一种异形齿PDC钻头制造技术

一种异形齿PDC钻头，属于一种石油、地质用的回转钻进钻头，特别涉及一种异形齿特殊结构的钻头。它包括钻头本体和接头，钻头本体由多个刀翼和规径组成，在刀翼上还钎焊PDC异形齿，PDC异形齿是在基体上设置金刚石层，金刚石层垂直于各自的法线方向设置；金刚石层形成有前隆棱脊和后隆棱脊以及尖角。本实用新型专利技术具有的有益效果是：PDC异形齿的金刚石层垂直于各自的法线方向安装，使得金刚石层可以全部参与切削，钻头具有更强的抗研磨性能，提高钻头寿命；它还改变了金刚石层的受力方式，可以成倍地提高钻头轴向的抗冲击能力，减少了跳钻、顿钻对钻头造成损坏的可能。

A PDC bit with irregular teeth

The utility model relates to a PDC bit with special shaped teeth, which belongs to a rotary drilling bit for petroleum and geological purposes, in particular to a bit with special structure of special shaped teeth. It includes a bit body and a joint. The bit body is composed of a plurality of cutting wings and a gauge diameter. PDC shaped teeth are brazed on the cutting wings. PDC shaped teeth are diamond layers arranged on the substrate, and the diamond layers are arranged perpendicular to their normal directions; the diamond layers are formed with a front ridge, a back ridge and a sharp angle. The utility model has the advantages that: the diamond layer of PDC special-shaped teeth is installed perpendicular to their normal direction, so that the diamond layer can participate in cutting completely, the drill bit has stronger anti abrasion performance, and improves the life of the drill bit; it also changes the stress mode of the diamond layer, which can increase the anti impact ability of the drill bit in the axial direction, and reduces the effect of drilling skipping and stopping on the drill bit Possible damage.

【技术实现步骤摘要】
一种异形齿PDC钻头
本技术属于一种石油、地质用的回转钻进钻头，特别涉及一种异形齿特殊结构的钻头。
技术介绍
目前，在石油、地质勘探等领域进行钻井作业中，使用PDC齿作为切削齿的回转钻进钻头(简称PDC钻头)应用很广泛。PDC钻头具有机械钻速高，钻头进尺寿命长等优点。但是也存在以下问题：1、在塑性泥岩、页岩地层钻进中，地层具有很强的塑性，通俗的叫法就是“橡皮地层”，常规PDC钻头和牙轮钻头都不能有效的克服该地层，存在机械钻速极低，甚至完全打不动的情况，目前是一大难点。2、在研磨型极强的石英砂岩地层钻进中，常规PDC钻头上的PDC齿，金刚石层只有30～40％可参与地层切削，导致单只PDC钻头进尺少，多次起下钻，严重影响钻井周期，加大钻井成本。目前在研磨型极强的石英砂岩地层一般采用孕镶钻头钻进，采用孕镶钻头要求配合涡轮钻具使用，由于涡轮钻具要求固相含量低的泥浆，常规泥浆不能满足要求，必须更换泥浆体系，这些都会大量增加钻井成本。
技术实现思路
本技术要解决的问题就是针对上述现有技术存在的缺点，提供一种既能在塑性泥岩、页岩地层中快速钻进，又能在研磨型砂岩地层钻进中有足够寿命的PDC钻头。其技术方案如下：它包括钻头本体和接头，钻头本体安装在接头上，钻头本体由多个刀翼和规径组成，刀翼上钎焊PDC齿。其关键技术是在刀翼上还钎焊PDC异形齿，PDC异形齿是在基体上设置金刚石层，金刚石层垂直于各自的法线方向设置；金刚石层左右两侧向下倾斜形成对称斜坡，对称斜坡相交形成中分线，金刚石层前后两侧向下倾斜形成非对称的前倾斜面和后倾斜面，前倾斜面形成快速隆起的前隆棱脊，后倾斜面形成缓慢下降的后隆棱脊，前倾斜面和后倾斜面相交形成棱脊线，中分线与棱脊线相交部位形成尖角。所述对称斜坡的夹角a为120°～160°。所述前隆棱脊和后隆棱脊形成夹角b，夹角b为80°～160°。所述前隆棱脊与地层形成夹角c，夹角c为50°～80°。所述后隆棱脊与地层形成夹角d，夹角d为10°～40°。所述夹角c大于夹角d10°～40°所述PDC异形齿的直径X为10～20mm。所述棱脊线中点与前隆棱脊的起点的距离Y为3～10mm。所述钻头刀翼数为4～7刀翼。与现有技术相比，本技术具有的有益效果是：1、PDC异形齿的金刚石层垂直于各自的法线方向安装，有以下优势：a、金刚石层全部裸露在刀翼表面，使得金刚石层可以全部参与切削，与常规钻头PDC齿金刚石层30％～40％参与切削相比，本技术钻头具有更强的抗研磨性能，提高钻头寿命；b、改变了金刚石层的受力方式，可以成倍地提高钻头轴向的抗冲击能力，减少了跳钻、顿钻对钻头造成损坏的可能。以上优势能保证该PDC钻头在研磨型石英砂岩地层的钻进中有足够的寿命。2、PDC异形齿的中分线与棱脊线相交部位形成尖角，让该PDC钻头更容易压入地层(在相同钻压下，与常规PDC齿切削地层时截面是圆形相比，PDC异形齿有更大的比压)。3、PDC异形齿靠前隆棱脊破碎岩石，其截面是尖的，常规PDC齿破碎岩石，其截面是一个圆形平面，显然尖型比平面更容易破坏地层，在塑性泥岩、页岩地层钻进中，有更快的机械钻速。附图说明：图1，是本技术结构示意图；图2，是图1A向视图；图3，是本技术PDC异形齿结构示意图；图4，是图3B向视图；图5，是图4C向视图；图6，是图4D向视图；图7，是本技术PDC异形齿工作状态示意图；图8，是本技术PDC异形齿法线位置图。具体实施方式：参见图1～图8，本技术包括钻头本体和接头4，钻头本体安装在接头4上，钻头本体由多个刀翼5和规径3组成，刀翼5上钎焊PDC齿2。其关键技术是在刀翼5上还钎焊PDC异形齿1，PDC异形齿1是在基体1.2上设置金刚石层1.1，金刚石层1.1垂直于各自的法线1.9方向设置；金刚石层1.1左右两侧向下倾斜形成对称斜坡1.7，对称斜坡相交形成中分线1.8，金刚石层1.1前后两侧向下倾斜形成非对称的前倾斜面和后倾斜面，前倾斜面形成快速隆起的前隆棱脊1.4，后倾斜面形成缓慢下降的后隆棱脊1.6，前倾斜面和后倾斜面相交形成棱脊线1.5，中分线1.8与棱脊线1.5相交部位形成尖角1.3。所述对称斜坡1.7的夹角a为120°～160°。所述前隆棱脊1.4和后隆棱脊1.6形成夹角b，夹角b为80°～160°。所述前隆棱脊1.4与地层6形成夹角c，夹角c为50°～80°。所述后隆棱脊1.6与地层6形成夹角d，夹角d为(180°-b°-c°)，一般10°～40°。所述夹角c大于夹角d10°～40°所述PDC异形齿1的直径X为10～20mm。所述棱脊线1.5中点与前隆棱脊1.4的起点的距离Y为3～10mm。所述钻头刀翼数为4～7刀翼。图7中箭头方向是钻头的切削方向。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异形齿PDC钻头，包括钻头本体和接头(4)，钻头本体安装在接头(4)上，钻头本体由多个刀翼(5)和规径(3)组成，刀翼(5)上钎焊PDC齿(2)，其特征是在刀翼(5)上还钎焊PDC异形齿(1)，PDC异形齿(1)是在基体(1.2)上设置金刚石层(1.1)，金刚石层(1.1)垂直于各自的法线(1.9)方向设置；金刚石层(1.1)左右两侧向下倾斜形成对称斜坡(1.7)，对称斜坡相交形成中分线(1.8)，金刚石层(1.1)前后两侧向下倾斜形成非对称的前倾斜面和后倾斜面，前倾斜面形成快速隆起的前隆棱脊(1.4)，后倾斜面形成缓慢下降的后隆棱脊(1.6)，前倾斜面和后倾斜面相交形成棱脊线(1.5)，中分线(1.8)与棱脊线(1.5)相交部位形成尖角(1.3)。

【技术特征摘要】
1.一种异形齿PDC钻头，包括钻头本体和接头(4)，钻头本体安装在接头(4)上，钻头本体由多个刀翼(5)和规径(3)组成，刀翼(5)上钎焊PDC齿(2)，其特征是在刀翼(5)上还钎焊PDC异形齿(1)，PDC异形齿(1)是在基体(1.2)上设置金刚石层(1.1)，金刚石层(1.1)垂直于各自的法线(1.9)方向设置；金刚石层(1.1)左右两侧向下倾斜形成对称斜坡(1.7)，对称斜坡相交形成中分线(1.8)，金刚石层(1.1)前后两侧向下倾斜形成非对称的前倾斜面和后倾斜面，前倾斜面形成快速隆起的前隆棱脊(1.4)，后倾斜面形成缓慢下降的后隆棱脊(1.6)，前倾斜面和后倾斜面相交形成棱脊线(1.5)，中分线(1.8)与棱脊线(1.5)相交部位形成尖角(1.3)。2.根据权利要求1所述一种异形齿PDC钻头，其特征是对称斜坡(1.7)的夹角a为120°～...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋跃，彭静涛，
申请(专利权)人：四川川石金刚石钻头有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51