具有二級保徑結構的pdc鉆頭的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型屬于石油天然氣、礦山工程、建筑基礎工程施工、地質(zhì)、水文等鉆探技術領域，具體是涉及一種具有二級保徑結構的PDC鉆頭。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的PDC鉆頭均為刀翼式鉆頭，即在鉆頭體上設置有若干個刀翼，在刀翼上焊接PDC齒。PDC鉆頭是利用聚晶金剛石復合片(即PDC齒)通過刮切、剪切的方式來破碎巖石的鉆頭，多用于中軟地層。
[0003]PDC鉆頭在井底工作，PDC齒切削巖石，再利用鉆頭的水力結構，將被切削后的巖石所形成的巖肩排離井底，從而使鉆頭獲得進尺。在井底，鉆頭與鉆柱連接，鉆柱傳遞扭矩給鉆頭，使鉆頭獲得轉速。通常在石油天然氣鉆井工程中，井深普遍達到4000米深以上。過長的鉆柱在井底會發(fā)生彎曲現(xiàn)象，鉆柱的彎曲使鉆頭產(chǎn)生側向力，使井巖軌跡發(fā)生彎曲。
[0004]這就要求PDC鉆頭具有較長的保徑，鉆頭的保徑越長，使鉆頭產(chǎn)生的側向力就越小，井眼軌跡就越直。但另一方面，在鉆頭上設計較長的鉆頭保徑，那么保徑及刀翼之間的排肩槽就越長，就容易發(fā)生巖層掉塊卡鉆的事故。另外較長的保徑與井壁的摩擦阻力也較大，反而制約了鉆頭有效的破巖效率。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的就是克服上述現(xiàn)有技術的不足之處，提出一種具有二級保徑結構的PDC鉆頭，能夠大幅增加鉆頭有效保徑長度的同時，使鉆頭具有較好的保徑能力，防止井眼軌跡彎曲。還能降低鉆頭的磨擦阻力，預防巖層掉塊卡鉆事故的發(fā)生的概率，能夠有效地提高鉆頭的破巖效率。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
[0007]具有二級保徑結構的PDC鉆頭，包括成為一體的鉆頭體、刀翼、一級保徑和二級保徑，在所述鉆頭體的圓周上分布數(shù)個刀翼，所述每個刀翼都連接有一級保徑；在鉆頭體上還周向設置有數(shù)個二級保徑，所述一級保徑與二級保徑不相連。
[0008]在上述方案中，在相鄰兩個刀翼以及一級保徑之間形成的排肩槽，在鉆頭軸線方向上，與所述二級保徑對齊。在相鄰兩個二級保徑之間形成的排肩流道，在鉆頭軸線方向上，與所述一級保徑對齊。鉆頭在井底工作，有著較高的轉速，即鉆頭本身隨著鉆柱圍繞其軸線旋轉。通過一級保徑之間排肩槽出來的鉆井液攜帶巖肩，達到二級保徑時會發(fā)生偏移，這就要求二級保徑之間的排肩流道不能與一級保徑之間的排肩槽在鉆頭軸線方向上對齊。一級保徑之間的排肩槽在鉆頭軸線上與二級保徑對齊，這樣通過一級保徑之間的排肩槽出來的鉆井液就能夠順利進入二級保徑之間的排肩流道，而沒有二級保徑的阻斷。
[0009]鉆頭具有二級保徑，可以有效增加鉆頭的保徑長度和保徑能力。一級保徑的長度為LI，二級保徑的長度為L3，一級保徑與二級保徑之間的軸向間距為L2，鉆頭的有效保徑長度為L=L1+L2+L3。有效保徑長度L越長，鉆頭防斜打直，即預防井眼彎曲的能力就越強。
[0010]但是較長的排肩槽容易發(fā)生巖層掉塊卡鉆的事故，本實用新型通過一級保徑和二級保徑分離的形式，使排肩槽分離不連續(xù)，排肩槽在鉆頭軸線上的間距同為L2。排肩槽被分為較短的兩段，這就降低了巖層掉塊被卡在排肩槽內(nèi)的概率，起到預防掉塊卡鉆的風險。
[0011]鉆頭外徑即一級保徑的外徑的外徑R比鉆頭的二級保徑的外徑r大2 — 4mm。所述一級保徑的外徑達到鉆頭標準的外徑，使井眼內(nèi)徑達到設計要求。所述二級保徑起到扶正鉆柱和鉆頭的作用，可以使其外徑略小于二級保徑的外徑。同時井壁和二級保徑之間的摩擦阻力就很小，井壁直對一級保徑有較大的摩擦阻力，可以有效地提高鉆頭破巖的效率。
[0012]由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0013]1.鉆頭具有二級保徑，具有較長的有效保徑長度，能夠起到預防井眼彎曲的作用；
[0014]2.一級保徑和二級保徑分離，使排肩槽被分為較短的兩段，降低了巖層掉塊被卡在排肩槽內(nèi)的概率；
[0015]3.二級保徑的外徑小于鉆頭的外徑，降低了井壁對鉆頭的摩擦阻力，有效地提高了鉆頭的破巖效率。
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和本實用新型的實施方式對本實用新型做進一步詳細說明。
[0017]圖1為本實用新型的PDC鉆頭結構示意圖。
[0018]圖2為本實用新型的PDC鉆頭的有效保徑長度示意圖。
[0019]圖3為本實用新型的PDC鉆頭的排肩槽結構示意圖。
[0020]圖4為本實用新型的PDC鉆頭俯視圖。
[0021]圖中標記:1_鉆頭體、2-刀翼、3-—級保徑、4-二級保徑、5-排肩槽、6-排肩流道。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]圖1示意的表示出本實用新型PDC鉆頭的基本結構，包括成為一體的鉆頭體1、刀翼2、一級保徑3和二級保徑5，在所述鉆頭體的圓周上分布數(shù)個刀翼2，所述每個刀翼2都連接有一級保徑3 ;在鉆頭體I上還周向設置有數(shù)個二級保徑4，所述一級保徑3與二級保徑4不相連；相鄰兩個刀翼2以及一級保徑3之間形成排肩槽5，相鄰兩個二級保徑4之間形成排肩流道6。
[0024]如圖2所示，在相鄰兩個刀翼以及一級保徑3之間形成的排肩槽5，在鉆頭軸線方向上，與所述二級保徑4對齊。鉆頭的有效保徑長度為L，一級保徑3的長度為LI，二級保徑4的長度為L3，一級保徑3與二級保徑4之間的軸向間距為L2，L=L1+L2+L3。如圖3所示，在相鄰兩個二級保徑4之間形成的排肩流道6，在鉆頭軸線方向上，與所述一級保徑3對齊。
[0025]在鉆頭保徑結構設計中，為了使鉆井液攜帶的巖肩順利排出井底，本實用新型的鉆頭保徑結構中，保徑采用流線型設計，即保徑的兩斷采用曲線和圓弧過渡，降低保徑對鉆井液的阻礙，同時還能預防結構應力集中，提高鉆頭的結構強度。
[0026]如圖4所示，鉆頭外徑即一級保徑3的外徑R比鉆頭的二級保徑4的外徑r大2—4mm ο
[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.具有二級保徑結構的PDC鉆頭，包括成為一體的鉆頭體(I)、刀翼(2)、一級保徑(3)和二級保徑(4)，在所述鉆頭體(I)的圓周上分布數(shù)個刀翼(2 )，所述每個刀翼(2 )都連接有一級保徑(3);在鉆頭體(I)上還周向設置有數(shù)個二級保徑(4)，所述一級保徑(3)與二級保徑不相連；相鄰兩個刀翼(2)以及一級保徑(3)之間形成排肩槽(5)，相鄰兩個二級保徑(4)之間形成排肩流道(6)。2.如權利要求1所述的具有二級保徑結構的roc鉆頭，其特征在于，在鉆頭軸線個方向上，所述排肩槽(5 )與二級保徑(4 )對齊，所述排肩流道(6 )與一級保徑(3 )對齊。3.如權利要求1所述的具有二級保徑結構的PDC鉆頭，其特征在于，鉆頭的有效保徑長度為L，一級保徑(3)的長度為LI，二級保徑(4)的長度為L3，一級保徑(3)與二級保徑(4)之間的軸向間距為L2，L=L1+L2+L3。4.如權利要求1所述的具有二級保徑結構的roc鉆頭，其特征在于，鉆頭外徑即一級保徑的外徑(3)的外徑R比鉆頭的二級保徑(4)的外徑r大2 — 4mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有二級保徑結構的PDC鉆頭，屬于鉆探用鉆頭技術領域。本實用新型的具有二級保徑結構的PDC鉆頭，包括成為一體的鉆頭體、刀翼、一級保徑和二級保徑，在所述鉆頭體的圓周上分布數(shù)個刀翼，所述每個刀翼都連接有一級保徑；在鉆頭體上還周向設置有數(shù)個二級保徑，所述一級保徑與二級保徑不相連。本實用新型的鉆頭結構簡單，能夠大幅增加鉆頭有效保徑長度的同時，使鉆頭具有較好的保徑能力，防止井眼軌跡彎曲。還能降低鉆頭的磨擦阻力，預防巖層掉塊卡鉆事故的發(fā)生的概率，能夠有效地提高鉆頭的破巖效率。
【IPC分類】E21B10/43, E21B10/46
【公開號】CN204920805
【申請?zhí)枴緾N201520635988
【發(fā)明人】胡一希, 陳元, 方進珠
【申請人】四川萬吉金剛石鉆頭有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月24日