鋼體螺旋四刀翼pdc鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及鋼體PDC鉆頭【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭；其包括鉆頭本體、螺旋刀翼和切削齒；在鉆頭本體上圓周設(shè)置有四個下部向左旋轉(zhuǎn)的螺旋刀翼，螺旋刀翼的剖面外輪廓呈中等拋物線狀；相鄰螺旋刀翼之間形成流道；在螺旋刀翼上沿其右側(cè)外曲線間隔設(shè)置有切削齒。本實用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便；通過優(yōu)化鉆頭刀翼的外輪廓剖面，刀翼數(shù)量，切削齒的分布及噴嘴水孔和流道，增加一種新型高效的PDC鉆頭；本實用新型作為定向PDC鉆頭，應(yīng)用于某個指定的勘探區(qū)塊時，能夠提高了鉆頭機械鉆速和進尺，改善了鉆頭井底工作環(huán)境，提高了鉆頭使用壽命和鉆井效率，降低了鉆井成本。
【專利說明】鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鋼體PDC鉆頭【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆頭是聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的簡稱，是石油鉆井行業(yè)常用的一種鉆井工具；通常在選用PDC鉆頭時，要根據(jù)勘探區(qū)塊的地層巖性、溫度、井眼曲率等多項參數(shù)選擇適用于該勘探區(qū)塊鉆進的定向PDC鉆頭，由于勘探區(qū)塊的地層變化的多樣性，需要大量不同規(guī)格的PDC鉆頭來適用于各種復(fù)雜的地層；而現(xiàn)有的PDC鉆頭的種類少，無法滿足該使用需求；如果在鉆井過程中選用非定向的PDC鉆頭，可能存在機械鉆速較低、穿夾層能力弱，不容易控制井斜和水利結(jié)構(gòu)不合理等問題，造成鉆頭泥包、切削齒熱龜裂、鉆頭碳化鎢層及切削齒基座被沖蝕等現(xiàn)象發(fā)生；嚴重影響鉆井工作效率，加大鉆井成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型提供了一種鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決PDC鉆頭的種類少，無法滿足各種地層鉆進需求；同時在鉆井過程選用非定向的PDC鉆頭，會嚴重影響鉆井工作效率，加大鉆井成本的問題。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭，包括鉆頭本體、螺旋刀翼和切削齒；在鉆頭本體上圓周設(shè)置有四個下部向左旋轉(zhuǎn)的螺旋刀翼，螺旋刀翼的剖面外輪廓呈中等拋物線狀；相鄰螺旋刀翼之間形成流道；在螺旋刀翼上沿其右側(cè)外曲線間隔設(shè)置有切削齒，四個螺旋刀翼根據(jù)切削齒的數(shù)量和長短分為鑲嵌有七顆切削齒的第一長刀翼、鑲嵌有五顆切削齒的第一短刀翼、鑲嵌有六顆切削齒的第二長刀翼和鑲嵌有四顆切削齒的第二短刀翼；第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼按順時針圓周分布在鉆頭本體上；在鉆頭本體的內(nèi)部有鉆頭內(nèi)孔，在鉆頭本體上分布有與鉆頭內(nèi)孔相通的至少四個噴嘴水孔；在第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的下部外側(cè)分別設(shè)有保徑面。
[0005]下面是對上述實用新型技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進:
[0006]上述第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼可沿鉆頭本體的分布角度依次為 O。UOl0、177。、265。。
[0007]上述鉆頭本體I上可分布有6個噴嘴水孔；6個噴嘴水孔包括第一噴嘴水孔、第二噴嘴水孔、第三噴嘴水孔、第四噴嘴水孔、第五噴嘴水孔和第六噴嘴水孔；在第一長刀翼與第二短刀翼之間的鉆頭本體上由上至下間隔設(shè)有第一噴嘴水孔和第二噴嘴水孔，第一噴嘴水孔的延長線介于第一長刀翼內(nèi)端的第一切削齒與第二切削齒之間；第二噴嘴水孔和的延長線介于第一長刀翼內(nèi)端的第三切削齒與第四切削齒之間；在第一短刀翼與第二長刀翼之間的鉆頭本體上由上至下間隔設(shè)有第三噴嘴水孔和第四噴嘴水孔，第三噴嘴水孔的延長線介于第二長刀翼內(nèi)端的第一切削齒與第二切削齒之間；第四噴嘴水孔的延長線介于第二長刀翼內(nèi)端的第三切削齒與第四切削齒之間；在第一長刀翼與第一短刀翼之間的鉆頭本體的上設(shè)有第五噴嘴水孔，第五噴嘴水孔的延長線介于第二短刀翼內(nèi)端的第一切削齒與第二切削齒之間；在第一短刀翼與第二短刀翼之間的鉆頭本體上設(shè)有第六噴嘴水孔，第六噴嘴水孔的延長線介于第二短刀翼內(nèi)端的第一切削齒與第二切削齒之間。
[0008]上述第一長刀翼的保徑面外端面上可垂直設(shè)有4個保徑齒；在第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的保徑面外端面上分別垂直設(shè)有3個保徑齒。
[0009]上述保徑齒可采用19毫米復(fù)合片。
[0010]上述第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的保徑面上可沿右側(cè)外曲線間隔設(shè)有2個保徑切削齒，保徑切削齒的仰角為20° ;或/和，噴嘴水孔為斜向外的傾斜孔，噴嘴水孔的中心線與鉆頭本體的軸線之間的夾角在15°至35°之間；或/和，分別鑲嵌在第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼上的切削齒仰角角度從鉆頭本體中心由內(nèi)向外依次從15°遞增至20° ;相鄰螺旋刀翼的切削齒呈交叉分布。
[0011]上述第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的上部可分別有向外隆起的刀翼鼻部，在刀翼鼻部的外輪廓面上由上至下依次間隔設(shè)有3個減震齒；或/和，鉆頭本體下端固定安裝有連接接頭，在連接接頭的下部有外螺紋；或/和，切削齒采用19毫米復(fù)
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[0012]本實用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便；通過優(yōu)化鉆頭刀翼的外輪廓剖面，刀翼數(shù)量，切削齒的分布及噴嘴水孔和流道，增加一種新型高效的PDC鉆頭；本實用新型作為定向PDC鉆頭，應(yīng)用于某個指定的勘探區(qū)塊時，能夠提高了鉆頭機械鉆速和進尺，改善了鉆頭井底工作環(huán)境，提高了鉆頭使用壽命和鉆井效率，降低了鉆井成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1為本實用新型最佳實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖2為本實用新型最佳實施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖中的編碼分別為:1為鉆頭本體，2為切削齒,3為第一長刀翼,4為第一短刀翼，5為第二長刀翼，6為第二短刀翼，7為保徑面，8為保徑齒，9為保徑切削齒，10為第一噴嘴水孔，11為第二噴嘴水孔，12為第三噴嘴水孔，13為第四噴嘴水孔，14為第五噴嘴水孔，15為第六噴嘴水孔，16為減震齒，17為連接接頭。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型不受下述實施例的限制，可根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。
[0017]在本實用新型中，為了便于描述，各部件的相對位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說明書附圖1的布圖方式來進行描述的，如:上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖1的布圖方向來確定的。
[0018]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步描述:
[0019]如附圖1、2所示，該鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭包括鉆頭本體1、螺旋刀翼和切削齒2 ;在鉆頭本體I上圓周設(shè)置有四個下部向左旋轉(zhuǎn)的螺旋刀翼，螺旋刀翼的剖面外輪廓呈中等拋物線狀；相鄰螺旋刀翼之間形成流道；在螺旋刀翼上沿其右側(cè)外曲線間隔設(shè)置有切削齒2，四個螺旋刀翼根據(jù)切削齒2的數(shù)量和長短分為鑲嵌有七顆切削齒2的第一長刀翼3、鑲嵌有五顆切削齒2的第一短刀翼4、鑲嵌有六顆切削齒2的第二長刀翼5和鑲嵌有四顆切削齒2的第二短刀翼6 ;第一長刀翼3、第一短刀翼4、第二長刀翼5和第二短刀翼6按順時針圓周分布在鉆頭本體I上；在鉆頭本體I的內(nèi)部有鉆頭內(nèi)孔，在鉆頭本體I上分布有與鉆頭內(nèi)孔相通的至少四個噴嘴水孔；在第一長刀翼3、第一短刀翼4、第二長刀翼5和第二短刀翼6的下部外側(cè)分別設(shè)有保徑面7。切削齒2采用金剛石復(fù)合片，其具有高硬度、高耐磨性的特點，適用于制造切削刀具、鉆井鉆頭及其他耐磨工具；在本實用新型中將螺旋刀翼設(shè)計成4個長短不同的長短刀翼，當(dāng)轉(zhuǎn)矩從鉆頭本體I中心向外以螺旋方式延展時，通過力不平衡打破了徑向渦動和聲，增加切削速度，提高切削效率；在流道中的噴嘴水孔保證了切削齒2得到及時冷卻，同時鉆頭本體I和螺旋刀翼得到很好的沖洗；巖屑能夠被及時沖出，避免了重復(fù)切削；根據(jù)上述對本實用新型的結(jié)構(gòu)及效果說明，在現(xiàn)有的PDC鉆頭基礎(chǔ)上，增加了一種高效的roc鉆頭；本實用新型可作為一種定向roc鉆頭，應(yīng)用于某個指定的勘探區(qū)塊；針對該指定勘探區(qū)塊，使用本實用新型進行鉆井時不僅能夠滿足基本鉆井要求，還可提聞了鉆頭機械鉆速和進尺，改善了鉆頭井底工作環(huán)境，提聞了鉆頭使用壽命和鉆井效率，降低了鉆井成本。
[0020]可根據(jù)實際需要，對上述鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭作進一步優(yōu)化或/和改進:
[0021]如附圖1、2所示，第一長刀翼3、第一短刀翼4、第二長刀翼5和第二短刀翼6沿鉆頭本體I的分布角度依次為0° UOl0、177°、265°。這樣使螺旋刀翼和切削齒2的分布更合理，使其具有良好的切削效果，切削效率高。
[0022]如附圖2所示，鉆頭本體I上分布有6個噴嘴水孔；6個噴嘴水孔包括第一噴嘴水孔10、第二噴嘴水孔11、第三噴嘴水孔12、第四噴嘴水孔13、第五噴嘴水孔14和第六噴嘴水孔15 ;在第一長刀翼3與第二短刀翼6之間的鉆頭本體I上由上至下間隔設(shè)有第一噴嘴水孔10和第二噴嘴水孔11，第一噴嘴水孔10的延長線介于第一長刀翼3內(nèi)端的第一切削齒2與第二切削齒2之間；第二噴嘴水孔11和的延長線介于第一長刀翼3內(nèi)端的第三切削齒2與第四切削齒2之間；在第一短刀翼4與第二長刀翼5之間的鉆頭本體I上由上至下間隔設(shè)有第三噴嘴水孔12和第四噴嘴水孔13，第三噴嘴水孔12的延長線介于第二長刀翼5內(nèi)端的第一切削齒2與第二切削齒2之間；第四噴嘴水孔13的延長線介于第二長刀翼5內(nèi)端的第三切削齒2與第四切削齒2之間；在第一長刀翼3與第一短刀翼4之間的鉆頭本體I的上設(shè)有第五噴嘴水孔14，第五噴嘴水孔14的延長線介于第二短刀翼6內(nèi)端的第一切削齒2與第二切削齒2之間；在第一短刀翼4與第二短刀翼6之間的鉆頭本體I上設(shè)有第六噴嘴水孔15，第六噴嘴水孔14的延長線介于第二短刀翼6內(nèi)端的第一切削齒2與第二切削齒2之間。沖洗水柱沿噴嘴水孔的延長線沖洗鉆頭冠部的切削齒2，有效防止鉆頭泥包，沖洗效果好。
[0023]如附圖1所示，在第一長刀翼3的保徑面7外端面上垂直設(shè)有4個保徑齒8 ;在第一短刀翼4、第二長刀翼5和第二短刀翼6的保徑面7外端面上分別垂直設(shè)有3個保徑齒8。
[0024]根據(jù)需要，保徑齒8采用13毫米復(fù)合片。
[0025]如附圖1所示，在第一長刀翼3、第一短刀翼4、第二長刀翼5和第二短刀翼6的保徑面7上沿右側(cè)外曲線間隔設(shè)有2個保徑切削齒9，保徑切削齒9的仰角為20°。保徑齒8和保徑切削齒9能夠增強保徑強度，減小保徑面7磨損，保證鉆井井眼的尺寸。[0026]根據(jù)需要，噴嘴水孔為斜向外的傾斜孔，噴嘴水孔的中心線與鉆頭本體I軸線之間的夾角在15°至35°之間。
[0027]如附圖1所示，分別鑲嵌在第一長刀翼3、第一短刀翼4、第二長刀翼5和第二短刀翼6上的切削齒2仰角角度從鉆頭本體I中心由內(nèi)向外依次從15°遞增至20° ;相鄰螺旋刀翼的切削齒2呈交叉分布。這樣可提高鉆探效果，同時保護切削齒2，節(jié)約成本。
[0028]如附圖1、2所示，在第一長刀翼3、第一短刀翼4、第二長刀翼5和第二短刀翼6的上部分別有向外隆起的刀翼鼻部，在刀翼鼻部的外輪廓面上由上至下依次間隔設(shè)有3個減震齒16。減震齒16可以限制主切削齒2切深，減小了鉆頭震動。
[0029]如附圖1所示，在鉆頭本體I下端固定安裝有連接接頭17，在連接接頭17的下部有外螺紋。
[0030]根據(jù)需要，切削齒2采用19毫米復(fù)合片。
[0031]以上技術(shù)特征構(gòu)成了本實用新型的最佳實施例，其具有較強的適應(yīng)性和最佳實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術(shù)特征，來滿足不同情況的需求。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭，其特征在于包括鉆頭本體、螺旋刀翼和切削齒；在鉆頭本體上圓周設(shè)置有四個下部向左旋轉(zhuǎn)的螺旋刀翼，螺旋刀翼的剖面外輪廓呈中等拋物線狀；相鄰螺旋刀翼之間形成流道；在螺旋刀翼上沿其右側(cè)外曲線間隔設(shè)置有切削齒，四個螺旋刀翼根據(jù)切削齒的數(shù)量和長短分為鑲嵌有七顆切削齒的第一長刀翼、鑲嵌有五顆切削齒的第一短刀翼、鑲嵌有六顆切削齒的第二長刀翼和鑲嵌有四顆切削齒的第二短刀翼；第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼按順時針圓周分布在鉆頭本體上；在鉆頭本體的內(nèi)部有鉆頭內(nèi)孔，在鉆頭本體上分布有與鉆頭內(nèi)孔相通的至少四個噴嘴水孔；在第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的下部外側(cè)分別設(shè)有保徑面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼體螺旋四刀翼roc鉆頭，其特征在于第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼可沿鉆頭本體的分布角度依次為0° UOl0、177°、265°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭，其特征在于鉆頭本體I上分布有6個噴嘴 水孔；6個噴嘴水孔包括第一噴嘴水孔、第二噴嘴水孔、第三噴嘴水孔、第四噴嘴水孔、第五噴嘴水孔和第六噴嘴水孔；在第一長刀翼與第二短刀翼之間的鉆頭本體上由上至下間隔設(shè)有第一噴嘴水孔和第二噴嘴水孔，第一噴嘴水孔的延長線介于第一長刀翼內(nèi)端的第一切削齒與第二切削齒之間；第二噴嘴水孔和的延長線介于第一長刀翼內(nèi)端的第三切削齒與第四切削齒之間；在第一短刀翼與第二長刀翼之間的鉆頭本體上由上至下間隔設(shè)有第三噴嘴水孔和第四噴嘴水孔，第三噴嘴水孔的延長線介于第二長刀翼內(nèi)端的第一切削齒與第二切削齒之間；第四噴嘴水孔的延長線介于第二長刀翼內(nèi)端的第三切削齒與第四切削齒之間；在第一長刀翼與第一短刀翼之間的鉆頭本體的上設(shè)有第五噴嘴水孔，第五噴嘴水孔的延長線介于第二短刀翼內(nèi)端的第一切削齒與第二切削齒之間；在第一短刀翼與第二短刀翼之間的鉆頭本體上設(shè)有第六噴嘴水孔，第六噴嘴水孔的延長線介于第二短刀翼內(nèi)端的第一切削齒與第二切削齒之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭，其特征在于第一長刀翼的保徑面外端面上垂直設(shè)有4個保徑齒；在第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的保徑面外端面上分別垂直設(shè)有3個保徑齒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼體螺旋四刀翼roc鉆頭，其特征在于保徑齒采用19毫米復(fù)入t1-1=I / I ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭，其特征在于第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的保徑面上沿右側(cè)外曲線間隔設(shè)有2個保徑切削齒，保徑切削齒的仰角為20° ;或/和，噴嘴水孔為斜向外的傾斜孔，噴嘴水孔的中心線與鉆頭本體的軸線之間的夾角在15°至35°之間；或/和,分別鑲嵌在第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼上的切削齒仰角角度從鉆頭本體中心由內(nèi)向外依次從15°遞增至20° ;相鄰螺旋刀翼的切削齒呈交叉分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼體螺旋四刀翼roc鉆頭，其特征在于第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的保徑面上沿右側(cè)外曲線間隔設(shè)有2個保徑切削齒，保徑切削齒的仰角為20° ;或/和，噴嘴水孔為斜向外的傾斜孔，噴嘴水孔的中心線與鉆頭本體的軸線之間的夾角在15°至35°之間；或/和,分別鑲嵌在第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼上的切削齒仰角角度從鉆頭本體中心由內(nèi)向外依次從15°遞增至20° ;相鄰螺旋刀翼的切削齒呈交叉分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼體螺旋四刀翼roc鉆頭，其特征在于第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的保徑面上沿右側(cè)外曲線間隔設(shè)有2個保徑切削齒，保徑切削齒的仰角為20° ;或/和，噴嘴水孔為斜向外的傾斜孔，噴嘴水孔的中心線與鉆頭本體的軸線之間的夾角在15°至35°之間；或/和,分別鑲嵌在第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼上的切削齒仰角角度從鉆頭本體中心由內(nèi)向外依次從15°遞增至20° ;相鄰螺旋刀翼的切削齒呈交叉分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭，其特征在于第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的上部分別有向外隆起的刀翼鼻部，在刀翼鼻部的外輪廓面上由上至下依次間隔設(shè)有3個減震齒；或/和，鉆頭本體下端固定安裝有連接接頭，在連接接頭的下部有外螺紋；或/和，切削齒采用19毫米復(fù)合片。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋼體螺旋四刀翼PDC鉆頭，其特征在于第一長刀翼、第一短刀翼、第二長刀翼和第二短刀翼的上部分別有向外隆起的刀翼鼻部，在刀翼鼻部的外輪廓面上由上至下依次間隔設(shè)有3個減震齒；或/和，鉆頭本體下端固定安裝有連接接頭，在連接接頭的下部有外螺紋；或/和，切削齒采用19毫米復(fù)合片。
【文檔編號】E21B10/43GK203701983SQ201320880993
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】曾衛(wèi)林, 張 杰 申請人:克拉瑪依市新鋒銳金剛石鉆頭制造有限公司