金刚石钻头的制作方法

本发明涉及金刚石钻头钻进技术领域，尤其是金刚石钻头。

背景技术：

做切削刃的钻头称为金刚石钻头。该钻头属一体式钻头，整个钻头没有活动的零部件，结构比较简单，具有高强度、高耐磨和抗冲击的能力，是20世纪80年代世界钻井三大新技术之一。现场使用证明，金刚石钻头在软-中硬地层中钻进时，有速度快、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点。金刚石钻头不但使用时间长，还可以重复利用，返厂修复的金刚石钻头使用起来和出厂的金刚石钻头使用效果差不多，能大量的节约钻井成本。现有的金刚石钻头主要存在如下不足：(1)为了配合钻屑的排出，设置于外环的钻齿数量受到限制，一定程度上影响了钻进效率；(2)水孔对钻齿上碎屑的冲洗力度有限，不能满足高效钻探的要求；(3)水孔效果单一，仅能用于冲掉碎屑或者冲击地层。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供金刚石钻头，克服前述现有技术中的不足，在增加钻齿数量的同时确保钻齿上的碎屑及时高效地被冲洗掉，同时高效排出钻头内部容置的钻屑，并对地层进行有效的冲击软化。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种金刚石钻头，包括钻头钢体、设置于钻头钢体上端的钻齿段和设置于钻头钢体下端的螺纹连接管段，所述钻齿段包括一体成型的环形端和均匀间隔设置于环形端上面的扇形端，扇形端的左侧面均设置有圆形钻块，环形端的底部均匀设置有碎屑排出口，钻头钢体顶部设置有顶部隔块，顶部隔块包括环形块和与环形块内壁相配合的上凸块，上凸块顶部设置有冲击水孔，上凸块中部设置有一圈圆形钻块冲洗孔，上凸块的下端设置有一圈碎屑冲孔。

进一步的，所述上凸块中部的圆形钻块冲洗孔的数量与圆形钻块的数量相配合，圆形钻块冲洗孔的位置与圆形钻块位置相对应。

进一步的，所述碎屑冲孔的位置与碎屑排出口的位置相对应。

进一步的，所述圆形钻块的厚度小于相邻两扇形端之间的间距。

进一步的，所述钻头钢体中部设置有中部隔块。

进一步的，所述中部隔块与顶部隔块的上凸块之间由内向外依次设置有第一套管、第二套管和第三套管。

进一步的，所述第一套管顶部固定于上凸块下表面的冲击水孔和圆形钻块冲洗孔之间。

进一步的，所述第二套管设置于上凸块下表面的圆形钻块冲洗孔与碎屑冲孔之间。

进一步的，所述碎屑冲孔位于第二套管和第三套管之间的上凸块上。

进一步的，所述中部隔块上设置有第一通水孔、第二通水孔和第三通水孔，第一通水孔与第一套管连通，第二通水孔与第一套管和第二套管的夹层连通，第三通水孔与第二套管和第三套管之间的夹层连通。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的金刚石钻头具有以下优点：(1)顶部隔块的结构设计，使得钻齿段上能够增加扇形端和圆形钻块的数量，提高钻探效率；(2)不仅能够高效软化地层块，提高钻齿段钻探效率，而且能够快速冲掉钻探过程中形成的碎屑和钻齿段上的碎屑；(3)上凸块的设置不仅有利于冲击水孔、圆形钻块冲洗孔和碎屑冲孔更好地发挥其作用，而且有利于钻探过程中的碎屑沿上凸块反弹出钻头内侧，部分未反弹出去的碎屑从碎屑排出口警冲洗后快速排出。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明钻头钢体内部管道设置关系的结构示意图；

其中，1钻头钢体、2钻齿段、201环形端、202扇形端、203圆形钻块、204碎屑排出口、3螺纹连接管段、4顶部隔块、401环形块、402上凸块、403冲击水孔、404圆形钻块冲洗孔、405碎屑冲孔、5中部隔块、501第一通水孔、502第二通水孔、503第三通水孔、6第一套管、7第二套管、8第三套管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1和图2所示实施例中，一种金刚石钻头，包括钻头钢体1、设置于钻头钢体1上端的钻齿段2和设置于钻头钢体1下端的螺纹连接管段3，所述钻齿段2包括一体成型的环形端201和均匀间隔设置于环形端201上面的扇形端202，扇形端202的左侧面均设置有圆形钻块203，环形端201的底部均匀设置有碎屑排出口204，钻头钢体1顶部设置有顶部隔块4，顶部隔块4包括环形块401和与环形块401内壁相配合的上凸块402，上凸块顶402部设置有冲击水孔403，上凸块402中部设置有一圈圆形钻块冲洗孔404，上凸块402的下端设置有一圈碎屑冲孔405。

本实施例中，所述上凸块402中部的圆形钻块冲洗孔404的数量与圆形钻块203的数量相配合，圆形钻块冲洗孔404的位置与圆形钻块203位置相对应。所述碎屑冲孔405的位置与碎屑排出口204的位置相对应。所述圆形钻块404的厚度小于相邻两扇形端202之间的间距。

本实施例中，所述钻头钢体中部设置有中部隔块5。所述中部隔块5与顶部隔块4的上凸块402之间由内向外依次设置有第一套管6、第二套管7和第三套管8。所述第一套管6顶部固定于上凸块402下表面的冲击水孔403和圆形钻块冲洗孔404之间。所述第二套管7设置于上凸块402下表面的圆形钻块冲洗孔404与碎屑冲孔405之间。所述碎屑冲孔405位于第二套管7和第三套管8之间的上凸块402上。所述中部隔块5上设置有第一通水孔501、第二通水孔502和第三通水孔503，第一通水孔501与第一套管6连通，第二通水孔502与第一套管6和第二套管7的夹层连通，第三通水孔503与第二套管7和第三套管8之间的夹层连通。

工作原理：本发明的金刚石钻头，水体从螺纹连接管段3进入，从第一通水孔501、第二通水孔502和第三通水孔503分流，进入第一通水孔501的水体沿第一套管6进入从冲击水孔403冲出，对地层形成冲击并软化地层，进入第二通水孔502的水体沿第一套管6和第二套管7的夹层从圆形钻块冲洗孔404冲出并对圆形钻块203形成冲洗，冲掉圆形钻块203上的碎屑，提高其工作效率，进入第三通水孔503的水体沿第二套管7和第三套管8之间的夹层从碎屑冲孔405冲出并将容置在钻头环形端201上的钻屑从碎屑排出口204冲出，该过程不仅软化地层块、有利于钻齿段2钻探效率的提高，而且快速冲掉钻探过程中形成的碎屑，上凸块402的设置不仅有利于冲击水孔403、圆形钻块冲洗孔404、和碎屑冲孔405更好地发挥其作用，而且有利于钻探过程中的碎屑沿上凸块402反弹出钻头内侧，部分未反弹出去的碎屑从碎屑排出口204警冲洗后快速排出，由于顶部隔块4的结构设计，使得钻齿段2上能够增加扇形端202和圆形钻块201的数量，进一步提高钻探效率。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

技术特征：

1.一种金刚石钻头，其特征在于：包括钻头钢体、设置于钻头钢体上端的钻齿段和设置于钻头钢体下端的螺纹连接管段，所述钻齿段包括一体成型的环形端和均匀间隔设置于环形端上面的扇形端，扇形端的左侧面均设置有圆形钻块，环形端的底部均匀设置有碎屑排出口，钻头钢体顶部设置有顶部隔块，顶部隔块包括环形块和与环形块内壁相配合的上凸块，上凸块顶部设置有冲击水孔，上凸块中部设置有一圈圆形钻块冲洗孔，上凸块的下端设置有一圈碎屑冲孔。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石钻头，其特征在于：所述上凸块中部的圆形钻块冲洗孔的数量与圆形钻块的数量相配合，圆形钻块冲洗孔的位置与圆形钻块位置相对应。

3.根据权利要求1所述的一种金刚石钻头，其特征在于：所述碎屑冲孔的位置与碎屑排出口的位置相对应。

4.根据权利要求1所述的一种金刚石钻头，其特征在于：所述圆形钻块的厚度小于相邻两扇形端之间的间距。

5.根据权利要求1所述的一种金刚石钻头，其特征在于：所述钻头钢体中部设置有中部隔块。

6.根据权利要求5所述的一种金刚石钻头，其特征在于：所述中部隔块与顶部隔块的上凸块之间由内向外依次设置有第一套管、第二套管和第三套管。

7.根据权利要求6所述的一种金刚石钻头，其特征在于：所述第一套管顶部固定于上凸块下表面的冲击水孔和圆形钻块冲洗孔之间。

8.根据权利要求6所述的一种金刚石钻头，其特征在于：所述第二套管设置于上凸块下表面的圆形钻块冲洗孔与碎屑冲孔之间。

9.根据权利要求6所述的一种金刚石钻头，其特征在于：所述碎屑冲孔位于第二套管和第三套管之间的上凸块上。

10.根据权利要求7-9任一所述的一种金刚石钻头，其特征在于：所述中部隔块上设置有第一通水孔、第二通水孔和第三通水孔，第一通水孔与第一套管连通，第二通水孔与第一套管和第二套管的夹层连通，第三通水孔与第二套管和第三套管之间的夹层连通。

技术总结
本发明涉及金刚石钻头钻进技术领域，尤其是金刚石钻头。该种金刚石钻头包括钻头钢体、设置于钻头钢体上端的钻齿段和设置于钻头钢体下端的螺纹连接管段，所述钻齿段包括一体成型的环形端和均匀间隔设置于环形端上面的扇形端，扇形端的左侧面均设置有圆形钻块，环形端的底部均匀设置有碎屑排出口，钻头钢体顶部设置有顶部隔块，顶部隔块包括环形块和与环形块内壁相配合的上凸块，上凸块顶部设置有冲击水孔，上凸块中部设置有一圈圆形钻块冲洗孔，上凸块的下端设置有一圈碎屑冲孔。本发明的金刚石钻头在增加钻齿数量的同时确保钻齿上的碎屑及时高效地被冲洗掉，同时高效排出钻头内部容置的钻屑，并对地层进行有效的冲击软化。

技术研发人员：崔峥;翟苗苗;季瑞;高光普;张松林;袁吉瑞
受保护的技术使用者：山东源运通矿山装备科技有限公司
技术研发日：2019.09.23
技术公布日：2019.11.15