺方法是一种常用的、节约钻井成本的方法。目前，公知的扩孔钻头以牙轮扩孔钻头为主，其结构是由带有导向锥的接头体、牙轮牙掌、托盘等组成，各组件通过焊接连接在一起。接头体上部通过螺纹与钻杆连接，接头体中部台阶上焊接托盘，托盘上焊接牙轮牙掌。牙轮扩孔钻头的工作方式是通过冲击、压碎作用及滑动剪切作用破碎岩石。其优点是可以破碎坚硬的岩石，缺点是钻进速度慢、钻进效率低。同时，由于牙轮钻头存在运动部件，当扩孔钻头钻速过快时，牙轮有脱落风险，易造成孔内事故。
实用新型内容
[0003]本实用新型用于解决上述已有技术之缺陷，提供一种钻进效率高、导向性好、使用寿命长、切削刀具便于更换的分体式PDC导向扩孔钻头。
[0004]解决上述问题所采用的技术方案如下:
[0005]一种分体式PDC导向扩孔钻头，特别之处是:它包括钻头钢体和数个扩孔刀翼，所述钻头钢体设有中心通孔，在钻头钢体中部设有数个扩孔刀翼安装槽，所述各扩孔刀翼插装在扩孔刀翼安装槽内，并由连接销固定。
[0006]上述分体式PDC导向扩孔钻头，所述钻头钢体前部设有导向锥，导向锥端角处部设有导向锥倒角，导向锥上设有数条保径合金列，保径合金列均布在导向锥前端外圆周上。
[0007]上述分体式PDC导向扩孔钻头，所述各扩孔刀翼由冠部和保径段组成，其冠部的外廓面为抛物面形，在扩孔刀翼的冠部设有等距分布的球形齿穴，球形齿穴中焊合球头形聚晶金刚石复合片；所述扩孔刀翼的保径段设有等距分布的圆柱形齿穴，圆柱形齿穴中焊合切边聚晶金刚石复合片。
[0008]上述分体式PDC导向扩孔钻头，所述钻头钢体内设有与钢体中心通孔连通的水孔，各水孔位于两扩孔刀翼安装槽之间，各水孔出口处设有合金喷嘴，各水孔出口处还设有密封圈槽，密封圈槽安装0型密封圈。
[0009]上述分体式PDC导向扩孔钻头，所述导向锥顶端设有封堵板，封堵板周边与导向锥焊合，封堵板中部设有中心水口。
[0010]上述分体式PDC导向扩孔钻头，所述扩孔刀翼为五条，它们均布在钻头钢体上；所述导向锥的保径合金列为五条。
[0011]上述分体式PDC导向扩孔钻头，所述导向锥上均布五条水槽。
[0012]本实用新型针对牙轮扩孔钻头钻进效率低、牙轮有脱落风险等问题进行了改进，设计了一种分体式PDC导向扩孔钻头。本实用新型的主要优点如下:1、钻头钢体采用焊接有硬质合金的导向锥，导向性好，扩孔轨迹与导向孔吻合；2、采用抛物面形扩孔刀翼，扩孔刀翼冠部及保径段使用聚晶金刚石复合片作为切削刀具，钻头钻进效率高、稳定性好、使用寿命长；3、刀翼与钻头钢体通过矩形槽及销轴固定在一起，销轴端部通过孔用弹性挡圈固定，刀翼可拆卸，便于更换破损刀翼或调整扩孔直径；4、钻头钢体锥面上设有排水孔，冲洗液通过钻头钢体中心通道到达排水孔，再通过喷嘴形成射流，充分清洗孔底岩屑，沿水槽返至地表形成正循环；5、聚晶金刚石复合片在刀翼冠部的布置采用等间距布置，切削齿与地层接触呈一定后倾角，有效提闻切削效率、保护切削齿、延长钻头的寿命，有助于提闻钻速。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型的俯视图；
[0015]图3是图2的A-A剖视图。
[0016]图中各部件标号如下:1、钻头钢体；1-1、导向锥，1-1-1、保径合金列，1-1-2、导向锥倒角，1-1-3、水槽，2、扩孔刀翼；2-1.保径段，2-2、冠部，3、连接销，4.合金喷嘴；5、球头形聚晶金刚石复合片，6、切边聚晶金刚石复合片，7、封堵板，7-1、中心水口，8、水孔，9、O型密封圈，10、中心通孔，11、孔用弹性挡圈。
【具体实施方式】
[0017]参看图1-3，本实用新型包括钻头钢体I和安装在钻头钢体上的数个扩孔刀翼2。钻头钢体经中心通孔10构成空心结构。钻头钢体分为三段，在钻头钢体前部设有导向锥1-1，导向锥端角处部设有导向锥倒角1-1-2，导向锥上设有五条保径合金列1-1-1，保径合金列均布在导向锥前端外圆周上。钻头钢体中部均布数个扩孔刀翼安装槽，本实施例扩孔刀翼安装槽为五条，每条扩孔刀翼安装槽内插装一片扩孔刀翼2，扩孔刀翼由连接销3固定在扩孔刀翼安装槽内，连接销端部通过孔用弹性挡圈11固定。该结构扩孔刀翼可拆卸，便于更换破损的扩孔刀翼或通过更换不同规格的扩孔刀翼调整扩孔直径。扩孔刀翼通过矩形的扩孔刀翼安装槽内壁传递扭矩，连接销不传扭，仅起到固定作用。钻头钢体下部设有连接外螺纹。
[0018]仍参看图1-3，各扩孔刀翼由冠部2-2和保径段2-1组成，其冠部的外侧轮廓面为抛物面形。在扩孔刀翼的冠部设有等距分布的球形齿穴，球形齿穴中焊合球头形聚晶金刚石复合片5 (聚晶金刚石复合片是将聚晶金刚石薄层附着粘结在硬质合金衬底上的复合材料，简称roc，球头形聚晶金刚石复合片是指硬质合金衬托一头是平的与金刚石薄层粘结，另一头是半球形的)。所述扩孔刀翼的保径段2-1设有等距分布的圆柱形齿穴，圆柱形齿穴中焊合切边聚晶金刚石复合片6 (切边聚晶金刚石复合片是指在标准平齿PDC在金刚石层一侧沿直线切割掉圆平面的一部分，该平面与PDC轴线方向剖面呈一定角度)。本实用新型将全面钻进PDC钻头布齿原理应用到PDC导向扩孔钻头上，其冠部PDC布齿采用等间距布齿，主切削齿采用球头形roc，保径段采用切边标准平头roc，主切削齿与地层接触呈后倾角，有效提高切削效率、保护切削齿、延长钻头的寿命，有助于提高钻速。
[0019]仍参看图1-3，钻头钢体内设有与钢体中心通孔10连通的水孔8，各水孔位于两扩孔刀翼安装槽之间，各水孔出口处设有合金喷嘴4，各水孔出口处还设有密封圈槽，密封圈槽安装0型密封圈9。冲洗液通过钻头钢体I中心通孔，进入带有一定角度水孔内，通过合金喷嘴4形成射流，实现冲洗孔底岩屑、冷却钻头目的。所述导向锥1-1顶端设有封堵板7，封堵板周边与导向锥焊合，封堵板中部设有中心水口 7-1，在导向锥1-1上均布五条水槽1-1-3。上述结构使一部分冲洗液喷经中心水口射至导向孔内，导向锥上设有水槽，是岩屑的上返通道。
【权利要求】
1.一种分体式PDC导向扩孔钻头，其特征在于:它包括钻头钢体(I)和数个扩孔刀翼(2)，所述钻头钢体设有中心通孔(10)，在钻头钢体中部设有数个扩孔刀翼安装槽，所述各扩孔刀翼插装在扩孔刀翼安装槽内，并由连接销(3)固定。
2.根据权利要求1所述的分体式PDC导向扩孔钻头，其特征在于:所述钻头钢体前部设有导向锥(1-1)，导向锥端角处部设有导向锥倒角(1-1-2)，导向锥上设有数条保径合金列(1-1-1 )，保径合金列均布在导向锥前端外圆周上。
3.根据权利要求2所述的分体式PDC导向扩孔钻头，其特征在于:所述各扩孔刀翼由冠部(2-2)和保径段(2-1)组成，其冠部的外廓面为抛物面形，在扩孔刀翼的冠部设有等距分布的球形齿穴，球形齿穴中焊合球头形聚晶金刚石复合片(5);所述扩孔刀翼的保径段(2-1)设有等距分布的圆柱形齿穴，圆柱形齿穴中焊合切边聚晶金刚石复合片(6)。
4.根据权利要求3所述的分体式PDC导向扩孔钻头，其特征在于:所述钻头钢体内设有与中心通孔(10)连通的水孔(8)，各水孔位于两扩孔刀翼安装槽之间，各水孔出口处设有合金喷嘴(4)，各水孔出口处还设有密封圈槽，密封圈槽安装O型密封圈(9)。
5.根据权利要求4所述的分体式PDC导向扩孔钻头，其特征在于:所述导向锥(1-1)顶端设有封堵板(7)，封堵板周边与导向锥焊合，封堵板中部设有中心水口(7-1 )。
6.根据权利要求5所述的分体式PDC导向扩孔钻头，其特征在于:所述扩孔刀翼为五条，它们均布在钻头钢体上；所述导向锥的保径合金列(1-1-1)为五条。
7.根据权利要求6所述的分体式PDC导向扩孔钻头，其特征在于:所述导向锥(1-1)上均布五条水槽(1-1-3)。
【文档编号】E21B10/26GK203499568SQ201320526469
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】王三牛, 牛庆磊, 史兵言 申请人:中国地质科学院勘探技术研究所, 地质矿产廊坊聚力岩土工程科技开发公司