一种长寿命模块切削齿及采用该切削齿的PDC钻头制造技术

本发明专利技术公开了一种长寿命模块切削齿及采用该切削齿的PDC钻头，包括有钻头体，刀翼、水眼和切削齿；所述切削齿固结在刀翼上，所述切削齿至少有一颗为由中心齿、轴套和弹性元件组成的模块齿；所述中心齿由金刚石层和基体组成，其特征在于：所述金刚石层端面沿周向分布有3D棘牙，在中心齿和轴套之间设置有弹性元件和限位装置。在PDC钻头破岩钻进时，一方面切削载荷通过3D棘牙能够推动中心齿周向旋转，另一方面与弹性元件还能形成弹性互动。其有益效果：弹性元件能够发挥缓冲吸振作用，预防金刚石层发生过载冲击破损；金刚石层的3D棘牙特征能够以犁削方式破岩，提高钻头钻进能效；中心齿的周向旋转能力还能够使切削刃均匀磨损，大大提高钻头使用寿命。

A kind of long life module cutting teeth and PDC bit adopting the cutting teeth

【技术实现步骤摘要】
一种长寿命模块切削齿及采用该切削齿的PDC钻头
本专利技术属于石油天然气钻探工程、矿山工程、地质钻探、隧道工程、水文等技术设备领域，具体涉及一种具有缓冲吸振结构的长寿命模块切削齿，以及采用该切削齿的PDC钻头。
技术介绍
钻头是钻井过程中直接与岩石接触并通过切削、冲击等作用破碎岩石的工具。PDC(PolycrystallineDiamondCompact——聚晶金刚石复合片)钻头作为现有钻头技术中的重要一个种类，在钻井、地质乃至建筑工程中的应用越来越广泛。PDC钻头以切削形式破岩，在钻头中心线和井眼中心线重合的理想工作条件下，其上切削齿在井底产生的切削轨迹为同心圆环带。对于常规PDC钻头而言，由于破岩过程中切削齿持续刮切岩石，使得岩石和钻头之间产生连续的摩擦，在热磨损的作用下，切削齿将逐渐变钝。在钻头钻进初期，切削齿磨损量少，齿刃与岩石的接触区域小，切削比压大，机械钻速高；随着磨损量逐渐增加，齿刃与岩石接触区域增加，比压减小，机械钻速逐步降低，直至钻头失效。此外，地层岩石越硬，切削齿侵入岩石难度越高，而使切削齿维持对井底岩石的有效侵入是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长寿命模块切削齿及采用该切削齿的PDC钻头，包括有钻头体(1)，刀翼(2)、水眼(3)和切削齿(4)，所述刀翼(2)延伸自钻头体(1)，在刀翼(2)底部的钻头体(1)上设置有贯通的水眼(3)；所述切削齿(4)固结在刀翼(2)上，其中至少有一颗所述切削齿(4)为由中心齿(51)、轴套(52)和弹性元件(53)组成的模块齿(5)；所述中心齿(51)由金刚石层(511)和基体(512)组成，其特征在于：所述金刚石层(511)端面沿周向分布有3D棘牙(6)，在中心齿(51)和轴套(52)之间设置有弹性元件(53)和限位装置(7)，所述模块齿(5)固结在PDC钻头的刀翼(2)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种长寿命模块切削齿及采用该切削齿的PDC钻头，包括有钻头体(1)，刀翼(2)、水眼(3)和切削齿(4)，所述刀翼(2)延伸自钻头体(1)，在刀翼(2)底部的钻头体(1)上设置有贯通的水眼(3)；所述切削齿(4)固结在刀翼(2)上，其中至少有一颗所述切削齿(4)为由中心齿(51)、轴套(52)和弹性元件(53)组成的模块齿(5)；所述中心齿(51)由金刚石层(511)和基体(512)组成，其特征在于：所述金刚石层(511)端面沿周向分布有3D棘牙(6)，在中心齿(51)和轴套(52)之间设置有弹性元件(53)和限位装置(7)，所述模块齿(5)固结在PDC钻头的刀翼(2)上。


2.如权利要求1所述的一种长寿命模块切削齿及采用该切削齿的PDC钻头，其特征在于：所述金刚石层(511)端面沿周向分布有锯齿状3D棘牙(6)，所述弹性元件(53)为碟簧，并且在所述中心齿(51)和轴套(52)间设置的限位装置(7)为卡簧或半圆键。


3.如权利要求1、2所述的一种长寿命模块切削齿及采用该切削齿的PDC钻头，其特征在于：所述轴套(52)为通孔式结构，所述弹性元件(53)设置在靠近金刚石层(511)的一侧，所述限位装置(7)设置在相对于金刚石层(511)的另外一侧。


4.如权利要求1所述的一种长寿命模块切削齿及采用该切削齿的PDC钻头，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：任海涛，张灯，杨迎新，田海萍，周春晓，张春亮，
申请(专利权)人：西南石油大学，成都为一石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51