一种低摩阻pdc钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低摩阻PDC钻头，属于石油、地质钻井用钻具技术领域，包括钻头体、与钻头体连接的接头和设置在钻头体上的刀翼、保径体以及喷嘴，其特征在于：所述刀翼由高刀翼和低刀翼构成，所述高刀翼、低刀翼和保径体为一体成型结构，所述高刀翼上嵌有多个切削齿，所述低刀翼上嵌有规径齿，所述保径体上嵌有保径齿。本实用新型通过改变刀翼结构，能够有效减小钻头与不规则井壁的接触面积，减小钻头保径与井壁之间的接触应力，从而降低摩阻，使钻头受力更均匀，防止钻进过程中涡动的产生，从而能够提高切削齿的切削效率，保障钻头的使用效能。
【专利说明】
一种低摩阻PDC钻头
技术领域
[0001]本实用新型涉及到石油、地质钻井用钻具技术领域，尤其涉及一种低摩阻PDC钻头。
【背景技术】
[0002]PDC钻头，即聚晶金刚石复合片钻头，是石油钻井行业常用的一种钻井工具。
[0003]最初，PDC钻头只能被用于软页岩地层中，硬的夹层会损坏钻头。随着混合工艺与制造工艺的变化，如今的PDC钻头，其切削齿的质量好了很多，使钻头的抗冲蚀以及抗冲击能力都大为提高。PDC钻头已经能够被用于以前所不能应用的地区，如更硬、磨蚀性更强和多变的地层。
[0004]经研究表明，钻头在井底运动平稳，能形成规则井眼。钻头受力越均匀，钻头在井底运动就越平稳；当钻头受力不均匀时，在井底运动就不规则，这样就会引起钻头的涡动。经过PDC钻头使用反馈信息表明，PDC钻头的涡动严重破坏切削齿，使其不能正常发挥切削效率，对钻头使用效能影响很大。只有防止钻头涡动，才能有效地减少复合片切削齿的崩碎、崩裂等现象，进而有利于提高钻头进尺和使用寿命。
[0005]公开号为CN 203835269U，【公开日】为2014年09月17日的中国专利文献公开了一种石油钻井用钢体强化式PDC钻头，由钻头体和设置在钻头体上的刀翼、喷嘴，以及与钻头体连接的接头组成，其特征是:刀翼共五个，均匀分布在钻头体上，五个刀翼的表面均焊有加强材料层，每个刀翼的加强材料层上分别焊接有切削齿，切削齿由设置在端部的多个主齿和侧部的多个后齿组成。
[0006]该专利文献公开的石油钻井用钢体强化式PDC钻头，刀翼的表面均喷焊有提高抗冲击、抗腐蚀以及抗磨性能的加强材料层，使钻头整体抗冲击和耐磨性能得到提高，但是，由于刀翼结构设计不合理，使得整个钻头在钻进过程中，钻头与不规则井壁的接触面积增大，进而使钻头保径与井壁之间的接触应力增大，钻头受力不均匀，致使钻头涡动现象产生，降低了切削齿的切削效率，严重影响钻头使用效能。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种低摩阻roc钻头，本实用新型通过改变刀翼结构，能够有效减小钻头与不规则井壁的接触面积，减小钻头保径与井壁之间的接触应力，从而降低摩阻，使钻头受力更均匀，防止钻进过程中涡动的产生，从而能够提高切削齿的切削效率，保障钻头的使用效能。
[0008]本实用新型通过下述技术方案实现:
[0009]—种低摩阻PDC钻头，包括钻头体、与钻头体连接的接头和设置在钻头体上的刀翼、保径体以及喷嘴，其特征在于:所述刀翼由高刀翼和低刀翼构成，所述高刀翼、低刀翼和保径体为一体成型结构，所述高刀翼上嵌有多个切削齿，所述低刀翼上嵌有规径齿，所述保径体上嵌有保径齿。
[0010]所述保径体上还设置有多个倒划眼齿，多个倒划眼齿均匀分布在保径体的一侧。[0011 ]所述规径齿的内侧设置有减震节。
[0012]所述刀翼为五个，五个刀翼沿钻头体的圆周均匀分布，任意两个相邻刀翼之间设置有所述喷嘴。
[0013]所述高刀翼和保径体的表面均堆焊有碳化钨耐磨层。
[0014]所述保径齿为三个，三个保径齿等间距分布在保径体的表面上，保径齿凸出于保径体的表面。
[0015]所述切削齿为尖齿结构，保径齿为圆柱横齿结构。
[0016]本实用新型的有益效果主要表现在以下方面:
[0017]—、本实用新型，刀翼由高刀翼和低刀翼构成，高刀翼、低刀翼和保径体为一体成型结构，高刀翼上嵌有多个切削齿，低刀翼上嵌有规径齿，保径体上嵌有保径齿，通过将刀翼设置成高低错落的高刀翼和低刀翼结构，在钻头钻进过程中，可以有效减小钻头与不规则井壁的接触面积，减小钻头保径体与井壁之间的接触应力，从而降低摩阻，使钻头沿形成的螺旋型轨迹向下滑行，钻头受力更均匀，有效的防止钻进过程中涡动的产生，从而能够提高切削齿的切削效率，保障钻头的使用效能。
[0018]二、本实用新型，保径体上还设置有多个倒划眼齿，多个倒划眼齿均匀分布在保径体的一侧，钻井取心作业遇卡时，通过倒划眼齿可实施较长距离的反向划眼，切除卡钻的岩石，从而能够有效保护钻头，延长钻头的使用寿命。
[0019]三、本实用新型，规径齿的内侧设置有减震节，能够有效减小钻头在钻进时的横向振动，保护钻头切削齿在地层中稳定钻进，提高切削效率。
[0020]四、本实用新型，刀翼为五个，五个刀翼沿钻头体的圆周均匀分布，任意两个相邻刀翼之间设置有所述喷嘴，刀翼数量分布合理，既能有效保证切削效率，又能通过喷嘴使刀翼上的切削齿有效冷却，延长切削齿使用寿命，保障整个钻头的使用效能。
[0021]五、本实用新型，高刀翼和保径体的表面均堆焊有碳化钨耐磨层，碳化钨耐磨层具有较高的耐冲蚀、耐磨特性，在高刀翼和保径体的表面设置碳化钨耐磨层，能够极大的提高整个钻头的抗回旋效果和抗磨损能力，延长钻头的使用寿命。
[0022]六、本实用新型，保径齿为三个，三个保径齿等间距分布在保径体的表面上，保径齿凸出于保径体的表面，不仅增强了保径抗回旋效果，而且钻头修复时，保径齿容易拆卸更换，有效节约了钻头维护成本。
[0023]七、本实用新型，切削齿为尖齿结构，保径齿为圆柱横齿结构，尖齿的切削方式为扎入式，尖齿结构的切削齿与岩层的接触面积小，切削压强大，能够进一步提高切削效率；保径齿为圆柱横齿结构，不易损坏，而且能够增强保径体的结构强度。
【附图说明】
[0024]下面将结合说明书附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的具体说明，其中:
[0025]图1为本实用新型的结构不意图；
[0026]图2为本实用新型实施例2的结构示意图；
[0027]图3为本实用新型实施例3的结构示意图；
[0028]图4为本实用新型实施例4的结构示意图；
[0029]图5为本实用新型实施例5的结构示意图；
[0030]图中标记:1、钻头体，2、接头，3、保径体，4、喷嘴，5、高刀翼，6、低刀翼，7、切削齿，
8、规径齿，9、保径齿，10、倒划眼齿，11、减震节，12、碳化钨耐磨层。
【具体实施方式】
[0031]实施例1
[0032]参见图1，一种低摩阻roc钻头，包括钻头体1、与钻头体I连接的接头2和设置在钻头体I上的刀翼、保径体3以及喷嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6构成，所述高刀翼5、低刀翼6和保径体3为一体成型结构，所述高刀翼5上嵌有多个切削齿7，所述低刀翼6上嵌有规径齿8，所述保径体3上嵌有保径齿9。
[0033]本实施例为最基本的实施方式，结构简单；刀翼由高刀翼和低刀翼构成，高刀翼、低刀翼和保径体为一体成型结构，高刀翼上嵌有多个切削齿，低刀翼上嵌有规径齿，保径体上嵌有保径齿，通过将刀翼设置成高低错落的高刀翼和低刀翼结构，在钻头钻进过程中，可以有效减小钻头与不规则井壁的接触面积，减小钻头保径体与井壁之间的接触应力，从而降低摩阻，使钻头沿形成的螺旋型轨迹向下滑行，钻头受力更均匀，有效的防止钻进过程中涡动的产生，从而能够提高切削齿的切削效率，保障钻头的使用效能。
[0034]实施例2
[0035]参见图2，一种低摩阻I3DC钻头，包括钻头体1、与钻头体I连接的接头2和设置在钻头体I上的刀翼、保径体3以及喷嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6构成，所述高刀翼5、低刀翼6和保径体3为一体成型结构，所述高刀翼5上嵌有多个切削齿7，所述低刀翼6上嵌有规径齿8，所述保径体3上嵌有保径齿9。
[0036]所述保径体3上还设置有多个倒划眼齿10，多个倒划眼齿10均匀分布在保径体3的一侧。
[0037]本实施例为一较佳实施方式，保径体上还设置有多个倒划眼齿，多个倒划眼齿均匀分布在保径体的一侧，钻井取心作业遇卡时，通过倒划眼齿可实施较长距离的反向划眼，切除卡钻的岩石，从而能够有效保护钻头，延长钻头的使用寿命。
[0038]实施例3
[0039]参见图3，一种低摩阻I3DC钻头，包括钻头体1、与钻头体I连接的接头2和设置在钻头体I上的刀翼、保径体3以及喷嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6构成，所述高刀翼5、低刀翼6和保径体3为一体成型结构，所述高刀翼5上嵌有多个切削齿7，所述低刀翼6上嵌有规径齿8，所述保径体3上嵌有保径齿9。
[0040]所述保径体3上还设置有多个倒划眼齿10，多个倒划眼齿10均匀分布在保径体3的一侧。
[0041 ]所述规径齿8的内侧设置有减震节11。
[0042]本实施例为又一较佳实施方式，规径齿的内侧设置有减震节，能够有效减小钻头在钻进时的横向振动，保护钻头切削齿在地层中稳定钻进，提高切削效率。
[0043]实施例4
[0044]参见图4，一种低摩阻roc钻头，包括钻头体1、与钻头体I连接的接头2和设置在钻头体I上的刀翼、保径体3以及喷嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6构成，所述高刀翼5、低刀翼6和保径体3为一体成型结构，所述高刀翼5上嵌有多个切削齿7，所述低刀翼6上嵌有规径齿8，所述保径体3上嵌有保径齿9。
[0045]所述保径体3上还设置有多个倒划眼齿10，多个倒划眼齿10均匀分布在保径体3的一侧。
[0046]所述规径齿8的内侧设置有减震节11。
[0047]所述刀翼为五个，五个刀翼沿钻头体I的圆周均匀分布，任意两个相邻刀翼之间设置有所述喷嘴4。
[0048]所述高刀翼5和保径体3的表面均堆焊有碳化钨耐磨层12。
[0049]本实施例为又一较佳实施方式，刀翼为五个，五个刀翼沿钻头体的圆周均匀分布，任意两个相邻刀翼之间设置有所述喷嘴，刀翼数量分布合理，既能有效保证切削效率，又能通过喷嘴使刀翼上的切削齿有效冷却，延长切削齿使用寿命，保障整个钻头的使用效能。高刀翼和保径体的表面均堆焊有碳化钨耐磨层，碳化钨耐磨层具有较高的耐冲蚀、耐磨特性，在高刀翼和保径体的表面设置碳化钨耐磨层，能够极大的提高整个钻头的抗回旋效果和抗磨损能力，延长钻头的使用寿命。
[0050]实施例5
[0051 ]参见图5，一种低摩阻roc钻头，包括钻头体1、与钻头体I连接的接头2和设置在钻头体I上的刀翼、保径体3以及喷嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6构成，所述高刀翼5、低刀翼6和保径体3为一体成型结构，所述高刀翼5上嵌有多个切削齿7，所述低刀翼6上嵌有规径齿8，所述保径体3上嵌有保径齿9。
[0052]所述保径体3上还设置有多个倒划眼齿10，多个倒划眼齿10均匀分布在保径体3的一侧。
[°°53]所述规径齿8的内侧设置有减震节11。
[0054]所述刀翼为五个，五个刀翼沿钻头体I的圆周均匀分布，任意两个相邻刀翼之间设置有所述喷嘴4。
[0055]所述高刀翼5和保径体3的表面均堆焊有碳化钨耐磨层12。
[0056]所述保径齿9为三个，三个保径齿9等间距分布在保径体3的表面上，保径齿9凸出于保径体3的表面。
[0057]所述切削齿7为尖齿结构，保径齿9为圆柱横齿结构。
[0058]本实施例为最佳实施方式，刀翼由高刀翼和低刀翼构成，高刀翼、低刀翼和保径体为一体成型结构，高刀翼上嵌有多个切削齿，低刀翼上嵌有规径齿，保径体上嵌有保径齿，通过将刀翼设置成高低错落的高刀翼和低刀翼结构，在钻头钻进过程中，可以有效减小钻头与不规则井壁的接触面积，减小钻头保径体与井壁之间的接触应力，从而降低摩阻，使钻头沿形成的螺旋型轨迹向下滑行，钻头受力更均匀，有效的防止钻进过程中涡动的产生，从而能够提高切削齿的切削效率，保障钻头的使用效能。保径齿为三个，三个保径齿等间距分布在保径体的表面上，保径齿凸出于保径体的表面，不仅增强了保径抗回旋效果，而且钻头修复时，保径齿容易拆卸更换，有效节约了钻头维护成本。切削齿为尖齿结构，保径齿为圆柱横齿结构，尖齿的切削方式为扎入式，尖齿结构的切削齿与岩层的接触面积小，切削压强大，能够进一步提高切削效率;保径齿为圆柱横齿结构，不易损坏，而且能够增强保径体的结构强度。
【主权项】
1.一种低摩阻PDC钻头，包括钻头体(I)、与钻头体(I)连接的接头(2)和设置在钻头体(I)上的刀翼、保径体(3)以及喷嘴(4)，其特征在于:所述刀翼由高刀翼(5)和低刀翼(6)构成，所述高刀翼(5)、低刀翼(6)和保径体(3)为一体成型结构，所述高刀翼(5)上嵌有多个切削齿(7)，所述低刀翼(6)上嵌有规径齿(8)，所述保径体(3)上嵌有保径齿(9)。2.根据权利要求1所述的一种低摩阻roc钻头，其特征在于:所述保径体(3)上还设置有多个倒划眼齿(10)，多个倒划眼齿(10)均匀分布在保径体(3)的一侧。3.根据权利要求1或2所述的一种低摩阻PDC钻头，其特征在于:所述规径齿(8)的内侧设置有减震节(11)。4.根据权利要求3所述的一种低摩阻PDC钻头，其特征在于:所述刀翼为五个，五个刀翼沿钻头体(I)的圆周均匀分布，任意两个相邻刀翼之间设置有所述喷嘴(4)。5.根据权利要求4所述的一种低摩阻PDC钻头，其特征在于:所述高刀翼(5)和保径体(3)的表面均堆焊有碳化钨耐磨层(12)。6.根据权利要求1所述的一种低摩阻PDC钻头，其特征在于:所述保径齿(9)为三个，三个保径齿(9)等间距分布在保径体(3)的表面上，保径齿(9)凸出于保径体(3)的表面。
【文档编号】E21B10/43GK205477380SQ201620096704
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】姚建林, 李勇, 李巍, 冯明, 付晓平, 李伟成
【申请人】四川川庆石油钻采科技有限公司