一种五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头制造技术

本实用新型专利技术提供了一种五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体、连接接头、刀翼、主切削齿和喷嘴；按与所述钻头中心线的垂直距离由小到大、将主切削齿顺序编号为a1、a2、a3、……；从an号开始的主切削齿依次顺序布置在所有五个刀翼上，设定包含an号主切削齿的刀翼为B1号刀翼，并将其余刀翼按钻头旋转方向的反方向依次顺序编号为B2、B3、B4、B5号刀翼；则从所述an号开始的主切削齿分布规律如下：an、an+1、an+2、an+3、an+4、an+5……号主切削齿循环依次布置在B1、B3、B5、B2、B4、B1……号刀翼上。本实用新型专利技术降低主切削齿的切削面积，缩短主切削齿和地层接触摩擦的切削刃边，减小侧向受力；具有扭矩小，切削效率高，稳定性好，使用寿命长的技术优势。

【技术实现步骤摘要】
一种五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头
本技术涉及一种石油天然气钻井行业，具体是一种具有高效切削结构的五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头。
技术介绍
由于世界能源日趋紧张，石油天然气钻井活动不断增加，所以对石油天然气钻井钻头的需求量也越来越大。石油天然气钻井聚晶金刚石复合片(PDC)钻头由于钻井速度高和使用寿命长，因此得到了极其广泛的应用。聚晶金刚石复合片(PDC)钻头按照钻头刀翼数量分为三刀翼、四刀翼、五刀翼、六刀翼、七刀翼和八刀翼PDC钻头等，其中五刀翼PDC钻头的钻井速度和使用寿命适中，适应地层范围广，在石油天然气钻井活动中被广泛使用。以现有五刀翼PDC钻头为例，分析现有PDC钻头的切削结构:如图1所不，聚晶金刚石复合片(PDC)钻头王要由钻头本体4、连接接头5、刀翼2、主切削齿I和喷嘴3组成。聚晶金刚石复合片(roc)钻头有5个刀翼2和多个主切削齿I(聚晶金刚石复合片)，不同位置的主切削齿I按照特定的切削规律布置在各个刀翼2上，构成PDC钻头的切削结构。如图2~图4所示，为现有PDC钻头的切削结构示意图，图2所示为现有PDC钻头的主切削齿I (聚晶金 刚石复合片)布齿覆盖图，图3所示为Z向视图，表示不同位置的主切削齿I在各个刀翼2上的分布情况，图4为现有PDC钻头单个主切削齿I (聚晶金刚石复合片)的切削面积和切削刃边示意图。标记CEN为PDC钻头中心线，标记V为PDC钻头钻进地层时的旋转方向，坐标系Z轴和PDC钻头中心线重合并且指向PDC钻头的钻进方向。一般现有技术所采用的五刀翼PDC钻头具有2根长刀翼和3根短刀翼，若干个主切削齿I分布在长刀翼和短刀翼的前刀翼面上。将五根刀翼2沿钻头旋转方向的反方向(负V方向)依次顺序定义为B1、B2、B3、B4和B5号刀翼2，其中:B1和B4号刀翼2为长刀翼、B2、B3和B5号刀翼2为短刀翼。再按靠近所述钻头中心线(Z轴)垂直距离由小到大、将主切削齿I顺序编号为ap a2、a3、……，an号之前的主切削齿&1、a2……Blri依次交替布置在长刀翼BI和B4上；从an号开始,主切削齿I的分布规律如下循环:an、an+1、an+2、an+3、an+4、an+5……号主切削齿I依次布置在B1、B2、B3、B4、B5、B1……号刀翼2上。如此，依上述规律构成整个现有PDC钻头的切削结构，完成主切削齿I切削该区域地层的完整覆盖。定义上述切削结构为正向(按刀翼号由小到大的顺序)顺序切削结构，同理现有PDC钻头还有反向(按刀翼号由大到小的顺序)顺序切削结构。反向顺序切削结构由于其它原因，在实际应用中很少被采用。因反向顺序切削结构的切削原理和正向顺序切削结构相类似，后面所述不再单独提及反向顺序切削结构。如图2所示，第an号主切削齿I靠PDC钻头外侧的区域为PDC钻头的主切削齿全覆盖区，第an号主切削齿I (聚晶金刚石复合片)靠PDC钻头内侧的区域为PDC钻头的主切削齿非全覆盖区。由此可见，在现有PDC钻头的主切削齿全覆盖区，其切削结构完全遵循正向顺序切削规律；在主切削齿非全覆盖区，其切削结构部分遵循正向顺序切削规律。如图4所示，图中阴影部分为现有PDC钻头正向顺序切削结构中第an+1号主切削齿I (聚晶金刚石复合片)的切削面积，图中阴影部分和主切削齿I切削刃边的相交部分为主切削齿I切削地层的切削刃边。由此可知，该主切削齿I的切削面积过大，切削刃边过长，必然导致整个现有PDC钻头存在以下缺陷:1.切削面积过大:导致钻头工作扭矩增大，能源消耗高，降低切削效率。2.切削刃边过长:导致主切削齿I切削刃边和地层的摩擦发热增大，降低主切削齿I的使用寿命，同时降低整个PDC钻头的使用寿命。 3.切削刃边往钻头侧向(外侧)倾斜(如图4所示):导致PDC钻头侧向受力加大，降低PDC钻头的稳定性。
技术实现思路
针对现有PDC钻头切削结构存在的缺陷，提供一种具有高效切削结构的五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头。本技术所采用的技术方案是:一种五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体、连接接头、刀翼、主切削齿和喷嘴，所述刀翼的外端延伸至钻头本体的外周面上、内端到钻头中心线距离不同；主切削齿是若干个分布在刀翼的前刀翼面上的聚晶金刚石复合片；按与所述钻头中心线的垂直距离由小到大、将主切削齿顺序编号为％、a2、a3、……；从an号开始的主切削齿依次顺序布置在所有五个刀翼上，设定包含an号主切削齿的刀翼为BI号刀翼，并将其余刀翼按钻头旋转方向的反方向依次顺序编号为B2、B3、B4、B5号刀翼；则从所述an号开始的主切削齿分布规律如下:an、an+1、an+2、an+3、an+4、an+5……号主切削齿循环依次布置在B1、B3、B5、B2、B4、B1......号刀翼上。从所述an号开始的王切削齿分布规律还可以如下:an、an+1、an+2、an+3、an+4、an+5......号主切削齿循环依次布置在B1、B4、B2、B5、B3、BI……号刀翼上。本技术所产生的有益效果是:本技术五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头，不同位置上的主切削齿按照特定的规律布置，构成特有的切削结构；降低主切削齿的切削面积，缩短主切削齿和地层接触摩擦的切削刃边，减小侧向受力；具有扭矩小，切削效率高，稳定性好，使用寿命长的技术优势。本技术和现有PDC钻头比较(在其它相同条件下)，其有益效果在于:1.较小的单个主切削齿切削面积，降低钻头工作扭矩，提高钻头切削效率。2.较短的单个主切削齿切削刃边，降低主切削齿切削刃边和地层的摩擦发热，提高主切削齿的使用寿命，从而提高整个PDC钻头的使用寿命。3.降低单个主切削齿切削刃边往钻头侧向(外侧)的倾斜趋势，减小钻头侧向受力，增加钻头的稳定性。【附图说明】图1为五刀翼roc钻头的结构示意图。图2为现有技术中PDC钻头的主切削齿布齿覆盖示意图。图3为图2的Z向视图的示意图。图4为现有技术中PDC钻头单个主切削齿的切削面积和切削刃边示意图。图5为本技术五刀翼PDC钻头的主切削齿布齿覆盖示意图。图6为图5的Z向PDC钻头的主切削齿布齿覆盖示意图。图7为本技术五刀翼PDC钻头单个主切削齿的切削面积和切削刃边示意图。图中标号表示:1-主切削齿，2-刀翼，3-喷嘴，4-钻头本体，5-连接接头；&1、a2、a3、……为主切削齿的编号，BI~B5为刀翼的编号；Z为坐标系z轴，CEN为钻头中心线，V为钻头钻进地层时的旋转方向。【具体实施方式】如图5~7所示，本技术是一种五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体4、连接接头5、刀翼2、主切削齿I和喷嘴3。钻头本体4上沿轴向布置刀翼2，刀翼2在钻头本体4 外周面上等分或不等分布置。刀翼2的外端延伸至钻头本体4的外周面上、内端到钻头中心线CEN的距离不同，主切削齿I是若干个分布在刀翼2的前刀翼面上的聚晶金刚石复合片。所有刀翼2和所有主切削齿I (聚晶金刚石复合片露出部分)构成本技术的五刀翼聚晶金刚石复合片钻头的切削结构。钻头本体4可以使用合金钢通过铣床加工而成，即将本技术的五刀翼聚晶金刚石复合片钻头加工成钢体PDC钻头；钻头本体4也可以使用碳化钨粉、镍粉、铜合金按照一定的比例高温烧结而成，即加工成胎体PDC钻头。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体、连接接头、刀翼、主切削齿和喷嘴，所述刀翼的外端延伸至钻头本体的外周面上、内端到钻头中心线距离不同；主切削齿是若干个分布在刀翼的前刀翼面上的聚晶金刚石复合片；其特征在于：按与所述钻头中心线的垂直距离由小到大、将主切削齿顺序编号为a1、a2、a3、……；从an号开始的主切削齿依次顺序布置在所有五个刀翼上，设定包含an号主切削齿的刀翼为B1号刀翼，并将其余刀翼按钻头旋转方向的反方向依次顺序编号为B2、B3、B4、B5号刀翼；则从所述an号开始的主切削齿分布规律如下：an、an+1、an+2、an+3、an+4、an+5……号主切削齿循环依次布置在B1、B3、B5、B2、B4、B1……号刀翼上。

【技术特征摘要】
1.一种五刀翼的聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体、连接接头、刀翼、主切削齿和喷嘴，所述刀翼的外端延伸至钻头本体的外周面上、内端到钻头中心线距离不同；主切削齿是若干个分布在刀翼的前刀翼面上的聚晶金刚石复合片；其特征在于:按与所述钻头中心线的垂直距离由小到大、将主切削齿顺序编号为ap a2、a3、……；从&11号开始的主切削齿依次顺序布置在所有五个刀翼上，设定包含an号主切削齿的刀翼为BI号刀翼，并将其余刀翼按钻头旋转方向的反方向依次顺序编号为B2...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶秀兴，
申请(专利权)人：饶秀兴，
类型：新型
国别省市：四川;51