一种具有防卡功能的PDC钻头的制作方法

一种具有防卡功能的pdc钻头
技术领域
1.本实用新型涉及一种具有防卡功能的pdc钻头，属于石油及地质钻井用钻头技术领域。


背景技术：

2.上世纪80年代开始，金刚石钻头被广泛地用于石油天然气钻井工程。金刚石钻头主要由钻头体和切削元件构成，金刚石钻头根据切削元件分成三类：pdc(聚晶金刚石)钻头、 tsp(热稳定聚晶金刚石)钻头及天然金刚石钻头。pdc钻头主要用于软至中硬地层钻进，经过不断的技术改进，pdc钻头的适用范围越来越广，具有较好的经济价值。tsp钻头主要用于中硬至极硬地层钻进。目前，石油天然气钻井工程中深井作业逐步增多，钻遇的地层也越来越复杂。
3.实际钻进过程中，pdc钻头有的时候会钻遇膏岩或泥岩地层，井眼极易缩径，对于pdc 钻头后续上提起钻常遇到卡钻问题。针对这种情况，中国专利cn206000471u一种防卡钻 pdc钻头已有描述，通过在pdc钻头保径斜面安设有2颗或2颗以上的倒划眼切削齿或者在保径斜面安装锥形齿对地层进行反向切削，以解决卡钻问题。另一种情况，是由于钻头在钻进过程中，上部井眼岩石剥落，形成大的掉块，这些大的掉块卡在排屑槽，导致钻头被紧紧卡住。在cn 111395970 a一种带有旋转破岩装置的主动防卡pdc钻头中，通过在排屑槽设置一种带有旋转破岩装置，来防止大的掉块卡在排屑槽，但该种结构存在以下几个问题： 1)结构复杂，加工难度较大，结构实用性存在一定困难；2)其旋转破岩装置直接安装于排屑槽，相应支撑安装在排屑槽中，破岩装置距离井壁如果较远，则不能有效的挡住大的掉块，如果较近，则破岩装置在钻遇卡钻时，则会容易拉断，导致装置失效。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供具有防卡功能的pdc钻头，它能有效防止掉块卡钻，并保持井底排屑顺畅。
5.本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有钻头体，钻头体上沿周向间隔设置有刀翼，刀翼上安设有切削齿，刀翼的上端设置保径面，各刀翼之间形成有下凹的排屑槽，其特征在于在排屑槽底部上方安设有凸块并在凸块上安设破岩齿，或在排屑槽底部上方安设旋挖截齿。
6.按上述方案，所述的凸块为流线型凸块。
7.按上述方案，所述的流线型凸块具有向下较长的引流坡面，坡面角度为10～45
°
。
8.按上述方案，所述的破岩齿为锥形齿、角锥齿或楔形齿。
9.按上述方案，所述破岩齿齿顶与钻头最大回转圆周的径向间隔距为排屑槽深度的 1/3～2/3。
10.按上述方案，所述的凸块宽度大于破岩齿直径5～10mm。
11.按上述方案，所述的旋挖截齿包括有可旋转的截齿底座，截齿底座上安设有破岩
齿。
12.按上述方案，所述的保径面的顶部斜面安设有锥形齿。
13.按上述方案，所述的钻头体为钢体pdc钻头体或胎体pdc钻头体。
14.本实用新型的有益效果在于：1、在钻头钻进过程中遇到大的岩石掉块时，通过排屑槽凸块破岩齿或旋挖截齿能有效阻止其落入排屑槽，防止其卡在排屑槽形成卡钻，保证了钻头的正常钻进；2、流线形凸块不影响井底岩屑上返，能有效保障钻头的井底排屑顺畅；3、设置在排屑槽中的凸台破岩齿齿顶与井壁保持一定的间距能对进入排屑槽的较小岩石掉块进行破碎，保障井底岩屑上返，使得钻头钻进时的井底排屑始终顺畅；4、在保径面顶部斜面安设锥形齿能防止井眼缩径卡钻。
附图说明
15.图1为本实用新型一个实施例的立体结构图。
16.图2为本实用新型一个实施例的正视图。
17.图3为本实用新型一个实施例的俯视图。
18.图4为本实用新型另一个实施例的正视图。
19.图5为本实用新型另一个实施例中旋挖截齿的剖视结构图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
21.第一个实施例的结构如图1至图3所示，包括有钻头体101，钻头体上部为柄部107，钻头体上沿周向间隔设置有5个刀翼102，刀翼上安设有固定切削齿104，所述的固定切削齿为金刚石复合片。刀翼的上端设置保径面106，在保径面的上端顶部斜面108上安设有锥形齿111。各刀翼之间形成有下凹的排屑槽105，排屑槽下方设有水孔，水孔中安设喷嘴103。在排屑槽底部上方安设有流线型凸台109，所述的流线型凸块具有向下较长的引流坡面，坡面角度为30
°
，凸块上安设破岩齿110，所述的破岩齿为锥形齿，所述锥形齿齿顶与钻头最大回转圆周(井壁)的径向间隔距l为排屑槽深度的1/2。所述的凸块宽度大于破岩齿直径 8mm。
22.在钻井过程中，钻头柄部的螺纹与井下工具相连。当在钻进过程中由于井壁掉块较多掉至井底时，大的掉块会被位于排屑槽的锥形齿挡住，小的掉块会掉至井底由切削齿击碎随泥浆携岩上返，由于该阻挡结构的存在，使大的掉块卡在钻头排屑槽位置几率大幅降低，同时即使卡在排屑槽位置，也可以通过上提下放，用安装在凸台上的锥形齿将卡在排屑槽的掉块破碎掉。在上提过程中，如果遇到井眼缩径导致的卡钻，也可以通过保径斜面上的锥形齿对井壁进行破碎扩大，防止钻头卡钻。
23.第二个实施例如图4、图5所示，其与第一个实施例的区别为在排屑槽底部上方安设旋挖截齿，所述的旋挖截齿包括有可旋转的截齿底座209，截齿底座通过开口弹性挡圈210轴向锁定在排屑槽底部的安装孔中，截齿底座上安设有破岩齿110，所述的破岩齿为锥形齿。截齿底座具有较高的强度，同时在遇到大的掉块时，截齿底座能够在岩石的互作用力的情况下绕其自身轴线旋转，进一步降低卡钻风险。


技术特征：
1.一种具有防卡功能的pdc钻头，包括有钻头体，钻头体上沿周向间隔设置有刀翼，刀翼上安设有切削齿，刀翼的上端设置保径面，各刀翼之间形成有下凹的排屑槽，其特征在于在排屑槽底部上方安设有凸块并在凸块上安设破岩齿，或在排屑槽底部上方安设旋挖截齿。2.根据权利要求1所述的具有防卡功能的pdc钻头，其特征在于所述的凸块为流线型凸块。3.根据权利要求2所述的具有防卡功能的pdc钻头，其特征在于所述的流线型凸块具有向下较长的引流坡面，坡面角度为10～45
°
。4.根据权利要求1或2所述的具有防卡功能的pdc钻头，其特征在于所述的破岩齿为锥形齿、角锥齿或楔形齿。5.根据权利要求1或2所述的具有防卡功能的pdc钻头，其特征在于所述破岩齿齿顶与钻头最大回转圆周的径向间隔距为排屑槽深度的1/3～2/3。6.根据权利要求1或2所述的具有防卡功能的pdc钻头，其特征在于所述的凸块宽度大于破岩齿直径5～10mm。7.根据权利要求1所述的具有防卡功能的pdc钻头，其特征在于所述的旋挖截齿包括有可旋转的截齿底座，截齿底座上安设有破岩齿。8.根据权利要求1或2所述的具有防卡功能的pdc钻头，其特征在于所述的保径面的顶部斜面安设有锥形齿。9.根据权利要求1或2所述的具有防卡功能的pdc钻头，其特征在于所述的钻头体为钢体pdc钻头体或胎体pdc钻头体。

技术总结
本实用新型涉及一种具有防卡功能的PDC钻头，包括有钻头体，钻头体上沿周向间隔设置有刀翼，刀翼上安设有切削齿，刀翼的上端设置保径面，各刀翼之间形成有下凹的排屑槽，其特征在于在排屑槽底部上方安设有凸块并在凸块上安设破岩齿，或在排屑槽底部上方安设旋挖截齿。本实用新型在钻头钻进过程中遇到大的岩石掉块时，通过排屑槽凸块破岩齿或旋挖截齿能有效阻止其落入排屑槽，防止其卡在排屑槽形成卡钻，保证了钻头的正常钻进；流线形凸块不影响井底岩屑上返，能有效保障钻头的井底排屑顺畅。畅。畅。


技术研发人员：涂关富 隗强 吴涛 梁飞
受保护的技术使用者：中石化江钻石油机械有限公司
技术研发日：2022.10.11
技术公布日：2023/2/16