一种具有稳定功能的新型PDC钻头的制作方法

本实用新型涉及石油天然气钻探工程、矿山开采、地质钻探、建筑工程、隧道工程、盾构及非开挖等技术设备领域，特别是一种具有稳定功能的新型PDC钻头。

背景技术：

在油气田开发的过程中，钻井的速度和效率决定着开发油田的快慢。在钻井的过程中，常规的PDC钻头在中软地层和软地层中，刀翼数少的PDC钻头比刀翼数多的PDC钻头更具有较高的攻击性，其机械钻速也相对较高，但是由于刀翼数较少，对于地层的支撑稳定性较差，容易造成井眼偏斜，不易控制井身质量；特别地在软硬交错的地层中钻进时，刀翼数较少的PDC钻头吃入地层时会产生憋跳的现象，从而造成复合片的崩齿，降低了钻头的寿命，增加了钻井的开采成本。

目前，国内外对于稳定功能的钻头的研发都在于齿数变化或者冠部曲线设计上，但是都不能很好地解决刀翼数量与机械钻速以及钻头稳定性之间的关系，对于改变PDC钻头的传统结构还没有较大的突破。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服在满足刀翼数较少的情况下且机械钻速较高时，出现钻头对地层缺乏足够的支撑，稳定性差，易造成井眼偏斜以及在软硬交错地层时产生的憋跳现象，提供一种具有稳定功能的新型PDC钻头。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种具有稳定功能的新型PDC钻头，它包括钻头基体和设置在钻头基体上的钻头冠部，所述的钻头冠部上设置有主刀翼A、主刀翼B、主刀翼C，主刀翼A、主刀翼B和主刀翼C均匀分布设置，主刀翼A、主刀翼B和主刀翼C上分布有切削齿I，每相邻两个切削齿I的间距相等，每个切削齿I上均嵌入有复合片，所述的钻头冠部上还设置有辅助刀翼a、辅助刀翼b和辅助刀翼c，辅助刀翼a、辅助刀翼b和辅助刀翼c均匀分布设置，辅助刀翼a设置在主刀翼A和主刀翼B之间，辅助刀翼b设置在主刀翼B和主刀翼C之间，辅助刀翼c设置在主刀翼A和主刀翼C之间，辅助刀翼a、辅助刀翼b和辅助刀翼c上分布有切削齿II，每相邻两个切削齿II之间的间距相等，每个切削齿II上均嵌入有复合片，所述的主刀翼上最下端的切削齿I距辅助刀翼上最下端的切削齿II的垂向间距为H，H小于10mm。

所述的钻头冠部上还设置有多个水眼。

本实用新型具有以下优点：（1）该PDC钻头满足少数刀翼钻进，具有较强的攻击性，机械钻速相对较高；（2）该PDC钻头满足多刀翼的稳定性，对于地层的支撑性较好，保证了井身质量；（3）在钻进软硬交错地层时，主刀翼上最下端的切削齿I距辅助刀翼上最下端的切削齿II的垂向间距为H，降低了钻头在交错地层的敏感性，保护钻头钻齿，提高钻头的使用寿命，节约了钻井成本。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图；

图2 为本实用新型的主视图；

图3 为本实用新型的俯视图；

图中，1-钻头基体，2-钻头冠部，3-主刀翼A，4-主刀翼B，5-主刀翼C，6-切削齿I，7-辅助刀翼a，8-辅助刀翼b，9-辅助刀翼c，10-切削齿II，11-水眼。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，本实用新型的保护范围不局限于以下所述：

如图1-3所示，一种具有稳定功能的新型PDC钻头，它包括钻头基体1和设置在钻头基体1上的钻头冠部2，钻头基体1采用刚体或者碳化钨胎体式钻头，钻头基体1与钻头冠部2采用焊接而成，所述的钻头冠部2上设置有主刀翼A3、主刀翼B4、主刀翼C5，主刀翼A3、主刀翼B4和主刀翼C5均匀分布设置，主刀翼A3、主刀翼B4和主刀翼C5上分布有切削齿I6，主刀翼上的切削齿I6采用常规方法设计布齿，即周向等距螺旋线的布齿方式，利用等分布角θ分布的等距螺旋线来控制同一条螺旋线上相邻两个切削齿的距离相同，径向采用齿间距5mm的布齿结构，并且适当调整钻头中心附近的切削齿以满足完全覆盖井底的要求。所述的每相邻两个切削齿I6的间距相等，每个切削齿I6上均嵌入有复合片。

如图1-3所示，钻头冠部2上还设置有辅助刀翼a7、辅助刀翼b8和辅助刀翼c9，辅助刀翼a7、辅助刀翼b8和辅助刀翼c9均匀分布设置，辅助刀翼a7设置在主刀翼A3和主刀翼B4之间，辅助刀翼b8设置在主刀翼B4和主刀翼C5之间，辅助刀翼c9设置在主刀翼A3和主刀翼C5之间，辅助刀翼a7、辅助刀翼b8和辅助刀翼c9上分布有切削齿II10，每相邻两个切削齿II10之间的间距相等，每个切削齿II10上均嵌入有复合片，所述的主刀翼上最下端的切削齿I6距辅助刀翼上最下端的切削齿II10的垂向间距为H，H小于10mm。

如图1-3所示，所述的钻头冠部2上还设置有多个水眼11。

当该PDC钻头在钻进软质地层时，在钻压的作用下，首先是主刀翼A3、主刀翼B4和主刀翼C5上的复合片吃入地层，在马达驱动该PDC钻头旋转的作用下，主刀翼A3、主刀翼B4和主刀翼C5上的复合片开始旋切岩层，由于只有三个主刀翼参与破岩石，刀翼数相对较少，从而提高了破岩的攻击性和速率；当主刀翼A3、主刀翼B4、主刀翼C5上的复合片旋切岩层的深度达到H值时，辅助刀翼a7、辅助刀翼b8和辅助刀翼c9上的复合片开始逐渐大量接触井底，从而增加了该PDC钻头对井底的支点数，进一步提升了钻头的稳定性，防止了井斜的发生，又由于辅助刀翼a7、辅助刀翼b8和辅助刀翼c9上的大量的复合片逐渐参与井底的岩层切削，极大程度上分散单片复合片对地层的压强，使复合片的吃入量基本保持在H值上。

当该PDC钻头在钻进软硬交错地层时，在钻压的作用下，主刀翼A3、主刀翼B4和主刀翼C5上的复合片吃入软地层，在马达驱动该PDC钻头旋转的作用下，主刀翼A3、主刀翼B4和主刀翼C5上的复合片开始旋切软岩层，当主刀翼A3、主刀翼B4和主刀翼C5旋切软地层的深度达到H值时，辅助刀翼a7、辅助刀翼b8和辅助刀翼c9上的的复合片开始大量的接触井底，当从软质地层进入硬质地层时，首先是主刀翼A3、主刀翼B4和主刀翼C5开始旋切硬地层，此时辅助刀翼a7、辅助刀翼b8和辅助刀翼c9上的复合片还留在软质地层内，而辅助刀翼a7、辅助刀翼b8和辅助刀翼c9的切削齿II10分布交错，缓冲了硬质地层时的崩齿现象，降低了钻头对夹层的敏感性，保护了钻头，提高了钻头的使用寿命，降低了钻井成本。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。