一種鉆頭保徑結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，屬于石油、天然氣及地質(zhì)鉆探裝置領(lǐng)域，包括鉆頭體（4），鉆頭體（4）上設(shè)置有保徑塊（3），保徑塊（3）的前端設(shè)置有前端保徑齒（2），保徑塊（3）的后端設(shè)置有后端保徑齒（1）。前端保徑齒的主要作用是修刮井壁，后端保徑齒的作用則是支撐井壁，后端保徑齒與前端保徑齒的共同使用，最大程度地增加了保徑塊對井壁的扶正寬度，減小了鉆頭發(fā)生橫向擺動的幅度。不僅顯著提高了鉆頭的保徑壽命，還增強了鉆頭在鉆進過程中的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種鉆頭保徑結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石油、天然氣及地質(zhì)鉆探裝置領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鉆頭保徑結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]鉆頭在鉆井過程中直接與巖石接觸，通過犁削、擠壓、磨削等方式破碎巖石，沿鉆頭周向設(shè)置的保徑塊作為鉆頭的重要組成部分，在切削齒切削井壁后起到保持井眼直徑的作用，而且還影響著鉆頭的穩(wěn)定性能和導向性能。其結(jié)構(gòu)由保徑長度、保徑寬度和保徑形狀確定，一般而言，地層研磨性越大，保徑面積應(yīng)加大，但增加保徑面積會降低鉆頭的側(cè)向切削能力。
[0003]為了增加鉆頭在強研磨性地層鉆進時的保徑能力，在不增加保徑面積的前提下，目前鉆頭保徑結(jié)構(gòu)分為三種:第一種常規(guī)保徑結(jié)構(gòu)，在光滑保徑塊表面上燒結(jié)有聚晶金剛石、鑲裝硬質(zhì)合金柱及敷焊耐磨硬質(zhì)合金材料；第二種前排保徑結(jié)構(gòu)，在保徑塊的前端設(shè)有前端保徑齒；第三種雙排保徑結(jié)構(gòu)，在第二種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在保徑塊表面中部設(shè)有中心保徑齒。其中，鉆頭旋轉(zhuǎn)工作時，沿旋轉(zhuǎn)方向保徑塊上先接觸并刮削井壁的一端為前端，與其相對的另一端為保徑塊的后端。
[0004]在上述三種結(jié)構(gòu)中，第一種常規(guī)保徑結(jié)構(gòu)無主切削功能，在鉆進過程中以摩擦接觸方式支撐井壁，保持鉆頭穩(wěn)定性；第二種前排保徑結(jié)構(gòu)，在鉆頭鉆進過程中，對井壁有較強的刮削功能，但保徑塊除C點處以外，其它部分容易磨損，其磨損效果見圖1，圖中填充處為易磨損區(qū)；第三種雙排保徑結(jié)構(gòu)，具有刮削和支撐雙重作用，但只能保護保徑塊的C點到D點之間的表面，對井壁的扶正寬度也較小，保徑能力較低，其磨損效果見圖2，圖中填充處為易磨損區(qū)，除此之外，中心保徑齒的齒孔為盲孔，一旦保徑齒損壞則很難從齒孔中取出，導致鉆頭可修復(fù)性降低。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有的保徑結(jié)構(gòu)對井壁扶正面積小、保徑能力低且易磨損的問題。
[0006]為實現(xiàn)本實用新型目的，采用的技術(shù)方案為:一種鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，包括鉆頭體，鉆頭體上設(shè)置有保徑塊，保徑塊的前端設(shè)置有前端保徑齒，保徑塊的后端設(shè)置有后端保徑齒。
[0007]進一步地，所述后端保徑齒的位置為:后端保徑齒與保徑塊的后端面相切，或凸出保徑塊的后端面，或凹進保徑塊(3)的后端面，或上述三種位置的任意混合。
[0008]進一步地，所述后端保徑齒的幾何中心線垂直于鉆頭的外圓面。
[0009]進一步地，所述保徑塊上開設(shè)有一側(cè)有開口的后端保徑齒安裝孔，且所述開口延伸至保徑塊的后端面，后端保徑齒位于后端保徑齒安裝孔內(nèi)。可以方便地通過焊接方法來安裝或更換后端保徑齒。
[0010]進一步地，所述開口的寬度不大于后端保徑齒(I)的最大尺寸；相鄰的兩保徑塊之間設(shè)置有排屑槽，開口(5)的深度不大于排屑槽的深度。
[0011]進一步地，所述后端保徑齒橫截面形狀為圓形、橢圓形或多邊形。
[0012]進一步地,所述后端保徑齒橫截面為圓形,且直徑為5mnT25mm,厚度為3mnT25mm。
[0013]進一步地，所述前端保徑齒和后端保徑齒焊接或燒結(jié)在保徑塊上。
[0014]進一步地，后端保徑齒外露面設(shè)有聚晶金剛石、人造金剛石、天然金剛石或立方氮化硼材料。
[0015]進一步地，所述鉆頭體類型包括PDC鉆頭、聚晶金剛石鉆頭、天然金剛石鉆頭、孕鑲鉆頭或復(fù)合鉆頭。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]一、通過保徑塊上前端保徑齒加后端保徑齒的結(jié)構(gòu)，在不增加整體保徑面積的前提下大大增加了鉆頭保徑的保徑能力，并且區(qū)別于鉆頭的冠部齒段結(jié)構(gòu)(其結(jié)構(gòu)在前排齒損壞后，后排齒繼續(xù)起到切削井壁的作用)，如圖7所示，本實用新型的保徑結(jié)構(gòu)通過保徑塊設(shè)置在鉆頭冠部齒段的后方，利用前端保徑齒加后端保徑齒的結(jié)合結(jié)構(gòu)起到更強的保徑效果，保證井眼在切削后的直徑準確、工作穩(wěn)定；
[0018]二、前端保徑齒和后端保徑齒增強了保徑塊前后端的局部耐磨性，前端保徑齒的主要作用是修刮井壁，后端保徑齒的作用則是支撐井壁，后端保徑齒與前端保徑齒的共同使用，最大程度地增加了保徑塊對井壁的扶正寬度，減小了鉆頭發(fā)生橫向擺動的幅度。不僅增強了鉆頭保徑塊的保徑能力，顯著提高了鉆頭的保徑壽命，還增強了鉆頭在鉆進過程中的穩(wěn)定性。
[0019]三、后端保徑齒安裝孔的開口設(shè)計使得后端保徑齒損壞后的更換更為便捷，有效保徑且提高了鉆頭的可修復(fù)性，可直接降低鉆頭生產(chǎn)成本，利于廣泛應(yīng)用；
[0020]四、后端保徑齒凸出保徑塊的后端面時，可對保徑塊實現(xiàn)更好的覆蓋，能更好的防止保徑塊的磨損，在增強了保徑能力的同時更加容易更換。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中前排保徑結(jié)構(gòu)的磨損效果圖；
[0022]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中雙排保徑結(jié)構(gòu)的磨損效果圖；
[0023]圖3是采用本實用新型提供的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)的鉆頭整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是圖3中鉆頭保徑結(jié)構(gòu)的放大圖；
[0025]圖5是圖4的右視圖；
[0026]圖6是本實用新型提供的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)的磨損效果圖；
[0027]圖7是本實用新型提供的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)的位置示意圖。

【具體實施方式】
[0028]下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
[0029]圖3至圖7示出了本實用新型提供的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，包括鉆頭體4，鉆頭體4上設(shè)置有保徑塊3，保徑塊3的前端設(shè)置有前端保徑齒2，保徑塊3的后端設(shè)置有后端保徑齒I。
[0030]使用時，沿著保徑塊3布置的前端保徑齒2能夠確保軸向的全部覆蓋，后端保徑齒I也覆蓋了大多相同的區(qū)域，確保了對井眼的有效保徑，提高了鉆頭的穩(wěn)定性、導向性和井眼的質(zhì)量。
[0031]保徑塊3位于鉆頭的冠部齒段6的后方，前端保徑齒2和后端保徑齒I均焊接或燒結(jié)在保徑塊3上。后端保徑齒I為平頭齒、球頭齒或弧形齒，其材料為硬質(zhì)合金、粉末冶金、聚晶金剛石復(fù)合片、聚晶金剛石復(fù)合體、聚晶金剛石孕鑲塊、人造金剛石孕鑲塊、天然金剛石孕鑲塊或陶瓷，還可以是包含硬質(zhì)合金、金剛石、立方氮化硼的復(fù)合材料。為提高其硬度及耐磨性，在后端保徑齒I外露面設(shè)有聚晶金剛石、人造金剛石、天然金剛石或立方氮化硼材料，保徑塊3表面敷焊有耐磨硬質(zhì)合金材料或燒結(jié)有耐磨材料。鉆頭體4類型包括roc鉆頭、聚晶金剛石鉆頭、天然金剛石鉆頭、孕鑲鉆頭或復(fù)合鉆頭。
[0032]為了便于修復(fù)更換，在保徑塊3上開設(shè)有一側(cè)有開口 5的后端保徑齒安裝孔，且開口 5延伸至保徑塊3的后端面，后端保徑齒I位于后端保徑齒安裝孔內(nèi)。開口 5的寬度不大于后端保徑齒I的最大尺寸；相鄰的兩個保徑塊3之間設(shè)置有排屑槽，開口 5的深度不大于排屑槽的深度。
[0033]在保徑塊3的后端焊接三顆后端保徑齒1，后端保徑齒I橫截面形狀為圓形，直徑為5mnT25mm,優(yōu)選為13mm,厚度為3mnT25mm,優(yōu)選為8mm,其幾何中心線垂直于鉆頭的外圓面。三顆后端保徑齒I的位置分別為:與保徑塊3的后端面相切，如圖4中II，此時在相切處形成等同于開口 5的切口 ；凸出保徑塊3的后端面，如圖4中I，此時后端保徑齒I與保徑塊3后端面相交，在相交處也會形成等同于開口 5的切口 ；凹進保徑塊3的后端面，如圖4中III。后端保徑齒I的位置也可以是上述三種位置中的一種或任意兩種的混合。后端保徑齒I凸出保徑塊3后端面時，凸出保徑塊3后端面的尺寸小于或等于后端保徑齒I最大尺寸的一半。
[0034]該保徑結(jié)構(gòu)的后端保徑齒I橫截面形狀還可以為橢圓形或多邊形等。通過現(xiàn)場使用，采用該保徑結(jié)構(gòu)的鉆頭具有更為良好的保徑作用，鉆頭的可修復(fù)性高，其使用后的修復(fù)次數(shù)大大增加,有的鉆頭修復(fù)次數(shù)可達8次，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0035]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，包括鉆頭體(4),鉆頭體(4)上設(shè)置有保徑塊(3),保徑塊(3)的前端設(shè)置有前端保徑齒(2),其特征在于，保徑塊(3)的后端設(shè)置有后端保徑齒(1),所述后端保徑齒(1)的位置為:后端保徑齒(1)與保徑塊(3)的后端面相切，或凸出保徑塊(3)的后端面，或凹進保徑塊(3)的后端面，或上述三種位置的任意混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述后端保徑齒(1)的幾何中心線垂直于鉆頭的外圓面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保徑塊(3)上開設(shè)有一側(cè)有開口(5)的后端保徑齒安裝孔，且所述開口(5)延伸至保徑塊(3)的后端面，后端保徑齒(1)位于后端保徑齒安裝孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開口(5)的寬度不大于后端保徑齒(1)的最大尺寸；相鄰的兩保徑塊之間設(shè)置有排屑槽，開口(5)的深度不大于排屑槽的深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述后端保徑齒(1)橫截面形狀為圓形、橢圓形或多邊形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述后端保徑齒(1)橫截面為圓形，且直徑為5111111?25111111，厚度為3臟?25111111。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前端保徑齒(2)和后端保徑齒(1)焊接或燒結(jié)在保徑塊(3 )上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，后端保徑齒(1)外露面設(shè)有聚晶金剛石、人造金剛石、天然金剛石或立方氮化硼材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭保徑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鉆頭體(4)類型包括？IX:鉆頭、聚晶金剛石鉆頭、天然金剛石鉆頭、孕鑲鉆頭或復(fù)合鉆頭。
【文檔編號】E21B10/43GK204126558SQ201420484651
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】鄭耀東, 曾德發(fā), 李勇剛, 胥家興 申請人:四川深遠石油鉆井工具股份有限公司