一种深部硬地层超高转速钻进用钻头的制作方法

本实用新型涉及深部地质勘探工具技术领域，特别是涉及一种深部硬地层超高转速钻进用钻头。

背景技术：

近年来，我国以深地、深海、深空为主攻方向和突破口，构建了“三深一土”的国土资源战略科技新格局的目标。但是，深部勘探仍然存在环境温度高和岩石可钻性差的问题。针对这些问题，国内外研究学者常采用耐高温的高速涡轮钻具(2000rpm，线速度达2.5m/s)搭配孕镶金刚石钻头进行破岩，但由于钻压难以有效加载，实际效果有限。在这个基础上，国内外研究者开始采用超高转速(8000rpm，线速度达10m/s)的破岩方式，改善了低钻压难以吃入地层的问题，大幅度提高破岩效率，在实验室取得了良好的效果。

现有的孕镶金刚石钻头在钻头胎体中加入均匀的金刚石颗粒，其实质是小颗粒金刚石作为切削原件，在常规硬地层中寿命较长、进尺较多。因此，孕镶齿布局在刀翼上只能靠磨削的方式破坏岩石，高转速作业条件下岩屑排泄不畅，且深部地层环境温度过高，金刚石性质被大幅削弱，脆性明显增加，钻头使用寿命缩短；由于深部硬地层钻探中钻杆过长难以有效加载钻压，钻头破岩能力不足，超高转速条件下仍然会出现粘滑现象，降低机械钻速。这些因素严重制约了常规孕镶金刚石钻头对深部地质资源的高效开发。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决上述现有技术存在的问题，提供一种散热快、排粉快、振动小、防黏滑的深部硬地层超高转速钻进用钻头。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种深部硬地层超高转速钻进用钻头，包括钻头体，所述钻头体一端固连有接头、另一端固设有若干个沿圆周均匀分布的钻头胎体，相邻的两个所述钻头胎体之间具有间隔，所述钻头胎体的工作面上固设有加强型聚晶金刚石切削齿；还包括若干个与所述钻头胎体的侧壁及转头体的侧壁固连的保径，若干个所述保径与若干个所述钻头胎体一一对应，所述保径的顶端与所述钻头胎体的工作面平齐，相邻两个所述保径之间具有间隔，所述保径上还设置有分流水道，所述分流水道的顶端与所述保径的顶端平齐。

优选地，每个所述钻头胎体的工作面上固设有一个加强型聚晶金刚石切削齿，所述钻头胎体为八个，八个所述加强型聚晶金刚石切削齿的朝向均相同且分布在三个半径大小不同的同心圆的圆周上。

优选地，所述分流水道为设置在所述保径的侧壁上的通槽。

优选地，所述分流水道包括竖直部和弯折部，所述竖直部的顶端与所述保径的顶端平齐，所述竖直部的底端与所述弯折部的顶端相连通，所述弯折部向下倾斜且朝向另一个所述保径。

优选地，若干个所述分流水道中的所述弯折部的朝向均相同。

优选地，所述弯折部的宽度大于所述竖直部的宽度。

优选地，若干个所述钻头胎体的大小相等。

优选地，所述接头呈倒锥形，且所述接头的侧壁上设置有外螺纹。

本实用新型深部硬地层超高转速钻进用钻头相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型深部硬地层超高转速钻进用钻头散热快、排粉快、振动小、防黏滑。本实用新型深部硬地层超高转速钻进用钻头通过设置加强型聚晶金刚石切削齿，改善了钻头攻入岩石的性能，能够在钻头钻进时形成犁沟，起到一定的支撑作用，同时保证排粉和钻井液通过，解决坚硬致密地层钻进时的打滑问题；有序的聚晶金刚石切削齿排列可以使钻头更平缓地切入岩石，并起到支撑作用有助于钻井液循环，岩屑排出；各钻头胎体工作面嵌入的加强型聚晶金刚石切削齿，按一定水平、竖直位置进行分布，保证钻头有持续切削岩石能力并能平稳过度，减小钻头振动频率，保证排粉和钻井液通过，防止粘滑。本实用新型深部硬地层超高转速钻进用钻头通过设置保径能够使钻头适应深部硬地层的应力，防止钻头缩径。当钻头在超高转速运动时，钻头与岩石摩擦会带来大量热的问题，通过加强型聚晶金刚石切削齿的支撑和分流水道的设计，促进了钻井液循环，能够快速带走热量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型深部硬地层超高转速钻进用钻头实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型深部硬地层超高转速钻进用钻头实施例一中切削齿的排布示意图；

图3为本实用新型深部硬地层超高转速钻进用钻头实施例二的结构示意图；

其中，1-钻头体，2-接头，3-钻头胎体，4-加强型聚晶金刚石切削齿，5-保径，6-分流水道，61-竖直部，62-弯折部。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是解决上述现有技术存在的问题，提供一种散热快、排粉快、振动小、防黏滑的深部硬地层超高转速钻进用钻头。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-2所示，本实施例深部硬地层超高转速钻进用钻头包括钻头体1，钻头体1底端固连有接头2、顶端固设有八个沿圆周均匀分布的、大小相等的钻头胎体3，相邻的两个钻头胎体3之间具有间隔，每个钻头胎体3的工作面上固设有一个加强型聚晶金刚石切削齿4；八个加强型聚晶金刚石切削齿4的朝向均相同且分布在三个半径大小不同的同心圆的圆周上，参照图2，左侧三个加强型聚晶金刚石切削齿4分布在半径较大的同心圆的圆周上，中间两个加强型聚晶金刚石切削齿4分布在半径居中的同心圆的圆周上，右侧三个加强型聚晶金刚石切削齿4分布在半径较小的同心圆的圆周上，其中三个同心圆的半径依次相差0.5mm，如此设置八个加强型聚晶金刚石切削齿4能够增加钻头钻进时的犁沟的宽度。通过设置加强型聚晶金刚石切削齿4，改善了钻头攻入岩石的性能，能够在钻头钻进时在岩石上形成犁沟，加强型聚晶金刚石切削齿4起到一定的支撑作用，同时能够保证排粉和钻井液通过，解决坚硬致密地层钻进时的打滑问题；各钻头胎体3工作面嵌入的加强型聚晶金刚石切削齿4，按一定水平、竖直位置进行分布，保证钻头有持续切削岩石能力并能平稳过度，减小钻头振动频率，保证排粉和钻井液通过，防止粘滑。

本实施例深部硬地层超高转速钻进用钻头还包括八个保径5，每个保径5均与钻头胎体3的侧壁及转头体的侧壁固连，八个保径5与八个钻头胎体3一一对应，保径5的顶端与钻头胎体3的工作面平齐，相邻两个保径5之间具有间隔。保径5能够使钻头适应深部硬地层的应力，防止钻头缩径。

每个保径5上均设置有分流水道6，分流水道6的顶端与保径5的顶端平齐。在本实施例中，分流水道6为设置在保径5的侧壁上的通槽。分流水道6包括竖直部61和弯折部62，竖直部61的顶端与保径5的顶端平齐，竖直部61的底端与弯折部62的顶端相连通，弯折部62向下倾斜且朝向另一个保径5。且八个分流水道6中的弯折部62的朝向均相同，在同一个分流水道6中弯折部62的宽度大于竖直部61的宽度。

钻头体1和接头2起连接作用，接头2呈倒锥形，且接头2的侧壁上设置有外螺纹。

当钻头在超高转速运动时，钻头与岩石摩擦会带来大量热的问题，通过加强型聚晶金刚石切削齿4的支撑和分流水道6的设计，促进了钻井液循环，钻井液能够通过分流水道6快速流动，从而提高了钻头的散热能力。

实施例二

本实施例提供一种深部硬地层超高转速钻进用钻头，在实施例一的基础上，本实施例的深部硬地层超高转速钻进用钻头还具有以下特点：如图3所示，本实施例中钻头胎体3的数量为四个，每个钻头胎体3的工作面上均匀固设有三个加强型聚晶金刚石切削齿4；12个加强型聚晶金刚石切削齿4的朝向均相同且分布在同一个圆周上。在本实施例中也包括八个保径5，区别在于每个胎体的侧壁连接有两个间隔设置的保径5。本实施例通过减少钻头胎体3的数量、增加加强型聚晶金刚石切削齿4的数量，相对实施例一，在牺牲了少量散热能力的基础上，极大提高了钻头的攻入性能，本实施例深部硬地层超高转速钻进用钻头适合钻进硬度更高的地层。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。