一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，涉及钻头技术领域。该适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，包括钻头钢体，所述钻头钢体采用两端连通的中空圆柱形结构，所述钻头钢体的一端设有三翼切削齿槽，所述切削齿槽分为外切削齿槽与内切削齿槽，所述切削齿槽另一侧设有抗扭矩后衬，所述切削齿槽内设置有多个并排的切削齿，所述切削齿分为外切削齿与内切削齿，所述钻头钢体一端的中心设有圆形水口。采用本发明专利技术技术方案解决了现有PDC无心钻头在钻进砂泥岩地层的过程中钻井液冲刷不畅，致使岩屑堆积、进尺缓慢等不利于实际生产的问题，且该钻头结构简单，加工难度低，有利于提高钻探生产中的经济效益。有利于提高钻探生产中的经济效益。有利于提高钻探生产中的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法


[0001]本专利技术涉及钻头
，具体为一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法。

技术介绍

[0002]无心钻进在地质钻进过程中是非常重要的一环，尤其是在矿产资源普查，油气开采等领域应用普遍。然而在实际生产过程中在钻遇砂泥岩地层常常会遇到进尺缓慢、钻速过快导致烧钻等问题。而这些现象大多是泥砂包裹钻头、钻井液流通不畅等原因导致的。因此如今对性能更好的、使用寿命更长的适用于砂泥岩地层的PDC无心钻头的需求是十分迫切的。而为了达到以上目的，目前的解决方案有提高材料性能来提高钻头使用寿命与切削地层能力、以及增加水口或是改变水口排布等的方式加强钻井液对孔底的冲洗。但改变材料性能会增加钻头加工成本，而对水口的增加或是改变排布方式不会解决泥砂堵住部分水口导致的钻头部分钻井液冲刷不畅，最终发生泥砂包裹钻头或是烧钻的现象，不利于提高砂泥岩地层中钻进的进尺速度，且加工但上述方法加工步骤多，不利于实际生产。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，解决了现有PDC无心钻头在钻进砂泥岩地层的过程中钻井液冲刷不畅，致使岩屑堆积、泥砂包裹钻头、进尺缓慢等不利于实际生产的问题，且该钻头结构简单，加工难度低的问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，包括钻头钢体，所述钻头钢体采用两端连通的中空圆柱形结构，所述钻头钢体的一端设有三翼切削齿槽；
[0007]所述切削齿槽分为外切削齿槽与内切削齿槽，所述切削齿槽另一侧设有抗扭矩后衬，所述切削齿槽内设置有多个并排的切削齿，所述切削齿分为外切削齿与内切削齿；
[0008]所述钻头钢体一端的中心设有圆形水口，所述钻头钢体一端外侧设置有外水槽，所述切削齿槽之间设置有内水槽，所述内水槽通过偏心结构形成扇叶状结构，所述内水槽与切削齿间有间隔，所述钻头钢体一端的三翼切削齿槽外侧设置有保径条槽，所述保径条槽内嵌有保径条。
[0009]优选的，所述外切削齿排列成平行于钻头钢体一端平面半径的偏心结构。
[0010]优选的，所述内切削齿排列成与水口同心的结构。
[0011]优选的，所述外切削齿槽与钻头钢体一端平面半径间形成间隔α。
[0012]优选的，所述外切削齿纵向平面与钻头钢体一端平面半径间形成间隔β，β＜α。
[0013]优选的，所述圆形水口、内水槽与外水槽构成水路。
[0014]优选的，所述水路为扇叶状结构。
[0015]优选的，所述内水槽与切削齿间形成纵向间隔γ。
[0016]优选的，所述内切削齿间应有一定微小间隔。
[0017]优选的，一种适用于砂泥岩地层的PDC无心钻头制作方法，具体包括如下步骤：
[0018]S1、钻头钢体的车床加工
[0019]利用车床加工钢体内外壁，形成一个内部中空，一端开口，另一端有小开口作为水口，外部形成两种不同半径，中间有过渡层的柱体结构；
[0020]S2、钻头钢体的铣床加工
[0021]利用铣床加工出内水槽、保径条槽、外切削齿槽、内切削齿槽，此部分可以采用数控机床，通过向数控机床输入钢体模型完成加工；
[0022]S3、钻头钢体线切割加工
[0023]在线切割加工床上进行线切割加工的钢体外侧壁的外水槽；
[0024]S4、石墨模具的加工
[0025]加工形成一个三个条状石墨模具，所述石墨模具高为γ，宽为α，长为切削齿排列长度；
[0026]S5、切削齿与保径条的焊接
[0027]将加工成型的石墨模具分别放置于内水槽上，紧贴外切削齿槽底部，将切削齿分别装配于切削齿槽内，将保径条装配于保径条槽内，对切削齿、保径条进行高频焊接，待钻头钢体冷却后，取下石墨模具；
[0028]S6、钻头钢体的再加工
[0029]内壁螺纹加工至设计需要；
[0030]S7、钻头钢体的深加工
[0031]除去钻头钢体表面的氧化层，在磨床上进行精加工。
[0032](三)有益效果
[0033]本专利技术提供了一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法。具备以下有益效果：
[0034]本专利技术提供了一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，本专利技术适用于砂泥岩地层钻进，提高了钻头的使用寿命，增加了切削齿长度与宽度，增加了钻头的使用寿命与切削地层的能力，并且形成的扇叶状结构的水路可以辅助钻井液循环，避免泥砂堆积孔底，同时结构易于加工，在无心钻进砂泥岩地层的过程中，可以提高入岩速度，加快进尺，并更有利于泥浆循环，不但可以大幅度提高钻头的工作效率，亦可节约钻进成本。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的PDC无心钻头的轴侧视图；
[0036]图2为本专利技术的PDC无心钻头的主视图；
[0037]图3为本专利技术是图2中A
‑
A的剖视图；
[0038]图4为本专利技术剖面图。
[0039]其中，1、钻头钢体；2、外切削齿；3、内切削齿；4、保径条；5、抗扭矩后衬；6、水口；7、内水槽；8、外水槽；9、保径条槽；10、内切削齿槽；11、外切削齿槽。
具体实施方式
[0040]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。
[0041]实施例：
[0042]如图1
‑
4所示，本专利技术实施例提供一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，包括钻头钢体1，钻头钢体1采用两端连通的中空圆柱形结构，钻头钢体1的一端设有三翼切削齿槽；
[0043]切削齿槽分为外切削齿槽11与内切削齿槽10，切削齿槽另一侧设有抗扭矩后衬5，切削齿槽内设置有多个并排的切削齿，切削齿分为外切削齿2与内切削齿3，外切削齿2排列为偏心结构形成扇叶状，切削齿材料为金刚石复合片；
[0044]钻头钢体1一端的中心设有圆形水口6，钻头钢体1一端外侧设置有外水槽8，切削齿槽之间设置有内水槽7，内水槽7通过偏心结构形成扇叶状结构，内水槽7与切削齿间有间隔，水口6正上端的内切削齿3与钢体一端平面成45
°
夹角，钻头钢体1一端的三翼切削齿槽外侧设置有保径条槽9，保径条槽9内嵌有保径条4，保径条4材料为金刚石复合片。
[0045]外切削齿2排列成平行于钻头钢体1一端平面半径的偏心结构，可以增加切削齿排列长度，并通过抗扭矩后衬5形成扇叶状结构，内切削齿3排列成与水口6同心的结构，可以使水口6部分的地层岩石得到充分切削，外切削本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，包括钻头钢体(1)，其特征在于：所述钻头钢体(1)采用两端连通的中空圆柱形结构，所述钻头钢体(1)的一端设有三翼切削齿槽；所述切削齿槽分为外切削齿槽(11)与内切削齿槽(10)，所述切削齿槽另一侧设有抗扭矩后衬(5)，所述切削齿槽内设置有多个并排的切削齿，所述切削齿分为外切削齿(2)与内切削齿(3)；所述钻头钢体(1)一端的中心设有圆形水口(6)，所述钻头钢体(1)一端外侧设置有外水槽(8)，所述切削齿槽之间设置有内水槽(7)，所述内水槽(7)通过偏心结构形成扇叶状结构，所述内水槽(7)与切削齿间有间隔，所述钻头钢体(1)一端的三翼切削齿槽外侧设置有保径条槽(9)，所述保径条槽(9)内嵌有保径条(4)。2.根据权利要求1所述的一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，其特征在于：所述外切削齿(2)排列成平行于钻头钢体(1)一端平面半径的偏心结构。3.根据权利要求1所述的一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，其特征在于：所述内切削齿(3)排列成与水口(6)同心的结构。4.根据权利要求1所述的一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，其特征在于：所述外切削齿槽(11)与钻头钢体(1)一端平面半径间形成间隔α。5.根据权利要求1所述的一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，其特征在于：所述外切削齿(2)纵向平面与钻头钢体(1)一端平面半径间形成间隔β，β＜α。6.根据权利要求1所述的一种适用于砂泥岩地层的pdc无心钻头及其制作方法，其特征在于：所述圆形水口(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祺斌，王琳，晋少东，赵博，刘忠存，孙晓峰，吴祥良，周建平，张展学，
申请(专利权)人：中核内蒙古矿业投资有限公司，
类型：发明
国别省市：