具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头制造技术

本发明专利技术提供了一种具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头，其包括：钻头本体，其上端形成有连接头，其下端形成有保径部，所述保径部的底端内侧形成有内锥孔，所述钻头本体内设有沿轴向贯通的排屑腔，所述排屑腔与所述内锥孔相连通；切削部，其连接在所述保径部的底端，所述切削部具有多个螺旋刀翼，多个所述螺旋刀翼沿圆周方向凸设在所述内锥孔的内锥面上。本发明专利技术的具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头，可应用在无钻井液钻进且要求破碎的岩屑通过钻头内腔向上返送的钻井作业中，该具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头也可用于反循环钻井。

【技术实现步骤摘要】
具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头
本专利技术有关于一种PDC钻头，尤其有关于一种自掩埋钻探领域中应用的具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头。
技术介绍
常规钻井采用钻井液冲洗井底，利用高压钻井液将破碎后的岩屑从钻柱与井壁的环形空间中携带至地面。而自掩埋钻探是一种无钻机、无钻井液、内排屑、边钻边埋的钻探新方式；工作时将整套装备运输至需要勘察的目标区域并放置在预留井眼中，地面只需向钻探器供电，无需钻机和钻井液，钻探器就可以向目标地层一边钻进一边将破碎的岩屑输送至钻具顶部压实，进行自掩埋式钻进，从而实现对复杂区域、恶劣环境下的地层进行无人勘探、监测，节省大量人力物力。对于复杂、恶劣环境下的钻探作业，采用自掩埋钻探将是不二选择，现有的牙轮钻头和PDC钻头均为有钻井液作用的正循环钻井，无法满足这一功能要求。因此，有必要提供一种新的PDC钻头，来克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头，可应用在无钻井液钻进且要求破碎的岩屑通过钻头内腔向上返送的钻井作业中，该具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头也可用于反循环钻井。本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：本专利技术提供一种具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头，其包括：钻头本体，其上端形成有连接头，其下端形成有保径部，所述保径部的底端内侧形成有内锥孔，所述钻头本体内设有沿轴向贯通的排屑腔，所述排屑腔与所述内锥孔相连通；切削部，其连接在所述保径部的底端，所述切削部具有多个螺旋刀翼，多个所述螺旋刀翼沿圆周方向凸设在所述内锥孔的内锥面上；其中，所述螺旋刀翼具有螺旋升角。在优选的实施方式中，所述螺旋刀翼具有内凹侧面及外凸侧面，所述内凹侧面与所述外凸侧面之间形成有刀翼顶面，所述刀翼顶面靠近所述内凹侧面的外缘上连接有多个切削齿。在优选的实施方式中，两两相邻的所述螺旋刀翼之间形成有排屑通道，所述排屑通道与所述排屑腔相连通。在优选的实施方式中，多个所述螺旋刀翼的刀翼顶面形成一锥面，所述锥面的锥角为120°～160°。在优选的实施方式中，所述螺旋刀翼的螺旋升角为9°～52°。在优选的实施方式中，所述保径部的内锥孔的内锥面锥角为20°～120°。在优选的实施方式中，所述保径部的外表面设有沿轴向贯通的落屑槽，所述落屑槽与所述排屑通道相接。在优选的实施方式中，所述落屑槽的螺旋角为0°～45°。在优选的实施方式中，所述钻头本体上设有卸扣槽。本专利技术的具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头的特点及优点是：该具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头主要用于无钻井液钻进，并且要求破碎的岩屑通过PDC钻头的排屑腔向上返送的钻井作业中，该PDC钻头也可用于反循环钻井。该PDC钻头是自掩埋钻探的重要工具之一，可用于深海、极地等特殊复杂区域钻探。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头的立体图。图2为本专利技术的具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头的剖视图。图3为本专利技术的具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头的主视图。图4为本专利技术的具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头的仰视图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1及图2所示，本专利技术提供一种具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头(PolycrystallineDiamondCompactbit，聚晶金刚石复合片钻头)，其包括钻头本体1和切削部2，其中：钻头本体1的上端形成有连接头11，其下端形成有保径部12，所述保径部12的底端内侧形成有内锥孔，所述钻头本体1内设有沿轴向贯通的排屑腔13，所述排屑腔13与所述内锥孔相连通；切削部2连接在所述保径部12的底端，所述切削部2具有多个螺旋刀翼21，多个所述螺旋刀翼21沿圆周方向凸设在所述内锥孔的内锥面121上。具体是，钻头本体1大体呈圆柱体形，其上端形成的具有螺纹段的连接头11用于连接该PDC钻头与钻柱，并将动力传递给PDC钻头上的切削部2；钻头本体1的下端形成的保径部12的直径大于钻头本体1的直径，该保径部12用于保持井径，在本实施例中，保径部12的外表面设有沿轴向贯通的落屑槽122，该落屑槽122为形成在保径部12上的一左旋的斜向凹槽，该落屑槽122的螺旋角θ为0°～45°，该螺旋角θ为保径部12平面展开后落屑槽122与保径部12的外表面母线123之间的夹角，该母线123与保径部12的轴线相平行，该落屑槽122用于将保径部12上方的落屑送入井底。钻头本体1内设有沿轴向贯通的排屑腔13，该排屑腔13连通连接头11和保径部12，在保径部12的下端内侧形成有内锥孔，该内锥孔与排屑腔13连通，在本实施例中，保径部12的内锥孔的内锥面121锥角α为20°～120°，其目的是阻止破碎后的岩屑在离心力的作用下向PDC钻头外部运动，以使岩屑向PDC钻头的排屑腔13运移。进一步的，钻头本体1的外表面设有卸扣槽14，在本专利技术中，如图3所示，卸扣槽14为两个，两个卸扣槽14径向对称地分布在钻头本体1上，该卸扣槽14用于装、拆该PDC钻头时拧紧或松卸连接头11上的螺纹段。切削部2连接在保径部12的下端，其处于PDC钻头的最下面，用于破碎地层岩石，促使岩屑向钻头本体1的排屑腔13内部运移。该切削部2具有多个螺旋刀翼21，螺旋刀翼21的数目与保径部12上的落屑槽122的数目相同，其数量由PDC钻头的尺寸和地层岩石特性决定。请配合参阅图4所示，该些螺旋刀翼21沿圆周方向以一定间隔凸设在保径部12的内锥孔的内锥面121上，两两相邻的螺旋刀翼21之间形成有排屑通道22，该些排屑通道22的一端与钻头本体1的排屑腔13相连通，其另一端与保径部12的落屑槽122相连通。在本实施例中，螺旋刀翼21的螺旋升角为9°～52°，该螺旋升角为螺旋刀翼21的切线与垂直于螺旋刀翼21的轴线(也即垂直于排屑腔13的轴线)的平面间的夹角，其有利于引导岩屑沿着螺旋刀翼21向钻头本体1的排屑腔13运移，以保证岩屑能够在钻头钻压和旋转的作用下向PDC钻头的排屑腔13运动，从而避免岩屑在排屑通道22中积压形成泥包。进一步的，螺旋刀翼21具有内凹侧面211及外凸侧面212，该内凹侧面211与外凸侧面212之间形成有刀翼顶面213，该刀翼顶面213靠近内凹侧面211的外缘上连接有多个切削齿214，请参阅图3所示，多个螺旋刀翼21的刀翼顶面213形成一锥面，该锥面的锥角μ为120°～160°，从而提高PDC钻头的稳定性和井斜控制能力，在满足螺旋刀翼21强度的条件下使岩屑滑过螺旋刀翼21的面积尽可能的小，从而使岩屑快速进入PDC钻头的排屑腔13中；该螺旋刀翼21的内凹侧面211，可增加螺旋刀翼21面对岩屑的收集能力并减小对岩屑产生的运移阻力。在使用时，该具有内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头，其特征在于，其包括：钻头本体，其上端形成有连接头，其下端形成有保径部，所述保径部的底端内侧形成有内锥孔，所述钻头本体内设有沿轴向贯通的排屑腔，所述排屑腔与所述内锥孔相连通；切削部，其连接在所述保径部的底端，所述切削部具有多个螺旋刀翼，多个所述螺旋刀翼沿圆周方向凸设在所述内锥孔的内锥面上。

【技术特征摘要】
1.一种具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头，其特征在于，其包括：钻头本体，其上端形成有连接头，其下端形成有保径部，所述保径部的底端内侧形成有内锥孔，所述钻头本体内设有沿轴向贯通的排屑腔，所述排屑腔与所述内锥孔相连通；切削部，其连接在所述保径部的底端，所述切削部具有多个螺旋刀翼，多个所述螺旋刀翼沿圆周方向凸设在所述内锥孔的内锥面上；其中，所述螺旋刀翼具有螺旋升角。2.如权利要求1所述的具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头，其特征在于，所述螺旋刀翼具有内凹侧面及外凸侧面，所述内凹侧面与所述外凸侧面之间形成有刀翼顶面，所述刀翼顶面靠近所述内凹侧面的外缘上连接有多个切削齿。3.如权利要求1所述的具有内排屑功能的内螺旋刀翼PDC钻头，其特征在于，两两相邻的所述螺旋刀翼之间形成有排屑通道，所述排屑通道与所述排屑腔相连通。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻开安，邹来方，李文星，黄巍，吕义超，刘昱博，王兵，陈应华，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油大学北京，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11