连续后排齿PDC钻头制造技术

本发明专利技术涉及石油天然气、地热、物探等钻井设备技术领域，是一种连续后排齿PDC钻头，包括钻头本体和若干个设于钻头本体上的刀翼。本发明专利技术结构合理而紧凑，副切削齿前端和与其相邻位置的主切削齿后端固定连接，相邻的两个副切削齿均由前至后依次固定连接一起，增加布齿密度的同时，减少刀翼宽度，保证流道面积，为钻头的水道设置留下足够空间，后方的副切削齿能够增强前方的副切削齿或者主切削齿的支撑强度，有利于提高钻头切削齿的固齿可靠性和使用寿命，在前排切削齿损坏或磨损后，后排切削齿可以直接作为替补补充和辅助前排齿，从而增强钻头的持续钻进能力，提高钻头破岩钻进效率、可靠性和使用寿命，增强钻头持续钻进能力。增强钻头持续钻进能力。增强钻头持续钻进能力。

【技术实现步骤摘要】
连续后排齿PDC钻头


[0001]本专利技术涉及石油天然气、地热、物探等钻井设备
，是一种连续后排齿PDC钻头。

技术介绍

[0002]钻头性能直接关系到钻井的效率、质量、成本乃至安全。钻头虽小，却是钻井提速降本的重要工具。钻井提速降本中发挥着重要作用的PDC钻头（Polycrystalline Diamond Compact Bit，聚晶金刚石复合片钻头）已成为破岩主力，逐步取代了牙轮钻头。近80%的钻井进尺由PDC钻头完成，PDC钻头已在石油钻头市场占据主导地位。
[0003]虽然PDC钻头有许多优点而且使用广泛，但与其他钻头相比，PDC钻头在硬地层中的耐磨性不足。为了提高PDC钻头的耐磨性，一般都是增加布齿密度，以延长PDC钻头的使用寿命，常用的办法是采用双排、三排等多排齿的布齿结构。
[0004]现有采用多排布齿结构的PDC钻头，为保证前排齿的固接强度，往往在前后排齿之间设置一定的间距，前后排齿之间留有一定厚度的本体来支撑前排齿。但所设置的间距太小时，往往强度不够；间距太大将占据较大空间，受到钻头尺寸的限制，布齿困难。采用多齿排，会使钻头的刀翼过宽，钻头的流道过窄，井底流场和水力结构受限，钻进时的井底清洁和携岩性能影响明显，钻头泥包风险大，影响钻头破岩钻进效率和使用寿命，特别是在深井钻井中，地层硬度高，较小井眼尺寸的钻头问题更加突出。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种连续后排齿PDC钻头，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有多排布齿结构的PDC钻头存在的布齿困难、钻进时的井底清洁和携岩性能影响明显，钻头泥包风险大，影响钻头破岩钻进效率和使用寿命的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种连续后排齿PDC钻头，包括钻头本体和若干个设于钻头本体上的刀翼，每个刀翼外侧均间隔设置有若干个主切削齿，其中至少一个刀翼外侧还设有齿组，齿组包括若干个间隔设于刀翼外侧的连续齿，每个连续齿均包括至少一个沿主切削齿中心轴线且远离主切削齿切削端面设置于刀翼上的副切削齿，沿钻头本体钻进转动方向，每个最前方的副切削齿前端均和与其相邻位置的主切削齿后端固定连接，相邻的两个副切削齿均由前至后依次固定连接一起。
[0007]下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述每个连续齿均可包括至少两个副切削齿。
[0008]上述主切削齿的前倾角和副切削齿的前倾角可相同，并且介于10至27
°
之间。
[0009]上述主切削齿的中心轴线和主切削齿后方所有副切削齿的中心轴线均可共线，主切削齿的半径和所有副切削齿的半径由前至后依次增大，或者，主切削齿的中心轴线和主切削齿后方所有副切削齿的中心轴线均平行设置，并且相邻的两个中心轴线从前之后由下至上间隔设置，主切削齿的半径和所有副切削齿的半径由前至后依次减小。
[0010]上述主切削齿前端相对于刀翼的第一出露高度可小于最前方的副切削齿前端相对于刀翼的第二出露高度，并且第一出露高度与第二出露高度的差值不大于主切削齿半径的五分之一，相邻的两个副切削齿之间，前方副切削齿前端相对于刀翼的第三出露高度小于后方副切削齿前端相对于刀翼的第四出露高度，并且第三出露高度与第四出露高度的差值不大于前方副切削齿半径的五分之一。
[0011]上述位于最前方的副切削齿前端相对于主切削齿后端的第五出露高度可不小于最前方副切削齿半径的四分之一，相邻的两个副切削齿之间，后方副切削齿前端相对于前方副切削齿后端的第六出露高度不小于后方副切削齿半径的四分之一。
[0012]上述主切削齿前端最高点可比最前方副切削齿前端最高点高1至3毫米，相邻的两个副切削齿之间，前方副切削齿前端最高点比后方副切削齿前端最高点高1至3毫米。
[0013]上述刀翼上主切削齿形成的最大圆可为切削圆，副切削齿于切削圆的投影位于切削圆直径的三分之一与切削圆直径的二分之一之间的区域内。
[0014]本专利技术结构合理而紧凑，副切削齿前端和与其相邻位置的主切削齿后端固定连接，相邻的两个副切削齿均由前至后依次固定连接一起，增加布齿密度的同时，减少刀翼宽度，保证流道面积，为钻头的水道设置留下足够空间，后方的副切削齿能够增强前方的副切削齿或者主切削齿的支撑强度，有利于提高钻头切削齿的固齿可靠性和使用寿命，在前排切削齿损坏或磨损后，后排切削齿可以直接作为替补补充和辅助前排齿，从而增强钻头的持续钻进能力，提高钻头破岩钻进效率、可靠性和使用寿命，增强钻头持续钻进能力。
附图说明
[0015]附图1为实施例一的主视结构示意图。
[0016]附图2为附图1的俯视结构示意图。
[0017]附图3为实施例一的立体结构示意图。
[0018]附图4为实施例二的副切削齿的中心轴线和主切削齿的中心轴线平行设置的局部剖视结构示意图。
[0019]附图5为实施例二中副切削齿和主切削齿同轴设置的局部剖视结构示意图。
[0020]附图中的编码分别为：1为钻头本体，2为刀翼，3为主切削齿，4为副切削齿，
ɑ
为主切削齿的前倾角，β为副切削齿的前倾角，r1为主切削齿半径，r2为副切削齿半径，h1为第一出露高度，h2为第二出露高度，h3为第三出露高度，h4为第四出露高度，h5为第五出露高度，h6为第六出露高度。
具体实施方式
[0021]本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0022]在本专利技术中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
[0023]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步描述：实施例一：如附图1、2、3所示，该连续后排齿PDC钻头包括钻头本体1和若干个设于
钻头本体1上的刀翼2，每个刀翼2外侧均间隔设置有若干个主切削齿3，其中至少一个刀翼2外侧还设有齿组，齿组包括若干个间隔设于刀翼2上的连续齿，每个连续齿均包括至少一个沿主切削齿3中心轴线且远离主切削齿3切削端面设置于刀翼2外侧的副切削齿4，沿钻头本体1钻进转动方向，每个最前方的副切削齿4前端均和与其相邻位置的主切削齿3后端固定连接，相邻的两个副切削齿4均由前至后依次固定连接一起。
[0024]在使用过程中，每个最前方的副切削齿4前端和与其相邻位置的主切削齿3后端固定连接，相邻的两个副切削齿4均由前至后依次固定连接在一起，这样排齿结构紧凑，使得每个刀翼2上的副切削齿4和主切削齿3形成连续重叠布置，前后排齿之间无空间浪费，能最大限度地利用钻头空间，增加布齿密度的同时，减少刀翼2宽度，保证流道面积，为钻头的水道设置留下足够空间，后方的副切削齿4能够增强前方的副切削齿4或者主切削齿3的支撑强度，有利于提高钻头切削齿的固齿可靠性和使用寿命，刀翼2的的前排切削齿也能够直接保护后排切削齿，在前排切削齿有损坏或磨损后，后排切削齿可以直接作为替补补充和辅助前排齿，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续后排齿PDC钻头，包括钻头本体和若干个设于钻头本体上的刀翼，每个刀翼外侧均间隔设置有若干个主切削齿，其特征在于其中至少一个刀翼外侧还设有齿组，齿组包括若干个间隔设于刀翼外侧的连续齿，每个连续齿均包括至少一个沿主切削齿中心轴线且远离主切削齿切削端面设置于刀翼上的副切削齿，沿钻头本体钻进转动方向，每个最前方的副切削齿前端均和与其相邻位置的主切削齿后端固定连接，相邻的两个副切削齿均由前至后依次固定连接一起。2.根据权利要求1所述的连续后排齿PDC钻头，其特征在于每个连续齿均包括至少两个副切削齿；或/和，主切削齿的前倾角和副切削齿的前倾角相同，并且介于10至27
°
之间。3.根据权利要求2所述的连续后排齿PDC钻头，其特征在于主切削齿的中心轴线和主切削齿后方所有副切削齿的中心轴线均共线，主切削齿的半径和所有副切削齿的半径由前至后依次增大，或者，主切削齿的中心轴线和主切削齿后方所有副切削齿的中心轴线均平行设置，并且相邻的两个中心轴线从前之后由下至上间隔设置，主切削齿的半径和所有副切削齿的半径由前至后依次减小。4.根据权利要求2或3所述的连续后排齿PDC钻头，其特征在于主切削齿前端相对于刀翼的第一出露高度小于最前方的副切削齿前端相对于刀翼的第二出露高度，并且第一出露高度与第二出露高度的差值不大于主切削齿半径的五分之一，相邻的两个副切削齿之间，前方副切削齿前端相对于刀翼的第三出露高度小于后方副切削齿前端相对于刀翼的第四出露高度，并且第三出露高度与第四出露高度的差值不大于前方副切削齿半径的五分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张武涛，陈炼，谢正森，武智，李浪，李明，朱玉锋，
申请(专利权)人：中国石油集团西部钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：