鋼體五刀翼pdc鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及油氣田鉆采用PDC鉆頭【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種鋼體五刀翼PDC鉆頭，包括鉆頭本體、五個(gè)剛體刀翼和主切削齒；五個(gè)剛體刀翼由第一長刀翼、第二長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼和第三短刀翼組成；在鉆頭本體上沿圓周順時(shí)針方向依次間隔分布有第一長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼、第二長刀翼和第三短刀翼；對(duì)應(yīng)切削方向位置的第一長刀翼、第二長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼和第三短刀翼上分別鑲嵌有數(shù)量不等的主切削齒且其鑲嵌的主切削齒的數(shù)量依次為9個(gè)、8個(gè)、7個(gè)、6個(gè)、5個(gè)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，其將鑲嵌有不同數(shù)量主切削齒的各個(gè)長、短刀翼沿鉆頭本體的圓周呈螺旋方式間隔分布，可使其鉆頭布齒更合理，減少磨損。
【專利說明】鋼體五刀翼PDC鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油氣田鉆采用PDC鉆頭【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種鋼體五刀翼PDC鉆頭?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鉆頭的英文為Polycrystalline Diamond Compact bit,其是聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的簡稱，是地質(zhì)鉆探行業(yè)常用的一種鉆井工具。PDC鉆頭包括胎體式PDC鉆頭和鋼體式PDC鉆頭，其中鋼體式PDC鉆頭，是用鎳、鉻、鑰合金機(jī)械加工成形。經(jīng)過熱處理后在鉆頭體上鉆孔，將人造聚晶金剛石復(fù)合片壓入(緊配合)鉆頭體內(nèi)，用柱狀碳化鎢保徑。
[0003]隨著油田的陸續(xù)開發(fā)，技術(shù)不斷發(fā)展。在一些新開發(fā)的地區(qū)的探井項(xiàng)目中，原有PDC鉆頭的設(shè)計(jì)思路、鉆頭造型已經(jīng)跟不上現(xiàn)有的開發(fā)速度，因PDC鉆頭設(shè)計(jì)上的缺陷，如鉆頭布齒不合理易磨損，或難以吃進(jìn)地層；水利結(jié)構(gòu)不合理，造成重復(fù)切削；刀翼、切削齒被嚴(yán)重沖蝕。以上的部分因素將會(huì)直接影響鉆井機(jī)械鉆速，導(dǎo)致機(jī)械鉆速低，鉆頭使用壽命短，降低了鉆井效率，加大了鉆井成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提供了一種鋼體五刀翼PDC鉆頭，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有PDC鉆頭存在的鉆頭布齒不合理、易磨損，或難以吃進(jìn)地層，進(jìn)而導(dǎo)致鉆頭的鉆速低、使用壽命短，鉆井效率低、成本高的問題。
[0005]本實(shí)用新型還能進(jìn)一步解決現(xiàn)有PDC鉆頭存在的水利結(jié)構(gòu)不合理，造成重復(fù)切削；刀翼、切削齒被嚴(yán)重沖蝕的問題。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的:一種鋼體五刀翼PDC鉆頭，包括鉆頭本體、五個(gè)剛體刀翼和主切削齒；五個(gè)剛體刀翼由第一長刀翼、第二長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼和第三短刀翼組成；在鉆頭本體上沿圓周順時(shí)針方向依次間隔分布有第一長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼、第二長刀翼和第三短刀翼；對(duì)應(yīng)切削方向位置的第一長刀翼、第二長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼和第三短刀翼上分別鑲嵌有數(shù)量不等的主切削齒且其鑲嵌的主切削齒的數(shù)量依次為9個(gè)、8個(gè)、7個(gè)、6個(gè)、5個(gè)；在鉆頭本體的內(nèi)部有鉆頭內(nèi)孔，在鉆頭本體上分布有至少3個(gè)均與鉆頭內(nèi)孔相通的噴嘴水孔；在每個(gè)剛體刀翼的下部外側(cè)分別設(shè)有保徑面；在鉆頭本體下端一體有或固定有連接接頭，在連接接頭的下部有外螺紋。
[0007]下面是對(duì)上述實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
[0008]上述鉆頭本體上可分布有個(gè)7個(gè)噴嘴水孔；第一長刀翼和第三短刀翼之間以及第二短刀翼和第二長刀翼之間均分布有2個(gè)噴嘴水孔，其余任意兩相鄰鋼體刀翼之間均分布有I個(gè)噴嘴水孔。
[0009]上述每個(gè)剛體刀翼均可為斜刀翼且整體呈螺旋方式分布；每個(gè)缸體刀翼的外輪廓均呈中等拋物線狀；每個(gè)剛體刀翼外側(cè)均有將主切削齒一同包裹在內(nèi)碳化鎢耐磨層。
[0010]上述第一長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼、第二長刀翼和第三短刀翼沿鉆頭本體的分布角度可依次為O。、82°、166°、230°、292°。
[0011]上述與主切削齒同側(cè)位置的第三短刀翼的保徑面上鑲嵌可有5顆保徑齒，在與主切削齒同側(cè)位置的其余的剛體刀翼的保徑面上均鑲嵌有4顆保徑齒。
[0012]上述每個(gè)保徑面上均沿其法相垂直可分布有7顆耐磨齒。
[0013]上述分別鑲嵌在每個(gè)鋼體刀翼上的主切削齒的仰角角度可從鉆頭本體中心由內(nèi)向外依次從15°遞增至20°。
[0014]上述主切削齒可選用規(guī)格為13mm或16mm或19mm的金剛石復(fù)合片；保徑齒選用規(guī)格為8mm或IOmm或13mm的金剛石復(fù)合片；保徑面的徑向高度為2寸至3.5寸之間。
[0015]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，其將鑲嵌有不同數(shù)量主切削齒的各個(gè)長、短刀翼沿鉆頭本體的圓周呈螺旋方式間隔分布，可使其鉆頭布齒更合理，減少磨損；任意兩相鄰剛體刀翼之間均形成流道，位于流道中的噴嘴水孔可及時(shí)冷卻主切削齒，并沖洗鉆頭本體和剛體刀翼，同時(shí)可將巖屑沖出，避免了重復(fù)切削；可有效提高機(jī)械鉆速、延長其使用壽命，進(jìn)而可提高鉆井效率，降低鉆井成本；通過合理分布噴嘴水孔，使其具有良好的沖洗效果，有效防止鉆頭泥包，縮短鉆井的時(shí)間；通過增設(shè)碳化鎢耐磨層可有效緩解剛體刀翼和主切削齒受到的沖蝕，延長其使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖1為本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖2為附圖1的軸測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖中的編碼分別為為鉆頭本體，2為主切削齒,3為第一長刀翼,4為第二長刀翼，5為第一短刀翼，6為第二短刀翼，7為第三短刀翼，8為噴嘴水孔，9為保徑面，10為連接接頭，11為外螺紋，12為保徑齒，13為耐磨齒。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。
[0020]在本實(shí)用新型中，為了便于描述，各部件的相對(duì)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(jìn)行描述的，如:前、后、上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖的布圖方向來確定的。
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0022]如附圖1、2所示，該鋼體五刀翼PDC鉆頭包括鉆頭本體1、五個(gè)剛體刀翼和主切削齒2 ;五個(gè)剛體刀翼由第一長刀翼3、第二長刀翼4、第一短刀翼5、第二短刀翼6和第三短刀翼7組成；在鉆頭本體I上沿圓周順時(shí)針方向依次間隔分布有第一長刀翼3、第一短刀翼5、第二短刀翼6、第二長刀翼4和第三短刀翼7 ;對(duì)應(yīng)切削方向位置的第一長刀翼3、第二長刀翼4、第一短刀翼5、第二短刀翼6和第三短刀翼7上分別鑲嵌有數(shù)量不等的主切削齒2且其鑲嵌的主切削齒2的數(shù)量依次為9個(gè)、8個(gè)、7個(gè)、6個(gè)、5個(gè)；在鉆頭本體I的內(nèi)部有鉆頭內(nèi)孔，在鉆頭本體I上分布有至少3個(gè)均與鉆頭內(nèi)孔相通的噴嘴水孔8 ;在每個(gè)剛體刀翼的下部外側(cè)分別設(shè)有保徑面9 ;在鉆頭本體I下端一體有或固定有連接接頭10，在連接接頭10的下部有外螺紋11。主切削齒2采用金剛石復(fù)合片，其具有高硬度、高耐磨性的特點(diǎn)，適用于制造切削刀具、鉆井鉆頭及其他耐磨工具；在鉆井過程中，本實(shí)用新型的切削方向?yàn)檠啬鏁r(shí)針方向；將鑲嵌有不同數(shù)量主切削齒2的各個(gè)長、短刀翼沿鉆頭本體I的圓周間隔分布，可使其鉆頭布齒更合理，減少磨損；任意兩相鄰剛體刀翼之間均形成流道，位于流道中的噴嘴水孔8可及時(shí)冷卻主切削齒2，并沖洗鉆頭本體I和剛體刀翼，同時(shí)可將巖屑沖出，避免了重復(fù)切削；可有效提高機(jī)械鉆速、延長其使用壽命，進(jìn)而可提高鉆井效率，降低鉆井成本。根據(jù)需求，可調(diào)整本實(shí)用新型的外徑為8.5寸、9.5寸或12.25寸。
[0023]可根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)上述鋼體五刀翼PDC鉆頭作進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
[0024]如附圖1、2所示，鉆頭本體I上分布有個(gè)7個(gè)噴嘴水孔8 ;第一長刀翼3和第三短刀翼7之間以及第二短刀翼6和第二長刀翼4之間均分布有2個(gè)噴嘴水孔8，其余任意兩相鄰鋼體刀翼之間均分布有I個(gè)噴嘴水孔8。主切削齒2的計(jì)數(shù)由內(nèi)向外次序遞增，最內(nèi)側(cè)的為第一顆；根據(jù)需求，其中有5個(gè)噴嘴水孔8的軸線延長線均可介于其對(duì)應(yīng)的鋼體刀翼的第一顆主切削齒2與第二顆主切削齒2之間；另外2個(gè)噴嘴水孔8的軸線延長線均可介于其對(duì)應(yīng)的第一長刀翼3或第二長刀翼4的第三顆主切削齒2與第四顆主切削齒2之間。這樣可使其具有良好的沖洗效果，有效防止鉆頭泥包，縮短鉆井的時(shí)間。
[0025]如附圖1、2所示，每個(gè)剛體刀翼均為斜刀翼且整體呈螺旋方式分布；每個(gè)缸體刀翼的外輪廓均呈中等拋物線狀；每個(gè)剛體刀翼外側(cè)均有將主切削齒2 —同包裹在內(nèi)碳化鎢耐磨層。對(duì)于不同冠形PDC鉆頭的攻擊性，其強(qiáng)度有強(qiáng)到弱依次為:長拋物線型、中等拋物線型和短拋物線型；整體呈螺旋方式分布，可使得轉(zhuǎn)矩在從鉆頭本體I中心向外以螺旋方式延展時(shí)，通過力不平衡打破徑向渦動(dòng)和聲，增加切削速度，提高切削效率；碳化鎢耐磨層可有效緩解剛體刀翼和主切削齒2受到的沖蝕，延長其使用壽命。根據(jù)需求，上述各個(gè)鋼體刀翼與切削面的傾斜角度均可為7°。
[0026]如附圖1、2所示，第一長刀翼3、第一短刀翼5、第二短刀翼6、第二長刀翼4和第三短刀翼7沿鉆頭本體I的分布角度依次為0°、82°、166°、230°、292°。這樣可以使其布齒結(jié)構(gòu)更合理，使其具有良好的切削效果提高切削效率。
[0027]如附圖1、2所示，與主切削齒2同側(cè)位置的第三短刀翼7的保徑面9上鑲嵌有5顆保徑齒12，在與主切削齒2同側(cè)位置的其余的剛體刀翼的保徑面9上均鑲嵌有4顆保徑齒12。保徑齒12可增強(qiáng)其保徑強(qiáng)度。
[0028]如附圖1、2所示，每個(gè)保徑面9上均沿其法相垂直分布有7顆耐磨齒13。耐磨齒13可延長保徑面9的使用壽命。
[0029]如附圖1、2所示，分別鑲嵌在每個(gè)鋼體刀翼上的主切削齒2的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°。這樣可提高鉆探效果；同時(shí)保護(hù)主切削齒2，節(jié)約成本。
[0030]如附圖1、2所示，主切削齒2選用規(guī)格為13mm或16mm或19mm的金剛石復(fù)合片；保徑齒12選用規(guī)格為8mm或IOmm或13mm的金剛石復(fù)合片；保徑面9的徑向高度為2寸至
3.5寸之間。
[0031]以上技術(shù)特征構(gòu)成了本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)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】
1.一種鋼體五刀翼PDC鉆頭，其特征在于包括鉆頭本體、五個(gè)剛體刀翼和主切削齒；五個(gè)剛體刀翼由第一長刀翼、第二長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼和第三短刀翼組成；在鉆頭本體上沿圓周順時(shí)針方向依次間隔分布有第一長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼、第二長刀翼和第三短刀翼；對(duì)應(yīng)切削方向位置的第一長刀翼、第二長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼和第三短刀翼上分別鑲嵌有數(shù)量不等的主切削齒且其鑲嵌的主切削齒的數(shù)量依次為9個(gè)、8個(gè)、7個(gè)、6個(gè)、5個(gè)；在鉆頭本體的內(nèi)部有鉆頭內(nèi)孔，在鉆頭本體上分布有至少3個(gè)均與鉆頭內(nèi)孔相通的噴嘴水孔；在每個(gè)剛體刀翼的下部外側(cè)分別設(shè)有保徑面；在鉆頭本體下端一體有或固定有連接接頭，在連接接頭的下部有外螺紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼體五刀翼PDC鉆頭，其特征在于鉆頭本體上分布有個(gè)7個(gè)噴嘴水孔；第一長刀翼和第三短刀翼之間以及第二短刀翼和第二長刀翼之間均分布有2個(gè)噴嘴水孔，其余任意兩相鄰鋼體刀翼之間均分布有I個(gè)噴嘴水孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼體五刀翼PDC鉆頭，其特征在于每個(gè)剛體刀翼均為斜刀翼且整體呈螺旋方式分布；每個(gè)缸體刀翼的外輪廓均呈中等拋物線狀；每個(gè)剛體刀翼外側(cè)均有將主切削齒一同包裹在內(nèi)碳化鎢耐磨層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼體五刀翼PDC鉆頭，其特征在于第一長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼、第二長刀翼和第三短刀翼沿鉆頭本體的分布角度依次為O。、82°、166°、230° ,292° 。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼體五刀翼PDC鉆頭,其特征在于第一長刀翼、第一短刀翼、第二短刀翼、第二長刀翼和第三短刀翼沿鉆頭本體的分布角度依次為0°、82°、166°、230° ,292° 。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼體五刀翼PDC鉆頭，其特征在于與主切削齒同側(cè)位置的第三短刀翼的保徑面上鑲嵌有5顆保徑齒，在與主切削齒同側(cè)位置的其余的剛體刀翼的保徑面上均鑲嵌有4顆保徑齒；或/和，每個(gè)保徑面上均沿其法相垂直分布有7顆耐磨齒。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼體五刀翼PDC鉆頭，其特征在于與主切削齒同側(cè)位置的第三短刀翼的保徑面上鑲嵌有5顆保徑齒，在與主切削齒同側(cè)位置的其余的剛體刀翼的保徑面上均鑲嵌有4顆保徑齒；或/和，每個(gè)保徑面上均沿其法相垂直分布有7顆耐磨齒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼體五刀翼PDC鉆頭，其特征在于分別鑲嵌在每個(gè)鋼體刀翼上的主切削齒的仰角角度從鉆頭本體中心由內(nèi)向外依次從15°遞增至20° ;或/和，主切削齒選用規(guī)格為13mm或16mm或19mm的金剛石復(fù)合片；保徑齒選用規(guī)格為8mm或IOmm或13mm的金剛石復(fù)合片；保徑面的徑向高度為2寸至3.5寸之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼體五刀翼PDC鉆頭，其特征在于分別鑲嵌在每個(gè)鋼體刀翼上的主切削齒的仰角角度從鉆頭本體中心由內(nèi)向外依次從15°遞增至20° ;或/和，主切削齒選用規(guī)格為13mm或16mm或19mm的金剛石復(fù)合片；保徑齒選用規(guī)格為8mm或IOmm或13mm的金剛石復(fù)合片；保徑面的徑向高度為2寸至3.5寸之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼體五刀翼roc鉆頭，其特征在于分別鑲嵌在每個(gè)鋼體刀翼上的主切削齒的仰角角度從鉆頭本體中心由內(nèi)向外依次從15°遞增至20° ;或/和，主切削齒選用規(guī)格為13mm或16mm或19mm的金剛石復(fù)合片；保徑齒選用規(guī)格為8mm或IOmm或13mm的金剛石復(fù)合片；保徑面的徑向高度為2寸至3.5寸之間。
【文檔編號(hào)】E21B10/43GK203701985SQ201320881012
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)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(qǐng)人:克拉瑪依市新鋒銳金剛石鉆頭制造有限公司