一種防卡pdc鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種防卡PDC鉆頭，包括接頭（1）及與接頭（1）連接的鉆頭本體（2），鉆頭本體（2）上設(shè)置有多個刀翼（3），所述刀翼（3）包括頭冠部（9）和保徑部（8），頭冠部（9）和保徑部（8）均設(shè)置有圓柱形切削齒（5），所述保徑部（8）的末端（6）端面呈魚尾狀結(jié)構(gòu)，在所述魚尾狀結(jié)構(gòu)端面上設(shè)置有錐形切削齒（7）。本實(shí)用新型通過設(shè)置魚尾狀結(jié)構(gòu)的保徑部末端，用于引導(dǎo)碎石的排出，并在末端上加設(shè)錐形切削齒，從而在起鉆過程中將卡鉆巖石切削粉碎，從而解決卡鉆問題，實(shí)現(xiàn)正常起鉆；保徑部末端橫截面寬度從上到下逐漸減小,整體呈上寬下窄的楔形尖劈狀，從而增加了排屑槽的寬度，進(jìn)一步加強(qiáng)排屑槽對碎石的疏導(dǎo)排屑作用。
【專利說明】一種防卡PDC鉆頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鉆井工具，屬石油鉆井領(lǐng)域，具體是一種防卡PDC鉆頭。

【背景技術(shù)】
[0002]PDC 鉆頭(Polycrystalline Diamond Compact bit)是聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的簡稱，是地質(zhì)鉆探行業(yè)常用的一種鉆井工具。目前PDC鉆頭已被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探和油氣鉆井中，而在石油鉆井中，采用PDC鉆頭進(jìn)行鉆探是，在鉆遇某些地層時(shí)，常遇到因塌井引起的鉆頭卡鉆現(xiàn)象，鉆頭被井壁掉落的泥土塊擋住卡緊在井內(nèi)而無法取出，需要進(jìn)行多項(xiàng)工序方可在不損壞鉆頭的情況下方可將鉆頭取出，卡鉆不僅給鉆井帶來了諸多麻煩，且每次塌井都會遇到卡鉆的情況，影響了鉆井進(jìn)度和效率，而現(xiàn)在的PDC鉆頭自身也沒有解決卡鉆的結(jié)構(gòu)，因此， 申請人:為解決PDC鉆頭卡鉆的問題，設(shè)計(jì)了一種可防治卡鉆的PDC鉆頭。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的問題是提供一種防卡PDC鉆頭，從而解決了以往PDC鉆頭易出現(xiàn)卡鉆而無法取出的問題。
[0004]基于以上目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是:一種防卡PDC鉆頭，包括接頭及與接頭連接的鉆頭本體，鉆頭本體上還設(shè)置有多個刀翼，所述刀翼包括頭冠部和保徑部，頭冠部和保徑部均設(shè)置有圓柱形切削齒，所述保徑部的末端端面呈魚尾狀結(jié)構(gòu)，在所述魚尾狀結(jié)構(gòu)端面上設(shè)置有錐形切削齒。刀翼位于鉆頭本體表面，沿鉆頭本體軸向均勻分布，各刀翼之間形成排屑槽，用于排屑，鉆頭本體上端設(shè)置至少一個噴嘴用于清洗鉆頭，刀翼的頭冠部位于鉆頭本體的頭部，主要起鉆井作用，為鉆機(jī)工作部位，而刀翼的保徑部則位于鉆頭本體的圓周，主要起保徑作用，保徑即保證井眼直徑的意思，保證在使用時(shí)鉆頭正常鉆井，而保徑部末端端面呈魚尾狀結(jié)構(gòu)，用于減少起鉆時(shí)刀翼受到的阻力，能將碎石向刀翼兩側(cè)的排屑槽內(nèi)引導(dǎo)，提高碎石清理效率，同時(shí)在魚尾狀結(jié)構(gòu)端面上設(shè)置錐形切削齒，用于打碎卡鉆的石塊，減少石塊對鉆頭的阻力，從而解決卡鉆問題。
[0005]進(jìn)一步地，所述保徑部8的末端6橫截面寬度從上到下逐漸減小，整體呈上寬下窄的楔形尖劈狀。保徑部的末端橫截面呈上寬下窄的楔形尖劈狀，能保證保徑末端寬度逐漸收縮變窄平滑延伸至鉆頭本體。
[0006]進(jìn)一步地，所述保徑部末端表面為圓錐面，圓錐面與鉆頭本體之間呈夾角Θ設(shè)置。末端表面為圓錐面能保證末端表面平滑變化，進(jìn)一步加強(qiáng)保徑部末端對碎石的清理和疏導(dǎo)。
[0007]更優(yōu)的，所述夾角Θ的取值范圍是8° < Θ <45°。在綜合考慮加工難易度和保徑部末端對碎石的疏導(dǎo)效果后，經(jīng)過長期試驗(yàn)和改良得出。
[0008]進(jìn)一步地，所述錐形切削齒由硬質(zhì)合金基底和錐形金剛石層兩部分組成。錐形切削齒用于打碎卡鉆的石塊，減少石塊對鉆頭的阻力，長期處于高強(qiáng)度作業(yè)其表面不僅易磨損，基底也極易斷裂或與鉆頭本體脫落，影響使用壽命，因此，采用硬質(zhì)合金基底和錐形金剛石層組成的錐形切削齒，不僅硬質(zhì)合金基底高度高，且錐形金剛石層耐磨，可有效解決上述問題。
[0009]更優(yōu)的，所述錐形金剛石層的錐角范圍為30°?120°。錐形金剛石層的錐角范圍主要是針對錐形金剛石層尖部的整體性能和切削效率考慮。
[0010]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011]1、本實(shí)用新型通過設(shè)置魚尾狀結(jié)構(gòu)的保徑部末端，用于引導(dǎo)碎石的排出，并在末端上加設(shè)錐形切削齒，從而在起鉆過程中將卡鉆巖石切削粉碎，從而解決卡鉆問題，實(shí)現(xiàn)正常起鉆。
[0012]2、本實(shí)用新型的保徑部末端橫截面寬度從上到下逐漸減小，整體呈上寬下窄的楔形尖劈狀，從而增加了排屑槽的寬度，進(jìn)一步加強(qiáng)排屑槽對碎石的疏導(dǎo)排屑作用。
[0013]3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，不僅設(shè)計(jì)合理，且使用壽命長，在解決卡鉆問題的同時(shí)并不影響鉆頭使用，實(shí)用性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型錐形切削齒剖面示意圖。
[0017]圖中的標(biāo)號分別表不為:1、接頭；2、鉆頭本體；3、刀翼；4、嗔嘴；5、圓柱形切削齒；
6、末端；7、錐形切削齒；8、保徑部；9、頭冠部；10、錐形金剛石層；11、硬質(zhì)合金基底。

【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說明。
[0019]實(shí)施例1
[0020]如圖1和2所述的一種防卡PDC鉆頭，包括接頭I及與接頭I連接的鉆頭本體2，鉆頭本體2上還設(shè)置有多個刀翼3，所述刀翼3包括頭冠部9和保徑部8，頭冠部9和保徑部8均設(shè)置有圓柱形切削齒5，所述保徑部8的末端6端面呈魚尾狀結(jié)構(gòu)，在所述魚尾狀結(jié)構(gòu)端面上設(shè)置有錐形切削齒7。
[0021]本實(shí)施例中，接頭I與外部鉆機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)連接后深入井內(nèi)，鉆頭本體2的頭部即刀翼3的頭冠部9位于下端，通過頭冠部9上的圓柱形切削齒5進(jìn)行鉆機(jī)作業(yè)，噴嘴4內(nèi)噴出清洗液對鉆頭進(jìn)行清洗和降溫；當(dāng)起鉆時(shí)，鉆頭向上運(yùn)動，此時(shí)的錐形切削齒7對井壁上端掉落的石塊進(jìn)行切削粉碎，將較大的石塊處理并從排屑槽內(nèi)排出，從而將阻礙起鉆的石塊清理，方便快捷的起出鉆頭。
[0022]本實(shí)施例通過設(shè)計(jì)錐形切削齒7，能有效的將阻礙鉆頭起出的石塊進(jìn)行粉碎切割，從而消除了石塊對鉆頭的卡塞作用，鉆頭能方便快捷的起出，實(shí)現(xiàn)正常起鉆，從根本上解決了卡鉆問題；同時(shí)本實(shí)施例將保徑部8的末端6端面設(shè)計(jì)成魚尾狀結(jié)構(gòu)，還能加強(qiáng)對錐形切削齒7粉碎的碎石進(jìn)行有效疏導(dǎo)，使碎石能及時(shí)快速的從排屑槽排出，避免錐形切削齒7粉碎的碎石堆積在鉆頭上端而阻礙鉆頭起出，進(jìn)一步減少了鉆頭受到的阻力，提高了起鉆效率。
[0023]實(shí)施例2
[0024]本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做了如下優(yōu)化:所述保徑部8的末端6橫截面寬度從上到下逐漸減小，整體呈上寬下窄的楔形尖劈狀。
[0025]本實(shí)施例中，保徑部8的末端6橫截面寬度從上到下逐漸減小，整體呈上寬下窄的楔形尖劈狀，能保證末端6寬度逐漸收縮變窄平滑延伸至鉆頭本體，使其呈流線型設(shè)計(jì)，減少其受到的阻力；鉆頭入井后，末端6魚尾結(jié)構(gòu)的尖端指向井口方向，楔形尖劈結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加了排屑槽的寬度，利于井壁掉落的石塊向排屑槽的疏導(dǎo)。
[0026]實(shí)施例3
[0027]本實(shí)施例在實(shí)施例1或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上了做了進(jìn)一步優(yōu)化，具體是:所述保徑部8的末端6表面為圓錐面，圓錐面與鉆頭本體2之間呈夾角Θ設(shè)置。
[0028]本實(shí)施例的末端6表面為圓錐面能保證末端6表面平滑變化，在起到流暢鉆頭升降的同時(shí)，減少末端6表面對碎石的阻力，且在末端6的作用下碎石更能分散并進(jìn)入排屑槽內(nèi)，進(jìn)一步加強(qiáng)末端6對碎石的清理和疏導(dǎo)。
[0029]作為本實(shí)施例更為優(yōu)選的實(shí)施方式，還對夾角Θ進(jìn)行了限定，將夾角Θ的取值范圍設(shè)定在8° < Θ <45°。從上述描述可知，末端6表面的圓錐面主要對碎石起到清理和疏導(dǎo)作用，則夾角Θ的大小就決定了圓錐面的傾斜程度，而圓錐面的傾斜程度的不同就決定了圓錐面在疏導(dǎo)碎石時(shí)的快慢和受到的阻力大小，當(dāng)夾角Θ角度過小，則鉆頭受到阻力較大，碎石易堆積，當(dāng)夾角Θ角度過大，則對碎石的清理和疏導(dǎo)作用較小，疏通效果差。因此，在對夾角Θ的取值大小進(jìn)行多次實(shí)踐和改良后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)夾角Θ在8° < Θ < 45°這個角度范圍內(nèi)時(shí)，不僅鉆頭受到的阻力最小，碎石也不易堆積，且圓錐面的傾斜能夠更好的加快對碎石的清理和疏導(dǎo)，能更好的輔助錐形切削齒7的碎石作業(yè)，因此，本方式中將夾角Θ的取值范圍設(shè)定在8° < Θ <45°，以提高了末端6表面的清理和疏導(dǎo)作用。
[0030]實(shí)施例4
[0031]如圖3所示,本實(shí)施例在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上做了如下優(yōu)化，具體為:所述錐形切削齒7由硬質(zhì)合金基底11和錐形金剛石層10兩部分組成。
[0032]本實(shí)施例中，考慮到錐形切削齒7在打碎卡鉆石塊時(shí)，長期屬于高強(qiáng)度的作業(yè)環(huán)境，不僅錐形切削齒7表面的錐形部分極易使用磨損，影響起鉆效果，且錐形切削齒7的基底也極易斷裂或與鉆頭本體脫落，造成設(shè)備的損壞和成本的增加，因此，將錐形切削齒7設(shè)計(jì)成由硬質(zhì)合金基底11和錐形金剛石層10兩部分組成，硬質(zhì)合金不僅具有強(qiáng)度高、抗斷裂的特性，且金剛石還具有質(zhì)硬、耐磨損的特性，錐形切削齒7從整體提高了強(qiáng)度和耐磨性，使其使用更加持久，使用壽命大為延長。
[0033]另，所述錐形金剛石層10的錐角范圍最好為30°?120°。錐形金剛石層10的尖部即為錐形切削齒7的工作部位，起到對碎石的切割粉碎作用；當(dāng)錐角過小時(shí)，錐形金剛石層10的尖部過尖，則其性能較差，尖部較為脆弱，極易在碎石是被打斷，從而失去碎石效果，且使用壽命短；而當(dāng)錐角過大時(shí)，則錐形金剛石層10的尖部過鈍，碎石效果較差，影響碎石效率；因此，在綜合考慮錐形金剛石層10整體性能和碎石效果后，經(jīng)過多次實(shí)踐和改良，當(dāng)錐形金剛石層10的錐角范圍在30°?120°之間時(shí)，錐形金剛石層10的整體性能和碎石效果達(dá)到了一個平衡，能同時(shí)滿足二者的基本要求。
[0034]如上所述即可很好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本實(shí)用新型的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種防卡PDC鉆頭，包括接頭(I)及與接頭(I)連接的鉆頭本體(2)，鉆頭本體(2)上設(shè)置有多個刀翼(3)，其特征在于:所述刀翼(3)包括頭冠部(9)和保徑部(8)，頭冠部(9)和保徑部(8)均設(shè)置有圓柱形切削齒(5)，所述保徑部(8)的末端(6)端面呈魚尾狀結(jié)構(gòu)，在所述魚尾狀結(jié)構(gòu)端面上設(shè)置有錐形切削齒(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防卡PDC鉆頭，其特征在于:所述保徑部(8)的末端(6)橫截面寬度從上到下逐漸減小，整體呈上寬下窄的楔形尖劈狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種防卡PDC鉆頭，其特征在于:所述保徑部(8)的末端(6)表面為圓錐面，圓錐面與鉆頭本體(2)之間呈夾角Θ設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種防卡PDC鉆頭，其特征在于:所述夾角Θ的取值范圍是8° 彡 Θ 彡 45°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種防卡PDC鉆頭，其特征在于:所述錐形切削齒(7 )由硬質(zhì)合金基底(11)和錐形金剛石層(10 )兩部分組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種防卡PDC鉆頭，其特征在于:所述錐形金剛石層(10)的錐角范圍為30°?120°。
【文檔編號】E21B10/60GK204002574SQ201420435200
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】張建華, 蔣鴻, 樊永寧, 程洪偉, 蒲正偉 申請人:成都迪普金剛石鉆頭有限責(zé)任公司