一種低摩阻pdc鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低摩阻PDC鉆頭，屬于石油、地質(zhì)鉆井用鉆具技術(shù)領(lǐng)域，包括鉆頭體、與鉆頭體連接的接頭和設(shè)置在鉆頭體上的刀翼、保徑體以及噴嘴，其特征在于：所述刀翼由高刀翼和低刀翼構(gòu)成，所述高刀翼、低刀翼和保徑體為一體成型結(jié)構(gòu)，所述高刀翼上嵌有多個切削齒，所述低刀翼上嵌有規(guī)徑齒，所述保徑體上嵌有保徑齒。本實用新型通過改變刀翼結(jié)構(gòu)，能夠有效減小鉆頭與不規(guī)則井壁的接觸面積，減小鉆頭保徑與井壁之間的接觸應力，從而降低摩阻，使鉆頭受力更均勻，防止鉆進過程中渦動的產(chǎn)生，從而能夠提高切削齒的切削效率，保障鉆頭的使用效能。
【專利說明】
一種低摩阻PDC鉆頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及到石油、地質(zhì)鉆井用鉆具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低摩阻PDC鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]PDC鉆頭，即聚晶金剛石復合片鉆頭，是石油鉆井行業(yè)常用的一種鉆井工具。
[0003]最初，PDC鉆頭只能被用于軟頁巖地層中，硬的夾層會損壞鉆頭。隨著混合工藝與制造工藝的變化，如今的PDC鉆頭，其切削齒的質(zhì)量好了很多，使鉆頭的抗沖蝕以及抗沖擊能力都大為提高。PDC鉆頭已經(jīng)能夠被用于以前所不能應用的地區(qū)，如更硬、磨蝕性更強和多變的地層。
[0004]經(jīng)研究表明，鉆頭在井底運動平穩(wěn)，能形成規(guī)則井眼。鉆頭受力越均勻，鉆頭在井底運動就越平穩(wěn)；當鉆頭受力不均勻時，在井底運動就不規(guī)則，這樣就會引起鉆頭的渦動。經(jīng)過PDC鉆頭使用反饋信息表明，PDC鉆頭的渦動嚴重破壞切削齒，使其不能正常發(fā)揮切削效率，對鉆頭使用效能影響很大。只有防止鉆頭渦動，才能有效地減少復合片切削齒的崩碎、崩裂等現(xiàn)象，進而有利于提高鉆頭進尺和使用壽命。
[0005]公開號為CN 203835269U，【公開日】為2014年09月17日的中國專利文獻公開了一種石油鉆井用鋼體強化式PDC鉆頭，由鉆頭體和設(shè)置在鉆頭體上的刀翼、噴嘴，以及與鉆頭體連接的接頭組成，其特征是:刀翼共五個，均勻分布在鉆頭體上，五個刀翼的表面均焊有加強材料層，每個刀翼的加強材料層上分別焊接有切削齒，切削齒由設(shè)置在端部的多個主齒和側(cè)部的多個后齒組成。
[0006]該專利文獻公開的石油鉆井用鋼體強化式PDC鉆頭，刀翼的表面均噴焊有提高抗沖擊、抗腐蝕以及抗磨性能的加強材料層，使鉆頭整體抗沖擊和耐磨性能得到提高，但是，由于刀翼結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，使得整個鉆頭在鉆進過程中，鉆頭與不規(guī)則井壁的接觸面積增大，進而使鉆頭保徑與井壁之間的接觸應力增大，鉆頭受力不均勻，致使鉆頭渦動現(xiàn)象產(chǎn)生，降低了切削齒的切削效率，嚴重影響鉆頭使用效能。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種低摩阻roc鉆頭，本實用新型通過改變刀翼結(jié)構(gòu)，能夠有效減小鉆頭與不規(guī)則井壁的接觸面積，減小鉆頭保徑與井壁之間的接觸應力，從而降低摩阻，使鉆頭受力更均勻，防止鉆進過程中渦動的產(chǎn)生，從而能夠提高切削齒的切削效率，保障鉆頭的使用效能。
[0008]本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0009]—種低摩阻PDC鉆頭，包括鉆頭體、與鉆頭體連接的接頭和設(shè)置在鉆頭體上的刀翼、保徑體以及噴嘴，其特征在于:所述刀翼由高刀翼和低刀翼構(gòu)成，所述高刀翼、低刀翼和保徑體為一體成型結(jié)構(gòu)，所述高刀翼上嵌有多個切削齒，所述低刀翼上嵌有規(guī)徑齒，所述保徑體上嵌有保徑齒。
[0010]所述保徑體上還設(shè)置有多個倒劃眼齒，多個倒劃眼齒均勻分布在保徑體的一側(cè)。[0011 ]所述規(guī)徑齒的內(nèi)側(cè)設(shè)置有減震節(jié)。
[0012]所述刀翼為五個，五個刀翼沿鉆頭體的圓周均勻分布，任意兩個相鄰刀翼之間設(shè)置有所述噴嘴。
[0013]所述高刀翼和保徑體的表面均堆焊有碳化鎢耐磨層。
[0014]所述保徑齒為三個，三個保徑齒等間距分布在保徑體的表面上，保徑齒凸出于保徑體的表面。
[0015]所述切削齒為尖齒結(jié)構(gòu)，保徑齒為圓柱橫齒結(jié)構(gòu)。
[0016]本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在以下方面:
[0017]—、本實用新型，刀翼由高刀翼和低刀翼構(gòu)成，高刀翼、低刀翼和保徑體為一體成型結(jié)構(gòu)，高刀翼上嵌有多個切削齒，低刀翼上嵌有規(guī)徑齒，保徑體上嵌有保徑齒，通過將刀翼設(shè)置成高低錯落的高刀翼和低刀翼結(jié)構(gòu)，在鉆頭鉆進過程中，可以有效減小鉆頭與不規(guī)則井壁的接觸面積，減小鉆頭保徑體與井壁之間的接觸應力，從而降低摩阻，使鉆頭沿形成的螺旋型軌跡向下滑行，鉆頭受力更均勻，有效的防止鉆進過程中渦動的產(chǎn)生，從而能夠提高切削齒的切削效率，保障鉆頭的使用效能。
[0018]二、本實用新型，保徑體上還設(shè)置有多個倒劃眼齒，多個倒劃眼齒均勻分布在保徑體的一側(cè)，鉆井取心作業(yè)遇卡時，通過倒劃眼齒可實施較長距離的反向劃眼，切除卡鉆的巖石，從而能夠有效保護鉆頭，延長鉆頭的使用壽命。
[0019]三、本實用新型，規(guī)徑齒的內(nèi)側(cè)設(shè)置有減震節(jié)，能夠有效減小鉆頭在鉆進時的橫向振動，保護鉆頭切削齒在地層中穩(wěn)定鉆進，提高切削效率。
[0020]四、本實用新型，刀翼為五個，五個刀翼沿鉆頭體的圓周均勻分布，任意兩個相鄰刀翼之間設(shè)置有所述噴嘴，刀翼數(shù)量分布合理，既能有效保證切削效率，又能通過噴嘴使刀翼上的切削齒有效冷卻，延長切削齒使用壽命，保障整個鉆頭的使用效能。
[0021]五、本實用新型，高刀翼和保徑體的表面均堆焊有碳化鎢耐磨層，碳化鎢耐磨層具有較高的耐沖蝕、耐磨特性，在高刀翼和保徑體的表面設(shè)置碳化鎢耐磨層，能夠極大的提高整個鉆頭的抗回旋效果和抗磨損能力，延長鉆頭的使用壽命。
[0022]六、本實用新型，保徑齒為三個，三個保徑齒等間距分布在保徑體的表面上，保徑齒凸出于保徑體的表面，不僅增強了保徑抗回旋效果，而且鉆頭修復時，保徑齒容易拆卸更換，有效節(jié)約了鉆頭維護成本。
[0023]七、本實用新型，切削齒為尖齒結(jié)構(gòu)，保徑齒為圓柱橫齒結(jié)構(gòu)，尖齒的切削方式為扎入式，尖齒結(jié)構(gòu)的切削齒與巖層的接觸面積小，切削壓強大，能夠進一步提高切削效率；保徑齒為圓柱橫齒結(jié)構(gòu)，不易損壞，而且能夠增強保徑體的結(jié)構(gòu)強度。
【附圖說明】
[0024]下面將結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的具體說明，其中:
[0025]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖2為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本實用新型實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本實用新型實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本實用新型實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖中標記:1、鉆頭體，2、接頭，3、保徑體，4、噴嘴，5、高刀翼，6、低刀翼，7、切削齒，
8、規(guī)徑齒，9、保徑齒，10、倒劃眼齒，11、減震節(jié)，12、碳化鎢耐磨層。
【具體實施方式】
[0031]實施例1
[0032]參見圖1，一種低摩阻roc鉆頭，包括鉆頭體1、與鉆頭體I連接的接頭2和設(shè)置在鉆頭體I上的刀翼、保徑體3以及噴嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6構(gòu)成，所述高刀翼5、低刀翼6和保徑體3為一體成型結(jié)構(gòu)，所述高刀翼5上嵌有多個切削齒7，所述低刀翼6上嵌有規(guī)徑齒8，所述保徑體3上嵌有保徑齒9。
[0033]本實施例為最基本的實施方式，結(jié)構(gòu)簡單；刀翼由高刀翼和低刀翼構(gòu)成，高刀翼、低刀翼和保徑體為一體成型結(jié)構(gòu)，高刀翼上嵌有多個切削齒，低刀翼上嵌有規(guī)徑齒，保徑體上嵌有保徑齒，通過將刀翼設(shè)置成高低錯落的高刀翼和低刀翼結(jié)構(gòu)，在鉆頭鉆進過程中，可以有效減小鉆頭與不規(guī)則井壁的接觸面積，減小鉆頭保徑體與井壁之間的接觸應力，從而降低摩阻，使鉆頭沿形成的螺旋型軌跡向下滑行，鉆頭受力更均勻，有效的防止鉆進過程中渦動的產(chǎn)生，從而能夠提高切削齒的切削效率，保障鉆頭的使用效能。
[0034]實施例2
[0035]參見圖2，一種低摩阻I3DC鉆頭，包括鉆頭體1、與鉆頭體I連接的接頭2和設(shè)置在鉆頭體I上的刀翼、保徑體3以及噴嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6構(gòu)成，所述高刀翼5、低刀翼6和保徑體3為一體成型結(jié)構(gòu)，所述高刀翼5上嵌有多個切削齒7，所述低刀翼6上嵌有規(guī)徑齒8，所述保徑體3上嵌有保徑齒9。
[0036]所述保徑體3上還設(shè)置有多個倒劃眼齒10，多個倒劃眼齒10均勻分布在保徑體3的一側(cè)。
[0037]本實施例為一較佳實施方式，保徑體上還設(shè)置有多個倒劃眼齒，多個倒劃眼齒均勻分布在保徑體的一側(cè)，鉆井取心作業(yè)遇卡時，通過倒劃眼齒可實施較長距離的反向劃眼，切除卡鉆的巖石，從而能夠有效保護鉆頭，延長鉆頭的使用壽命。
[0038]實施例3
[0039]參見圖3，一種低摩阻I3DC鉆頭，包括鉆頭體1、與鉆頭體I連接的接頭2和設(shè)置在鉆頭體I上的刀翼、保徑體3以及噴嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6構(gòu)成，所述高刀翼5、低刀翼6和保徑體3為一體成型結(jié)構(gòu)，所述高刀翼5上嵌有多個切削齒7，所述低刀翼6上嵌有規(guī)徑齒8，所述保徑體3上嵌有保徑齒9。
[0040]所述保徑體3上還設(shè)置有多個倒劃眼齒10，多個倒劃眼齒10均勻分布在保徑體3的一側(cè)。
[0041 ]所述規(guī)徑齒8的內(nèi)側(cè)設(shè)置有減震節(jié)11。
[0042]本實施例為又一較佳實施方式，規(guī)徑齒的內(nèi)側(cè)設(shè)置有減震節(jié)，能夠有效減小鉆頭在鉆進時的橫向振動，保護鉆頭切削齒在地層中穩(wěn)定鉆進，提高切削效率。
[0043]實施例4
[0044]參見圖4，一種低摩阻roc鉆頭，包括鉆頭體1、與鉆頭體I連接的接頭2和設(shè)置在鉆頭體I上的刀翼、保徑體3以及噴嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6構(gòu)成，所述高刀翼5、低刀翼6和保徑體3為一體成型結(jié)構(gòu)，所述高刀翼5上嵌有多個切削齒7，所述低刀翼6上嵌有規(guī)徑齒8，所述保徑體3上嵌有保徑齒9。
[0045]所述保徑體3上還設(shè)置有多個倒劃眼齒10，多個倒劃眼齒10均勻分布在保徑體3的一側(cè)。
[0046]所述規(guī)徑齒8的內(nèi)側(cè)設(shè)置有減震節(jié)11。
[0047]所述刀翼為五個，五個刀翼沿鉆頭體I的圓周均勻分布，任意兩個相鄰刀翼之間設(shè)置有所述噴嘴4。
[0048]所述高刀翼5和保徑體3的表面均堆焊有碳化鎢耐磨層12。
[0049]本實施例為又一較佳實施方式，刀翼為五個，五個刀翼沿鉆頭體的圓周均勻分布，任意兩個相鄰刀翼之間設(shè)置有所述噴嘴，刀翼數(shù)量分布合理，既能有效保證切削效率，又能通過噴嘴使刀翼上的切削齒有效冷卻，延長切削齒使用壽命，保障整個鉆頭的使用效能。高刀翼和保徑體的表面均堆焊有碳化鎢耐磨層，碳化鎢耐磨層具有較高的耐沖蝕、耐磨特性，在高刀翼和保徑體的表面設(shè)置碳化鎢耐磨層，能夠極大的提高整個鉆頭的抗回旋效果和抗磨損能力，延長鉆頭的使用壽命。
[0050]實施例5
[0051 ]參見圖5，一種低摩阻roc鉆頭，包括鉆頭體1、與鉆頭體I連接的接頭2和設(shè)置在鉆頭體I上的刀翼、保徑體3以及噴嘴4，所述刀翼由高刀翼5和低刀翼6構(gòu)成，所述高刀翼5、低刀翼6和保徑體3為一體成型結(jié)構(gòu)，所述高刀翼5上嵌有多個切削齒7，所述低刀翼6上嵌有規(guī)徑齒8，所述保徑體3上嵌有保徑齒9。
[0052]所述保徑體3上還設(shè)置有多個倒劃眼齒10，多個倒劃眼齒10均勻分布在保徑體3的一側(cè)。
[°°53]所述規(guī)徑齒8的內(nèi)側(cè)設(shè)置有減震節(jié)11。
[0054]所述刀翼為五個，五個刀翼沿鉆頭體I的圓周均勻分布，任意兩個相鄰刀翼之間設(shè)置有所述噴嘴4。
[0055]所述高刀翼5和保徑體3的表面均堆焊有碳化鎢耐磨層12。
[0056]所述保徑齒9為三個，三個保徑齒9等間距分布在保徑體3的表面上，保徑齒9凸出于保徑體3的表面。
[0057]所述切削齒7為尖齒結(jié)構(gòu)，保徑齒9為圓柱橫齒結(jié)構(gòu)。
[0058]本實施例為最佳實施方式，刀翼由高刀翼和低刀翼構(gòu)成，高刀翼、低刀翼和保徑體為一體成型結(jié)構(gòu)，高刀翼上嵌有多個切削齒，低刀翼上嵌有規(guī)徑齒，保徑體上嵌有保徑齒，通過將刀翼設(shè)置成高低錯落的高刀翼和低刀翼結(jié)構(gòu)，在鉆頭鉆進過程中，可以有效減小鉆頭與不規(guī)則井壁的接觸面積，減小鉆頭保徑體與井壁之間的接觸應力，從而降低摩阻，使鉆頭沿形成的螺旋型軌跡向下滑行，鉆頭受力更均勻，有效的防止鉆進過程中渦動的產(chǎn)生，從而能夠提高切削齒的切削效率，保障鉆頭的使用效能。保徑齒為三個，三個保徑齒等間距分布在保徑體的表面上，保徑齒凸出于保徑體的表面，不僅增強了保徑抗回旋效果，而且鉆頭修復時，保徑齒容易拆卸更換，有效節(jié)約了鉆頭維護成本。切削齒為尖齒結(jié)構(gòu)，保徑齒為圓柱橫齒結(jié)構(gòu)，尖齒的切削方式為扎入式，尖齒結(jié)構(gòu)的切削齒與巖層的接觸面積小，切削壓強大，能夠進一步提高切削效率;保徑齒為圓柱橫齒結(jié)構(gòu)，不易損壞，而且能夠增強保徑體的結(jié)構(gòu)強度。
【主權(quán)項】
1.一種低摩阻PDC鉆頭，包括鉆頭體(I)、與鉆頭體(I)連接的接頭(2)和設(shè)置在鉆頭體(I)上的刀翼、保徑體(3)以及噴嘴(4)，其特征在于:所述刀翼由高刀翼(5)和低刀翼(6)構(gòu)成，所述高刀翼(5)、低刀翼(6)和保徑體(3)為一體成型結(jié)構(gòu)，所述高刀翼(5)上嵌有多個切削齒(7)，所述低刀翼(6)上嵌有規(guī)徑齒(8)，所述保徑體(3)上嵌有保徑齒(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低摩阻roc鉆頭，其特征在于:所述保徑體(3)上還設(shè)置有多個倒劃眼齒(10)，多個倒劃眼齒(10)均勻分布在保徑體(3)的一側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低摩阻PDC鉆頭，其特征在于:所述規(guī)徑齒(8)的內(nèi)側(cè)設(shè)置有減震節(jié)(11)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低摩阻PDC鉆頭，其特征在于:所述刀翼為五個，五個刀翼沿鉆頭體(I)的圓周均勻分布，任意兩個相鄰刀翼之間設(shè)置有所述噴嘴(4)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低摩阻PDC鉆頭，其特征在于:所述高刀翼(5)和保徑體(3)的表面均堆焊有碳化鎢耐磨層(12)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低摩阻PDC鉆頭，其特征在于:所述保徑齒(9)為三個，三個保徑齒(9)等間距分布在保徑體(3)的表面上，保徑齒(9)凸出于保徑體(3)的表面。
【文檔編號】E21B10/43GK205477380SQ201620096704
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月1日
【發(fā)明人】姚建林, 李勇, 李巍, 馮明, 付曉平, 李偉成
【申請人】四川川慶石油鉆采科技有限公司