一种高效钻进的组合式取心PDC钻头制造技术

本实用新型专利技术属于PDC钻头技术领域，公开了一种高效钻进的组合式取心PDC钻头，用于解决现有PDC钻头不能根据地质软硬程度而调整导致钻进速度低以及因岩屑尺寸较小不能满足地质上对岩石信息进行鉴定要求的问题。本实用新型专利技术包括钻头基体，包括钻头基体，所述钻头基体上设置有保径齿、长刀翼和短刀翼，所述长刀翼和短刀翼相互间隔设置，所述钻头基体的中心区域设置有钻进时用于岩心进入的第一通孔，所述钻头基体上还设置有折断通孔和第二通孔，所述折断通孔的两端分别与第一通孔和第二通孔连通；所述折断通孔与第一通孔之间具有倾斜角度；所述长刀翼上分布有大直径PDC切削齿，所述短刀翼上分布有小直径PDC切削齿，所述长刀翼能够沿着钻头基体的轴线方向往复运动。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于PDC钻头
，具体涉及一种高效钻进的组合式取心PDC钻头。
技术介绍
PDC（聚金刚石复合片）钻头广泛应用于石油、地质领域的一种钻头，其具有较高的硬度、耐磨性和使用寿命。PDC钻头破岩石的主要方式是切屑岩石，由于其一般具有3-7个刀翼，十几个复合片，岩石又是不均质的，因此PDC钻头在工作时存在剧烈的横向振动，削弱了破碎岩石的效率。为了抑制钻头的横向振动，部分钻头强化了保径结构，使保径结构的直径比钻头的直径略大，保径结构域井壁大面积紧密接触，从而有效抑制了横向振动。在地层较硬的情况下，一般不使用牙轮钻头，因为牙轮钻头机械钻速慢、寿命短，常常导致额外的起小钻作业，增加钻井时间和作业费用。因此，对于地层较硬的地方，通常采用机械钻速较快的PDC钻头，以提高钻井速度。现有技术中关于PDC的技术文献也较多，例如申请号为20142008408.2的专利公开了一种PDC钻头，包括圆柱形钻头体和设置在钻头体上的刀翼和喷嘴，刀翼包括上刀翼和位于上刀翼下方的下刀翼，上刀翼上设置有切屑齿，相邻两个下刀翼形成的沟道与钻头体的中轴线之间的夹角大于5度小于35度。申请号为201420087416.7的专利公开了一种高效率PDC钻头，包括钻头体、均匀设置在钻头体上的6个刀翼、钻头体上端的喷嘴和钻头体下端的连接件，刀翼包括上刀翼和位于上刀翼下端的下刀翼，上刀翼上设置有两排切屑齿，每排切屑齿均有4个切屑齿，上刀翼与下刀翼不平行。申请号为201420508187.1的专利公开了一种PDC钻头，包括组那头基体、流道、喷嘴孔、刀翼和切屑齿，刀翼设置在钻头基体上，刀翼包括切屑部和保径部，刀翼的切屑部上设置有切屑齿，保径部与切屑部相连接；两个刀翼之间构成流道，喷嘴孔设置在钻头基体上，还包括保径齿和保径平躺齿，保径齿及保径平躺齿设置在保径部上；切屑齿主体为圆柱形，一端为圆弧面另一端为平面，切屑齿横向设置在刀翼的两端，平面一端朝向刀翼的外侧，圆弧面一端朝向刀翼的内侧，并部分潜入刀翼内；切屑齿焊接在刀翼上；还包括减震齿，减震齿为硬质合金，减震齿镶嵌在刀翼的侧面；保径齿设置在保径部的前端，保径齿的形状及安装方式与切屑齿相同；保径平躺齿设置在保径部的侧面；保径平躺齿为圆柱形，其一端面为圆弧面，另一端面为平面，保径平躺齿的纵向轴线与保径齿部的侧面垂直，保径平躺齿的圆弧面朝向保径的外侧，平面端镶嵌保径部内部。由于地层的软硬层分布不均匀，为了提高PDC钻头的钻井速度，现有技术中出现了组合式PDC钻头，通过大直径PDC钻头和小直径PDC钻头的共同作用来提高PDC钻头的钻进速度。例如申请号为200410036012.6的专利共公开了一种石油天然气钻井PDC钻头，包括钻头体(1)、主刀翼(3)、次刀翼(5)、大直径PDC切削件(2)、小直径PDC切削件(4)及喷嘴(6)，其特征在于主刀翼(3)和次刀翼(5)成对出现，且在钻头周向上相互隔开，大直径PDC切削件(2)固结在主刀翼(3)上，小直径PDC切削件(4)固结在次刀翼(5)上，大直径PDC切削件(2)的厚度和后倾角α2均小于小直径PDC切削件(4)的厚度和后倾角α1。虽然该石油天然气钻井PDC钻头能够提高钻进的速度，但是现有的PDC钻头不能够根据地层软硬的情况进行自动调整，从而导致PDC钻头钻进速度低。申请号为200910009190.2的专利公开了一种微取心PDC钻头，主要由钻头基体、刀翼、PDC切屑齿、喷嘴、流道和排屑槽组成，喷嘴安装在钻头基体上，刀翼固定在钻头基体上，PDC切屑齿布置在刀翼上，钻头中心区域没有布置PDC切削齿，钻头基体中心区域有一个允许钻头钻进时形成的微岩心进入的凹槽，该凹槽的一个侧面为斜平面，微岩心进入凹槽后与斜平面接触，与凹槽平滑连接为一体的大流道比其他流道深，大流道的轴向尺寸是随着钻头径向尺寸的增大而增大的，斜平面对着大流道；排屑槽在钻头径向上的宽度大于微岩心的直径。虽然该微取心PDC钻头在钻进的过程中能够形成微心岩，但是微心岩断裂后在重力的作用下会下落，下落的过程中由于PDC钻头高速的旋转会破损微心岩，还是不能获得比较完成的微心岩，不能满足地质上对岩石信息进行鉴定的要求。
技术实现思路
本技术为了解决现有PDC钻头不能根据地质软硬程度而调整导致钻进速度低以及因岩屑尺寸较小不能满足地质上对岩石信息进行鉴定要求的问题；而提供一种高效钻进的组合式取心PDC钻头，能够根据地层的软硬程度为调整PDC切削齿，从而提高钻进的速度。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种高效钻进的组合式取心PDC钻头，包括钻头基体，所述钻头基体上设置有保径齿、长刀翼和短刀翼，其特征在于，所述长刀翼和短刀翼相互间隔设置，所述钻头基体的中心区域设置有钻进时用于岩心进入的第一通孔，所述钻头基体上还设置有折断通孔和第二通孔，所述折断通孔的两端分别与第一通孔和第二通孔连通；所述折断通孔与第一通孔之间具有倾斜角度；所述长刀翼上分布有大直径PDC切削齿，所述短刀翼上分布有小直径PDC切削齿，所述长刀翼能够沿着钻头基体的轴线方向往复运动；所述钻头基体上开设有与钻头基体轴线方向相互平行的液压腔，所述长刀翼连接有能够在液压腔内滑动的活塞杆，所述液压腔的外围设置有多个均匀布置的限位槽，所述长刀翼上连接有一能够伸缩并与限位槽相互适配的活动销，所述活动销与钻头基体的轴线方向相互垂直。所述折断通孔和第二通孔的直径大于第一通孔的直径。所述钻头基体上开设有喷流孔，所述喷流孔倾斜的设置在钻头基体上。所述喷流孔倾斜的方向与钻头基体旋转的方向相反。所述长刀翼上设置有套设有活动销的密封腔体，所述活动销的一端伸入密封腔体内并且将密封腔体分为弹簧腔和活动腔，所述弹簧腔内安装有复位弹簧，所述活动腔经液压油管道与外部的液压系统连通。所述长刀翼上开设有导流通道，所述液压油管道一端与活动腔连通，所述液压油管道的另一端穿过导流通道与外部的液压系统连通。所述长刀翼上开设有与钻头基体的轴线方向相互平行的销孔，所述钻头基体上设置有与销孔相互适配的定位销。所述定位销与销孔之间、活动销与密封腔体之间以及活塞杆与液压腔之间均设置有密封结构。所述大直径PDC切削齿和小直径PDC切屑齿的呈圆锥柱状。所述嵌入在短刀翼上的小直径PDC切削齿端的直径小于裸露在短刀翼之外的小直径PDC切削齿的直径；所述嵌入在长刀翼上的大直径PDC切削齿端的直径小于裸露在长刀翼之外的大直径PDC切削齿的直径。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术的高效钻进的组合式取心PDC钻头，包括钻头基体，所述钻头基体上设置有保径齿、长刀翼和短刀翼，所述长刀翼和短刀翼相互间隔设置，所述钻头基体的中心区域设置有钻进时用于岩心进入的第一通孔，所述钻头基体上还设置有折断通孔和第二通孔，所述折断通孔的两端分别与第一通孔和第二通孔连通；所述折断通孔与第一通孔之间具有倾斜角度；所述长刀翼上分布有大直径PDC切削齿，所述短刀翼上分布有小直径PDC切削齿，所述长刀翼能够沿着钻头基体的轴线方向往复运动；所述钻头基体上开设有与钻头基体轴线方向相互平行的液压腔，所述长刀翼连接有能够在液压腔内滑动的活塞杆，所述液压腔的外围设置有多个均匀布置的限位槽，所述长刀翼上连接有一能够伸缩并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效钻进的组合式取心PDC钻头，包括钻头基体，所述钻头基体上设置有保径齿、长刀翼和短刀翼，其特征在于，所述长刀翼和短刀翼相互间隔设置，所述钻头基体的中心区域设置有钻进时用于岩心进入的第一通孔，所述钻头基体上还设置有折断通孔和第二通孔，所述折断通孔的两端分别与第一通孔和第二通孔连通；所述折断通孔与第一通孔之间具有倾斜角度；所述长刀翼上分布有大直径PDC切削齿，所述短刀翼上分布有小直径PDC切削齿，所述长刀翼能够沿着钻头基体的轴线方向往复运动；所述钻头基体上开设有与钻头基体轴线方向相互平行的液压腔，所述长刀翼连接有能够在液压腔内滑动的活塞杆，所述液压腔的外围设置有多个均匀布置的限位槽，所述长刀翼上连接有一能够伸缩并与限位槽相互适配的活动销，所述活动销与钻头基体的轴线方向相互垂直。

【技术特征摘要】
1. 一种高效钻进的组合式取心PDC钻头，包括钻头基体，所述钻头基体上设置有保径齿、长刀翼和短刀翼，其特征在于，所述长刀翼和短刀翼相互间隔设置，所述钻头基体的中心区域设置有钻进时用于岩心进入的第一通孔，所述钻头基体上还设置有折断通孔和第二通孔，所述折断通孔的两端分别与第一通孔和第二通孔连通；所述折断通孔与第一通孔之间具有倾斜角度；所述长刀翼上分布有大直径PDC切削齿，所述短刀翼上分布有小直径PDC切削齿，所述长刀翼能够沿着钻头基体的轴线方向往复运动；所述钻头基体上开设有与钻头基体轴线方向相互平行的液压腔，所述长刀翼连接有能够在液压腔内滑动的活塞杆，所述液压腔的外围设置有多个均匀布置的限位槽，所述长刀翼上连接有一能够伸缩并与限位槽相互适配的活动销，所述活动销与钻头基体的轴线方向相互垂直。2.根据权利要求1所述高效钻进的组合式取心PDC钻头，其特征在于，所述折断通孔和第二通孔的直径大于第一通孔的直径。3.根据权利要求1所述高效钻进的组合式取心PDC钻头，其特征在于，所述钻头基体上开设有喷流孔，所述喷流孔倾斜的设置在钻头基体上。4.根据权利要求3所述高效钻进的组合式取心PDC钻头，其特征在于，所述喷流孔倾斜的方向与钻头基体旋转的方向相反。5.根据权利要求1所述高效钻进的组...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占奎，
申请(专利权)人：沧州格锐特钻头有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13