一种旋转pdc钻头
技术领域
1.本发明涉及一种石油天然气钻井钻头，尤其是一种旋转pdc钻头。
背景技术：
2.常规pdc钻头在研磨性强及可钻性差的地层钻进时，破岩效果不佳，钻头使用寿命短，损坏严重，无法满足高效破岩的要求。因此，为了在研磨性强及可钻性差的地层高效钻进，常常采用频繁更换钻头、增大钻压，提高钻头转速的钻进方法，但这样会使钻头寿命显著缩短。既能够提高pdc钻头钻进效率又不缩短钻头寿命的一种有效方法是采用高效破岩的全进口pdc钻头，但成本太高。
技术实现要素：
3.本发明要解决的技术问题是提供一种旋转pdc钻头，不用频繁更换钻头，采用常规钻压、转速在研磨性强、可钻性差地层，仍能达到高效破岩、寿命长的钻头。
4.为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：一种旋转pdc钻头，包括钻头基体、刀翼、pdc切削齿、喷嘴、流道、刀翼支撑座和刀翼滚动轴，喷嘴镶装在钻头基体上，pdc切削齿布置在刀翼上，其中：刀翼支撑座固定在钻头基体上；所述刀翼通过刀翼滚动轴固定在刀翼支撑座上，刀翼围绕刀翼滚动轴自由转动； pdc切削齿出露度高于刀翼最外侧。
5.上述方案进一步包括：所述pdc切削齿相对于刀翼以一定偏转角布置在刀翼的最外侧。
6.所述的pdc切削齿相对于刀翼以至的偏转角布置在刀翼的最外侧。
7.所述的pdc切削齿相对刀翼圆盘中心非同轨道布齿，且相邻的pdc切削齿存在固定的出露度差值。
8.或者所述的pdc切削齿相对刀翼圆盘中心同轨道布齿，且相邻的pdc切削齿存在不固定的出露度差值。
9.所述的刀翼为多个，每个刀翼两侧配合有刀翼支撑座。
10.本发明的优点在于：采用这样的结构后，钻进时只有pdc切削齿参与切削地层，由于圆盘刀翼是通过刀翼滚动轴和刀翼支撑座固定在钻头基体上的，圆盘刀翼可围绕刀翼滚动轴自由转动，刀翼切削地层的同时保持旋转，旋转的刀翼能够均匀分散刀翼上切削齿的磨损，同时也有效地冷却切削齿保持切削齿锋利，从而达到高效钻进、提高钻头寿命的作用。就是说，本发明依靠其特殊的自由转动圆盘式刀翼结构使其具有钻速高、寿命长的优点，这个高效破岩的过程与钻压大小及转速快慢没有直接关系，因此本发明的旋转钻头在研磨性强及可钻性差地层中钻进时，采用常规钻井参数也能达到高效破岩的目的，而与采用全进口钻头的钻进方法相比，可以节省钻井成本。
附图说明
11.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
12.图1是本发明一种旋转pdc钻头的钻头结构俯视示意图。
13.图2是本发明一种旋转pdc钻头的钻头结构正视示意图。
14.图3是本发明一种旋转pdc钻头的圆盘刀翼布齿方法1示意图。
15.图4是本发明一种旋转pdc钻头的圆盘刀翼布齿方法2示意图。
具体实施方式
16.实施例1参照附图1和2，一种旋转pdc钻头，包括钻头基体1、刀翼2、pdc切削齿5、喷嘴6、流道7、刀翼支撑座3和刀翼滚动轴4，其中：喷嘴6镶装在钻头基体1上，pdc切削齿5布置在刀翼2上，刀翼支撑座3固定在钻头基体1上；所述刀翼2通过刀翼滚动轴4固定在刀翼支撑座3上，刀翼2围绕刀翼滚动轴4自由转动； pdc切削齿5出露度高于刀翼2最外侧。
17.实施例2在实施例1的基础上进一步包括：所述的pdc切削齿5相对于刀翼2以5或10或25的偏转角布置在刀翼2的最外侧。
18.所述的pdc切削齿5相对刀翼2圆盘中心非同轨道布齿，且相邻的pdc切削齿5存在固定的出露度差值。或者所述的pdc切削齿5相对刀翼2圆盘中心同轨道布齿，且相邻的pdc切削齿5存在不固定的出露度差值。
19.所述的刀翼2为多个，每个刀翼2两侧配合有刀翼支撑座3。
20.实施例3一种旋转pdc钻头，主要由钻头基体1、刀翼2、刀翼支撑座3、刀翼滚动轴4、pdc切削齿5、喷嘴6和流道排屑槽7组成。喷嘴6镶装在钻头基体1上，刀翼2通过刀翼滚动轴4和刀翼支撑座3固定在钻头基体1上，pdc切削齿5布置在每个刀翼2上，刀翼2为心部有通孔的圆盘式刀翼。钻头布齿方式：pdc切削齿5布置在每个刀翼2圆盘的最外侧，pdc切削齿5距离圆盘圆心最大距离大于圆盘半径。
21.实施例4参照附图1和2，一种旋转pdc钻头主要由钻头基体1、刀翼2、刀翼支撑座3、刀翼滚动轴4、pdc切削齿5、喷嘴6和流道7组成。喷嘴6镶装在钻头基体1上，刀翼支撑座3固定在钻头基体上，刀翼2通过刀翼滚动轴4固定在刀翼支撑座3上，pdc切削齿5布置在刀翼2上，其中pdc切削齿5相对于刀翼2以一定偏转角(5-25)布置在刀翼2的最外侧，pdc切削齿5出露度高于刀翼2最外侧。
22.pdc切削齿5在刀翼2上的布齿方式有两种，参照附图3，一种为所有齿相对刀翼2圆盘中心同轨道布齿。参照附图4，第二种为相邻齿相对刀翼2圆盘中心非同轨道布齿，相邻pdc切削齿4存在固定的出露度差值。
23.在研磨性强及可钻性差的地层中钻进时，首先旋转pdc钻头与常规旋转钻具连接起来，一同下入井底，然后开泵循环钻井液并加压旋转钻进。在钻进过程中，圆盘刀翼2围绕刀翼滚动轴4自由转动。刀翼2上pdc切削齿5切削地层的时候，由于pdc切削齿5相对刀翼2存在一定的偏转角，钻头转动时会对pdc切削齿5产生一个力矩，这个力矩使得钻头刀翼2能够
转动，刀翼2旋转能够均匀分散刀翼2上pdc切削齿5的磨损，同时也有效地冷却pdc切削齿5保持切削齿锋利，从而达到高效钻进、提高钻头寿命的作用。
24.pdc切削齿5以同轨道布齿的方式布置在刀翼2的外侧，钻头的耐磨性强，适用于较硬地层；pdc切削齿5以不同轨道布齿的方式布置在刀翼2的外侧，则在切削的过程中，出露度高的pdc切削齿5先参与切削地层，当出露度高的pdc切削齿5磨损到一定程度后，出露度低的pdc切削齿5开始参与切削地层，这样有利于提高钻头的钻进速度，适用于中硬地层。也就是说，本发明依靠其特殊的自由转动圆盘式刀翼结构使其具有钻速高、寿命长的优点，这个高效破岩的过程与钻压大小及转速快慢没有直接关系，在研磨性强及可钻性差地层中钻进时，采用常规钻井参数也能达到高效破岩的目的。
技术特征：
1.一种旋转pdc钻头，包括钻头基体（1）、刀翼（2）、pdc切削齿（5）、喷嘴（6）和流道（7），喷嘴（6）镶装在钻头基体（1）上，pdc切削齿（5）布置在刀翼（2）上，其特征在于：还包括刀翼支撑座（3）和刀翼滚动轴（4），刀翼支撑座（3）固定在钻头基体（1）上；所述刀翼（2）通过刀翼滚动轴（4）固定在刀翼支撑座（3）上，刀翼2围绕刀翼滚动轴（4）自由转动； pdc切削齿（5）出露度高于刀翼（2）最外侧。2.如权利要求1所述的旋转pdc钻头，其特征在于：所述pdc切削齿（5）相对于刀翼（2）以一定偏转角布置在刀翼（2）的最外侧。3.如权利要求2所述的旋转pdc钻头，其特征在于：所述的pdc切削齿（5）相对于刀翼（2）以5至25的偏转角布置在刀翼（2）的最外侧。4.如权利要求1或2所述的旋转pdc钻头，其特征在于：所述的pdc切削齿（5）相对刀翼（2）圆盘中心非同轨道布齿，且相邻的pdc切削齿（5）存在固定的出露度差值。5.如权利要求1或2所述的旋转pdc钻头，其特征在于：所述的pdc切削齿（5）相对刀翼（2）圆盘中心同轨道布齿，且相邻的pdc切削齿（5）存在不固定的出露度差值。6.如权利要求1所述的旋转pdc钻头，其特征在于：所述的刀翼（2）为多个，每个刀翼（2）两侧配合有刀翼支撑座（3）。
技术总结
本发明涉及一种旋转PDC钻头，主要由钻头基体、刀翼、刀翼支撑座、刀翼滚动轴、PDC切削齿、喷嘴和流道组成，刀翼通过刀翼滚动轴和刀翼支撑座固定在钻头基体上，PDC切削齿布置在每个刀翼上，刀翼为心部有通孔的圆盘式刀翼，圆盘刀翼可围绕刀翼滚动轴自由转动。刀翼切削地层的同时保持旋转，旋转的刀翼能够均匀分散刀翼上切削齿的磨损，同时也有效地冷却切削齿保持切削齿锋利，从而达到高效钻进、提高钻头寿命的作用。自由转动圆盘式刀翼结构使其具有钻速高、寿命长的优点，与采用全进口钻头的钻进方法相比，可以节省钻井成本。本发明在研磨性强及可钻性差地层中钻进时，采用常规钻井参数也能达到高效破岩的目的。数也能达到高效破岩的目的。数也能达到高效破岩的目的。
技术研发人员：汪为涛 唐洪林 于建宾 关舒伟 田京燕 徐玉超 李炳太 崔海林 于承朋 仲俊霖 马明新 张坤 王明瑞 陈曦 张栋 孙骏 黄立
受保护的技术使用者：中石化胜利石油工程有限公司 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
技术研发日：2020.04.17
技术公布日：2021/10/21
再多了解一些
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