一種快速?zèng)_擊pdc鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆探技術(shù)，尤其涉及一種快速?zèng)_擊roc鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]PDC 鉆頭(Polycrystalline Diamond Compact bit，聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭)是石油鉆探行業(yè)常用的一種鉆井工具，為提高鉆頭機(jī)械鉆速及壽命，目前越來(lái)越多井隊(duì)采用軸向或周向加速工具配合PDC鉆頭來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種工具是通過(guò)高頻率的軸向或周向的振動(dòng)來(lái)給PDC鉆頭提供動(dòng)力，可以消除鉆進(jìn)時(shí)PDC鉆頭的粘滑現(xiàn)象，并有效地保護(hù)切削齒受到的沖擊載荷O
[0003]常規(guī)的PDC鉆頭一般包括鉆頭主體、設(shè)于圍鉆頭主體頭部的刀翼以及分布固定于刀翼上的多個(gè)切削齒。沿著刀翼由內(nèi)至外的方向依次分布有以下區(qū)域:內(nèi)錐、外肩、切徑和保徑。切徑、外肩和內(nèi)錐形成冠部。這些區(qū)域?qū)?yīng)的切削齒則被對(duì)應(yīng)稱(chēng)為內(nèi)錐切削齒、外肩切削齒、切徑切削齒和保徑切削齒。
[0004]但是，若用常規(guī)的PDC鉆頭來(lái)配合上述加速工具，PDC鉆頭的各切削齒在高頻振動(dòng)中容易受到?jīng)_擊而失效，導(dǎo)致鉆頭強(qiáng)度不足、穩(wěn)定性差，進(jìn)而攻擊力不足、壽命短。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種快速?zèng)_擊PDC鉆頭，能提升切削齒的強(qiáng)度，穩(wěn)定性更好。
[0006]本實(shí)用新型的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種快速?zèng)_擊PDC鉆頭，包括鉆頭主體、設(shè)于圍鉆頭主體頭部的刀翼以及分布固定于刀翼上的多個(gè)切削齒，沿著刀翼由內(nèi)至外的方向依次分布有內(nèi)錐、外肩、切徑和保徑，切徑、外肩和內(nèi)錐形成冠部，內(nèi)錐夾角大于或等于180°，內(nèi)錐切削齒的后傾角為8° -10°，外肩切削齒的后傾角為12°?16°，切徑切削齒的后傾角為22°?28°，保徑切削齒的后傾角為28°?35°。
[0008]優(yōu)選地，每個(gè)切削齒后方的刀翼上凸起有尖齒，該尖齒的齒尖對(duì)應(yīng)向各切削齒前傾。
[0009]優(yōu)選地，各尖齒的前傾角為5?10°。
[0010]優(yōu)選地，內(nèi)錐切削齒和外肩切削齒的側(cè)傾角為2°?5°。
[0011]優(yōu)選地，所述快速?zèng)_級(jí)PDC鉆頭的有效長(zhǎng)度與最大直徑之比為1:1?0.75:1。
[0012]優(yōu)選地，刀翼深度為刀翼寬度的40%?60%。
[0013]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0014]本實(shí)用新型內(nèi)錐夾角大于或等于180°，區(qū)別于常規(guī)PDC鉆頭內(nèi)凹的形狀，使得內(nèi)錐區(qū)域較平或微凸，以配合軸向或周向加速工具，可以使鉆頭具備更強(qiáng)的攻擊性。鉆頭的有效長(zhǎng)度較常規(guī)PDC鉆頭的長(zhǎng)度短，可以更好地控制好本鉆頭的工具面，增加穩(wěn)定性，同時(shí)，各切削齒后傾角的設(shè)置，可有效地消除配合軸向或周向加速工具鉆進(jìn)時(shí)鉆頭的粘滑效應(yīng)，從而保護(hù)切削齒，以促使內(nèi)錐及外肩可以采用更小的后傾角來(lái)增強(qiáng)鉆頭的攻擊力，切徑與保徑切削齒可以采用更大的后傾角來(lái)提高鉆頭的穩(wěn)定性，可以比常規(guī)PDC鉆頭更具攻擊性，與加速工具強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，最大程度地提高機(jī)械鉆速并增加鉆頭的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型一種快速?zèng)_擊PDC鉆頭的剖面示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型一種快速?zèng)_擊PDC鉆頭的俯視圖。
[0017]圖中:100、鉆頭主體;200、刀翼;201、內(nèi)錐;202、外肩;203、切徑;204、保徑;300、切削齒；400、尖齒。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面，結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0019]如圖1?2所示的一種快速?zèng)_擊roc鉆頭，包括鉆頭主體100、設(shè)于圍鉆頭主體100頭部的刀翼200以及分布固定于刀翼200上的多個(gè)切削齒300，沿著刀翼200由內(nèi)至外的方向依次分布有內(nèi)錐201、外肩202、切徑203和保徑204，切徑203、外肩202和內(nèi)錐201形成冠部，相鄰兩內(nèi)錐201的夾角大于或等于180°，內(nèi)錐切削齒的后傾角為8° -10°，外肩切削齒的后傾角為12°?16°，切徑切削齒的后傾角為22°?28°，保徑切削齒的后傾角為28°?35 °。其中，內(nèi)錐切削齒、外肩切削齒、切徑切削齒和保徑切削齒分別對(duì)應(yīng)分布在內(nèi)錐201、外肩202、切徑203和保徑204的區(qū)域。
[0020]相較于現(xiàn)有常規(guī)PDC鉆頭的內(nèi)錐201都是內(nèi)凹的形狀，內(nèi)錐201夾角角度一般在130° -150°范圍，而由于本實(shí)用新型的內(nèi)錐夾角α大于或等于180°，區(qū)別于常規(guī)PDC鉆頭內(nèi)凹的形狀，使得內(nèi)錐201區(qū)域較平或微凸，以配合軸向或周向加速工具，使鉆頭具備更強(qiáng)的攻擊性。鉆頭的有效長(zhǎng)度較常規(guī)PDC鉆頭的長(zhǎng)度短，可以更好地控制好本鉆頭的工具面，增加穩(wěn)定性，同時(shí)，各切削齒300后傾角的設(shè)置，可有效地消除配合軸向或周向加速工具鉆進(jìn)時(shí)鉆頭的粘滑效應(yīng)，從而保護(hù)切削齒300，以促使內(nèi)錐201及外肩202可以采用更小的后傾角來(lái)增強(qiáng)鉆頭的攻擊力，切徑203與保徑204切削齒300可以采用更大的后傾角來(lái)提高鉆頭的穩(wěn)定性，可以比常規(guī)PDC鉆頭更具攻擊性，與加速工具強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，最大程度地提高機(jī)械鉆速并增加鉆頭的使用壽命。
[0021]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，每個(gè)切削齒300后方的刀翼200上凸起有尖齒400，該尖齒400的齒尖對(duì)應(yīng)向各切削齒300前傾，優(yōu)選是，各尖齒400的前傾角為5°?10°。因此尖齒400不是豎直豎起的，而是朝向切削齒300有5°?10°的前傾，即后傾角80°?85°，可在切削齒300后部跟蹤保護(hù)切削齒300而防止沖擊破壞。
[0022]內(nèi)錐切削齒和外肩切削齒的側(cè)傾角為2°?5。。該側(cè)傾角的設(shè)置，使本PDC鉆頭在沖擊振動(dòng)時(shí)保護(hù)切削齒300不被破壞，并提高鉆頭的穩(wěn)定性。各切削齒300優(yōu)選采用直徑為13mm，用于較硬地層的提速。
[0023]更進(jìn)一步地，作為一個(gè)優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，本F1DC鉆頭設(shè)計(jì)為五個(gè)刀翼200，各刀翼200所處角度為:0°、-81°、-160°、-232°、-292°，以更具有良好的攻擊性。相較于常規(guī)的I3DC鉆頭，本PDC鉆頭的刀翼200可在長(zhǎng)度方向更長(zhǎng)一些，即伸向鉆頭的中心較多，可有效地提高鉆頭的穩(wěn)定性，保護(hù)切削齒300。
[0024]常規(guī)PDC鉆頭的有效長(zhǎng)度與最大直徑之比大約為1.25:1?1.5:1，作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)用新型快速?zèng)_級(jí)PDC鉆頭的有效長(zhǎng)度LI與最大直徑之比為1:1?0.75:1，這些尺寸設(shè)置使得相較于現(xiàn)有常規(guī)PDC鉆頭短，即冠部高度H、保徑長(zhǎng)度L2、鉆頭主體100均較常規(guī)PDC鉆頭短，配合軸向或周向加速工具，更短的長(zhǎng)度使鉆頭更容易被控制，從而提高沖擊破巖的效率。
[0025]常規(guī)PDC鉆頭刀翼深度一般為刀翼寬度的70% _90%，作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)用新型刀翼深度D為刀翼寬度的40%?60%。由于本PDC鉆頭的軸向或周向加速工具為高頻振動(dòng)，該設(shè)置使得刀翼200更淺，該更淺的刀翼200可以有效地保護(hù)刀翼200的強(qiáng)度。
[0026]具體地，如圖2所示，對(duì)本快速?zèng)_擊PDC鉆頭的切削齒300由內(nèi)至外編號(hào)，切削齒300的空間分布如下:
[0027]I?9號(hào)齒為內(nèi)錐切削齒，后傾角8°?10°，側(cè)傾角5° ;
[0028]10?29號(hào)齒為外肩切削齒，后傾角12?16°，側(cè)傾角4°?2° ;
[0029]30?34號(hào)齒為切徑切削齒，后傾角22?28。，無(wú)側(cè)傾角；
[0030]3?25號(hào)齒為后跟蹤尖齒，后傾角80?85°，無(wú)側(cè)傾角；
[0031]26?34號(hào)齒為后跟蹤后排尖齒，后傾角22-28°，無(wú)側(cè)傾角。
[0032]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速?zèng)_擊PDC鉆頭，包括鉆頭主體、設(shè)于圍鉆頭主體頭部的刀翼以及分布固定于刀翼上的多個(gè)切削齒，沿著刀翼由內(nèi)至外的方向依次分布有內(nèi)錐、外肩、切徑和保徑，切徑、外肩和內(nèi)錐形成冠部，其特征在于:內(nèi)錐夾角大于或等于180°，內(nèi)錐切削齒的后傾角為8。-10°，外肩切削齒的后傾角為12°?16°，切徑切削齒的后傾角為22°?28°，保徑切削齒的后傾角為28°?35°。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速?zèng)_擊PDC鉆頭，其特征在于:每個(gè)切削齒后方的刀翼上凸起有尖齒，該尖齒的齒尖對(duì)應(yīng)向各切削齒前傾。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速?zèng)_擊PDC鉆頭，其特征在于:各尖齒的前傾角為5°?10。。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速?zèng)_擊PDC鉆頭，其特征在于:內(nèi)錐切削齒和外肩切削齒的側(cè)傾角為2°?5°。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的快速?zèng)_擊PDC鉆頭，其特征在于:所述快速?zèng)_級(jí)PDC鉆頭的有效長(zhǎng)度與最大直徑之比為1:1?0.75:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的快速?zèng)_擊PDC鉆頭，其特征在于:刀翼深度為刀翼寬度的40%?60%。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種快速?zèng)_擊PDC鉆頭，包括鉆頭主體、設(shè)于圍鉆頭主體頭部的刀翼以及分布固定于刀翼上的多個(gè)切削齒，沿著刀翼由內(nèi)至外的方向依次分布有內(nèi)錐、外肩、切徑和保徑，切徑、外肩和內(nèi)錐形成冠部，內(nèi)錐夾角大于或等于180°，內(nèi)錐切削齒的后傾角為8°-10°，外肩切削齒的后傾角為12°～16°，切徑切削齒的后傾角為22～28°，保徑切削齒的后傾角為28～35°。本實(shí)用新型穩(wěn)定性更好，能有效地保護(hù)切削齒，延長(zhǎng)切削齒工作壽命，提高鉆頭的機(jī)械鉆速。
【IPC分類(lèi)】E21B10/46
【公開(kāi)號(hào)】CN204782789
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520342761
【發(fā)明人】溫貴凡, 何選蓬, 胡家建
【申請(qǐng)人】深圳新速通石油工具有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年5月25日