一种可旋转pdc钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可旋转PDC钻头。钻头包括钻头基体上的刀翼和刀翼上的切削齿，切削齿包括基座和切削面设置的金刚石切削刃口；其中金刚石切削刃口与旋转体固结，旋转体通过滚珠在基座中转动；基座是硬质合金材质制成的凹槽结构，旋转体通过滚珠在基座凹槽中转动；基座凹槽壁上有可封闭的滚珠安装孔。该钻头在钻头工作时可实现360度持续旋转，其切削刃口扩大到整个齿圆周表面，大大增加了复合片的耐磨性能，其圆周表面刃口磨损程度较常规固定不能旋转的PDC复合片大幅度降低；刃口长时间保持锋利状态，其切削效率高，钻进相同的井段长度后可旋转复合片钻头达到的平均机械钻速要高于常规固定不能旋转的PDC复合片钻头。
【专利说明】
一种可旋转PDC钻头
技术领域
[0001]本实用新型属于一种石油、地质用的回转钻进钻头设计技术领域，特别涉及一种PDC复合片切削刃能够自动旋转的钻头结构。
【背景技术】
[0002]目前，在石油、地质勘探等领域进行钻井作业中，使用PDC复合片作为切削齿的回转钻进钻头(简称roc钻头)应用很广泛。PDC钻头具有机械钻速高，钻头进尺寿命长等优点。
[0003]在砂岩钻进中，由于砂岩研磨性强，PDC复合片磨损较快。当F1DC复合片磨损到一定程度后其吃入地层能力迅速减弱，机械钻速随之下降后只有起出钻头，重新下入新钻头钻进。研磨性强的砂岩地层对roc钻头的使用寿命造成较大的负面作用。
[0004]虽然可以对起出的旧钻头上磨损不大的PDC复合片进行旋转修复，将磨损的刃口旋转到非切削位置，将未磨损的刃口旋转到切削位置，将PDC复合片固定后再次入井使用，但修复钻头的质量与原钻头相比有一定程度的下降，且多次起下钻钻头也浪费了大量的钻井时间，不利于钻井时效的提高。针对研磨性强的砂岩地层目前尚无普遍适用性的解决方案。
【发明内容】
[0005]本实用新型根据现有技术的不足公开了一种可旋转PDC钻头。本实用新型要解决的冋题就是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种既能快速钻进，又能大幅提尚I3DC钻头使用寿命的可旋转roc复合片钻头结构。
[0006]本实用新型通过以下技术方案实现:
[0007]可旋转PDC钻头，包括钻头基体上的刀翼和固定在刀翼上的切削齿，其特征在于:所述切削齿包括基座和切削面设置的金刚石切削刃口；其中金刚石切削刃口与旋转体固结，旋转体通过滚珠在基座中转动。
[0008]所述基座是硬质合金材质制成的凹槽结构，旋转体是硬质合金材质制成T形结构，T形结构的表面固结金刚石切削刃口，另一端通过滚珠在基座凹槽中转动。
[0009]所述基座凹槽壁上有可封闭的滚珠安装孔。
[0010]本实用新型可旋转PDC复合片钻头包括基座和旋转体。基座为硬质合金材质，结构中空回转结构，旋转体为金刚石层切削刃口和硬质合金体组成的台阶结构回转体，金刚石层和硬质合金体的结合面及其粘接方式同常规PDC齿，基座和旋转体通过滚子轴承结构进行联接配合，旋转体可在基座内进行360度旋转。
[0011]当钻头在井下工作切削地层时，可旋转PDC复合片的旋转体可持续进行360度旋转，通过自旋转，将复合片金刚石层切削刃口从局部弦长段扩大到整个圆周表面，大大增加了复合片的耐用性，在研磨性强的地层中使用能起到显著的作用。
[0012]本实用新型具有的有益效果是:该可旋转PDC复合片钻头和原有roc复合片钻头在PDC钻头工作时其切削机理是相同的，因此可适应同样的钻井条件，如相同的地层、钻压、转速等，同时也能达到同样的机械钻速；该可旋转roc复合片钻头在钻头工作时实现了360度持续旋转，其切削刃口扩大到整个齿圆周表面，大大增加了复合片的耐磨性能，钻头单次入井的使用寿命得到大幅度提高；由于可旋转PDC复合片整个圆周表面都在依次交替参与切肖Ij，其圆周表面刃口磨损程度较常规固定不能旋转的roc复合片大幅度降低。刃口长时间保持锋利状态，其切削效率高，钻进相同的井段长度后可旋转复合片钻头达到的平均机械钻速要高于常规固定不能旋转的roc复合片钻头。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型钻头局部结构不意图；
[0014]图2是本实用新型钻头切削齿结构截面示意图；
[0015]图3是本实用新型钻头切削齿结构横截面示意图，即图2A-A截面结构示意图。
[0016]图中，I是刀翼，2是切削齿，3是基座，4是金刚石切削刃口，5是旋转体，6是滚珠，7
是安装孔。
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例对本实用新型进行具体的描述，实施例只用于对本实用新型进行进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本实用新型保护的范围。
[0018]结合图1至图3。
[0019]如图所示，可旋转PDC钻头，包括钻头基体上的刀翼I和固定在刀翼I上的切削齿2，切削齿2包括基座3和切削面设置的金刚石切削刃口 4;其中金刚石切削刃口 4与旋转体5固结，旋转体5通过滚珠6在基座3中转动。
[0020]基座3是硬质合金材质制成的凹槽结构，旋转体5是硬质合金材质制成T形结构，T形结构的表面固结金刚石切削刃口 4，另一端通过滚珠6在基座3凹槽中转动。基座3凹槽壁上有可封闭的滚珠6安装孔7。
[0021]如图1所示，PDC钻头是依靠安装在钻头体上的切削齿2切削地层的，这些切削齿2有复合片结构，通常是将多个切削齿2固接在刀翼I上，图1是本实用新型钻头局部结构示意图，图中表示了固接在刀翼I上的一个切削齿2剖视结构示意图。
[0022]图2是本实用新型钻头切削齿结构截面示意图；图3是本实用新型钻头切削齿结构横截面示意图，即图2A-A截面结构示意图。如图所示，切削齿2包括基座3和切削面设置的金刚石切削刃口 4;其中金刚石切削刃口 4与旋转体5固结，旋转体5可通过滚珠6在基座3中转动;基座3是硬质合金材质制成的凹槽结构，旋转体5是硬质合金材质制成T形结构，T形结构的表面固结金刚石切削刃口 4，另一端通过滚珠6在基座凹槽中转动。基座3凹槽壁上有可封闭的滚珠安装孔7。
[0023]当钻头在井下工作切削地层时，可旋转PDC复合片的旋转体5可持续进行360度旋转，通过自旋转，将复合片金刚石层切削刃口 4从局部弦长段扩大到整个圆周表面，大大增加了复合片的耐用性，在研磨性强的地层中使用能起到显著的作用。
[0024]本实用新型钻头加工时，基座3和旋转体5接触部间隙配合，滚珠6在对应匹配的滚珠槽内滚动，具有较好的刚度，同时采用可封闭的滚珠安装孔7安装滚珠，加工更方便。
【主权项】
1.一种可旋转PDC钻头，包括钻头基体上的刀翼(I)和固定在刀翼(I)上的切削齿(2)，其特征在于:所述切削齿(2)包括基座(3)和切削面设置的金刚石切削刃口(4);其中金刚石切削刃口( 4)与旋转体(5)固结，旋转体(5)通过滚珠(6)在基座(3)中转动。2.根据权利要求1所述的可旋转roc钻头，其特征在于:所述基座(3)是硬质合金材质制成的凹槽结构，旋转体(5)是硬质合金材质制成T形结构，T形结构的表面固结金刚石切削刃口(4)，另一端通过滚珠(6)在基座(3)凹槽中转动。3.根据权利要求2所述的可旋转roc钻头，其特征在于:所述基座(3)凹槽壁上有可封闭的滚珠(6)安装孔(7)。
【文档编号】E21B10/54GK205477377SQ201620024218
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】彭静涛, 王冀
【申请人】四川川石金刚石钻头有限公司