流道表面具有貫通凹坑的抗泥包pdc鉆頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭，包括鉆頭本體，該鉆頭本體下部設(shè)有聯(lián)接鉆桿的螺紋接頭，上部設(shè)有若干刀翼，刀翼之間的溝槽形成鉆頭的流道槽，流道槽的全部或部分表面設(shè)有相互貫通的凹坑。這種流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭相比于常規(guī)PDC鉆頭，能明顯減小巖屑在流道槽的粘附，防止流道堵塞，達(dá)到抗泥包的目的，從而提高鉆頭鉆進(jìn)效率，降低鉆井成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油天然氣、礦山工程、建筑基礎(chǔ)工程施工、地質(zhì)、水文等鉆探設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]PDC鉆頭是一種利用聚晶金剛石復(fù)合片(即roc齒，亦簡(jiǎn)稱(chēng)切削齒或齒)對(duì)巖石的刮切或剪切作用破巖的鉆頭，是現(xiàn)今鉆井工程中使用的主要破巖工具之一，特別是在中軟地層的鉆進(jìn)中PDC鉆頭使用得最多。為了使鉆頭的切削結(jié)構(gòu)和水力結(jié)構(gòu)達(dá)到更好的工作效果，在設(shè)計(jì)、制造鉆頭時(shí)，通常按照一定的規(guī)律將PDC齒分成若干組，同組的roc齒固結(jié)在同一個(gè)齒座上，每個(gè)齒座以及分布于其上的PDC齒構(gòu)成一個(gè)切削結(jié)構(gòu)單元,稱(chēng)為刀翼(齒座為刀翼體)。刀翼之間的溝槽就形成了鉆頭的流道槽。流道槽主要是便于鉆井流體攜帶巖屑從井底排出。
[0003]PDC鉆頭在較快鉆進(jìn)或快速鉆進(jìn)時(shí)，特別是在遇到軟泥巖地層、易吸水膨脹的地層或軟硬交錯(cuò)的地層時(shí)，巖屑量較大，巖屑容易粘附并逐漸聚結(jié)在鉆頭的流道表面，阻塞流道，形成泥包。鉆頭泥包會(huì)使鉆頭的鉆巖能力顯著下降，而且使切削齒難以有效冷卻，齒的磨損速度加劇，導(dǎo)致鉆速降低，鉆頭使用壽命縮短。泥包嚴(yán)重時(shí)，鉆頭基本無(wú)鉆進(jìn)能力，無(wú)法形成明顯進(jìn)尺，此時(shí)需起下鉆更換鉆頭，這將明顯降低鉆井效率，增加鉆井成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種流道表面具有貫通凹坑的抗泥包roc鉆頭，解決了 PDC鉆頭抗泥包問(wèn)題，從而提高鉆井效率，降低鉆井成本。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭，包括鉆頭本體，該鉆頭本體下部設(shè)有聯(lián)接鉆桿的螺紋接頭，上部設(shè)有若干刀翼，刀翼之間的溝槽形成鉆頭的流道槽，流道槽的全部或部分表面設(shè)有相互貫通的凹坑。
[0007]作為優(yōu)選，貫通凹坑的貫通槽的寬度W與凹坑的長(zhǎng)度L之間的關(guān)系為W ( L/2，ff^0.5mm。
[0008]凹坑的長(zhǎng)度是指凹坑的最大橫向尺寸，即凹坑坑口在流道槽表面的最大跨度尺寸。當(dāng)凹坑為圓形時(shí)，圓形的直徑即為凹坑的長(zhǎng)度。
[0009]作為優(yōu)選，刀翼前側(cè)面的流道槽表面設(shè)有相互貫通的凹坑。
[0010]作為優(yōu)選，流道槽的底面設(shè)有相互貫通的凹坑。
[0011]作為優(yōu)選，刀翼后側(cè)面的流道槽表面設(shè)有相互貫通的凹坑。
[0012]作為優(yōu)選，所述凹坑為圓形凹坑。
[0013]本實(shí)用新型的思路來(lái)源于生活在土壤中或者棲息于地洞中的動(dòng)物的降阻抗粘附的體表。為了減少泥土的粘附，某些動(dòng)物的體表從宏觀上呈現(xiàn)幾何非光滑的體表特征，如蜣螂、螻蛄、穿山甲等動(dòng)物的非光滑體表。這些動(dòng)物在黏濕土壤中具有降阻抗粘附的體表，其體表呈現(xiàn)出典型的非光滑特征，這些動(dòng)物體表的降阻抗粘附效果非常明顯。
[0014]鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，鉆井液流體攜帶巖屑從流道槽表面運(yùn)移，巖屑與流道槽表面接觸。如果流道槽表面為光滑表面，巖屑量較大時(shí)，運(yùn)移任務(wù)量大，巖屑易于粘附在流道槽表面，形成巖屑團(tuán)，使流道不暢通，巖屑運(yùn)移困難，甚至堵塞流道，形成泥包。
[0015]本實(shí)用新型鉆頭的流道槽表面設(shè)有相互貫通的凹坑，這種表面結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生防巖屑粘附的效果，其原因在于:
[0016]1.流道槽表面的貫通凹坑能減少巖屑與流道槽接觸的面積，從而減少巖屑在流道槽表面的粘附。
[0017]2.貫通凹坑的凹坑及貫通槽內(nèi)能儲(chǔ)存潤(rùn)滑液(鉆井液)，其能對(duì)從流道槽表面流過(guò)的巖屑起潤(rùn)滑作用，使巖屑與流道槽表面的粘附力和摩擦力大大下降。
[0018]3.本實(shí)用新型的凹坑之間通過(guò)貫通槽相互貫通，凹坑及貫通槽內(nèi)儲(chǔ)存潤(rùn)滑液(鉆井液)，即凹坑相互連通。巖屑(團(tuán))經(jīng)過(guò)凹坑時(shí),若有較大塊巖屑(團(tuán))進(jìn)入凹坑，同時(shí)擠出凹坑內(nèi)的潤(rùn)滑液，如果凹坑之間無(wú)貫通槽不能相互貫通，凹坑將會(huì)對(duì)期內(nèi)的巖屑產(chǎn)生吸附作用，即產(chǎn)生負(fù)壓效益，不便巖屑脫離，其將在凹坑內(nèi)滯留堆積，不利于流道槽的暢通；凹坑之間通過(guò)貫通槽相互貫通，流道槽表面的凹坑之間的潤(rùn)滑液(鉆井液)相互連通，其將不會(huì)對(duì)進(jìn)入凹坑的較大巖屑產(chǎn)生吸附作用，巖屑不易滯留堆積。因此本實(shí)用新型所涉及的貫通凹坑有利于巖屑的運(yùn)移流動(dòng)，防止巖屑的堆積。
[0019]4.本實(shí)用新型的凹坑之間通過(guò)貫通槽相互貫通，潤(rùn)滑液可在各個(gè)凹坑之間自由流動(dòng)，使其擁有穩(wěn)定的潤(rùn)滑液補(bǔ)償能力，保證了減粘降阻的效果。
[0020]5.本實(shí)用新型的凹坑之間通過(guò)貫通槽相互貫通，在流道槽表面形成網(wǎng)狀凹坑群，在動(dòng)態(tài)鉆井液流體的帶動(dòng)下，凹坑及凹坑之間將形成動(dòng)態(tài)潤(rùn)滑效果，有利于沖走巖屑，巖屑難以滯留和堆積。
[0021]因此，本實(shí)用新型能明顯減少或防止巖屑在流道槽表面的附著、堆積，防止流道堵塞及鉆頭泥包，從而提高鉆頭的鉆進(jìn)效率，降低鉆井成本。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:這種流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭相比于常規(guī)PDC鉆頭，能明顯減小巖屑在流道槽的粘附力和摩擦力，有利于巖屑的運(yùn)移，防止流道堵塞，達(dá)到抗泥包的目的，從而提高鉆頭鉆進(jìn)效率，降低鉆井成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型相互貫通的凹坑的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0026]參見(jiàn)圖1和圖2，一種流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭，包括鉆頭本體2，該鉆頭本體2下部設(shè)有聯(lián)接鉆桿的螺紋接頭3，上部設(shè)有若干刀翼4，刀翼4之間的溝槽形成鉆頭的流道槽5，流道槽5的全部表面設(shè)有相互貫通的凹坑I。
[0027]該roc鉆頭也可以?xún)H在流道槽5部分表面設(shè)有相互貫通的凹坑I，即僅在刀翼前側(cè)面的流道槽5表面設(shè)有相互貫通的凹坑I或僅在流道槽5的底面設(shè)有相互貫通的凹坑I或僅在刀翼后側(cè)面的流道槽5表面設(shè)有相互貫通的凹坑I。
[0028]作為優(yōu)選，貫通凹坑I的貫通槽11的寬度W與凹坑I的長(zhǎng)度L之間的關(guān)系為W≤L/2,ff≥0.5mm。貫通槽11主要起貫通凹坑的作用，便于凹坑間流體的連通及流動(dòng)，貫通槽11的寬度W不宜太寬，太寬的貫通槽11尺寸將接近凹坑尺寸，連通效果不好，當(dāng)其在凹坑I的長(zhǎng)度L的一半以下時(shí)，貫通效果較好。但其寬度W也不宜太小，太小將會(huì)阻礙較大黏度流體的流動(dòng)，且不易于加工。
[0029]本實(shí)施例的凹坑I采用圓形凹坑，鉆頭加工更方便，抗泥包效果較好，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用其他形狀的凹坑。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭，包括鉆頭本體，該鉆頭本體下部設(shè)有聯(lián)接鉆桿的螺紋接頭，上部設(shè)有若干刀翼，刀翼之間的溝槽形成鉆頭的流道槽，其特征在于:流道槽的全部或部分表面設(shè)有相互貫通的凹坑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:貫通凹坑的貫通槽的寬度W與凹坑的長(zhǎng)度L之間的關(guān)系為W ( L/2，W≥0.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:刀翼前側(cè)面的流道槽表面設(shè)有相互貫通的凹坑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:流道槽的底面設(shè)有相互貫通的凹坑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:刀翼后側(cè)面的流道槽表面設(shè)有相互貫通的凹坑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的流道表面具有貫通凹坑的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:所述凹坑為圓形凹 坑。
【文檔編號(hào)】E21B10/60GK203640615SQ201320738498
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】楊迎新, 秦曉慶, 王希勇, 林敏 , 陳煉, 任海濤, 周春曉, 包澤軍 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)