一種流道表面具有凸包的抗泥包pdc鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，包括鉆頭本體，該鉆頭本體下部設(shè)有聯(lián)接鉆桿的螺紋接頭，上部設(shè)有若干刀翼，刀翼之間的溝槽形成鉆頭的流道槽，所述流道槽表面設(shè)有至少兩個(gè)凸包。本實(shí)用新型能明顯減小巖屑在流道槽的粘著，防止流道堵塞，達(dá)到抗泥包的目的，從而提高鉆頭鉆進(jìn)效率，降低鉆井成本。
【專利說明】 一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油天然氣、礦山工程、建筑基礎(chǔ)工程施工、地質(zhì)、水文等鉆探設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]PDC鉆頭是一種利用聚晶金剛石復(fù)合片(即roc齒，亦簡(jiǎn)稱切削齒或齒)對(duì)巖石產(chǎn)生刮切或剪切作用破巖的鉆頭，是現(xiàn)今鉆井工程中使用的主要破巖工具之一，特別是在中軟地層的鉆進(jìn)中PDC鉆頭使用得最多。為了使鉆頭的切削結(jié)構(gòu)和水力結(jié)構(gòu)達(dá)到更好的工作效果，在設(shè)計(jì)、制造鉆頭時(shí)，通常按照一定的規(guī)律將PDC齒分成若干組，同組的roc齒固結(jié)在同一個(gè)齒座上，每個(gè)齒座以及分布于其上的PDC齒構(gòu)成一個(gè)切削結(jié)構(gòu)單元，此單元稱為刀翼(齒座為刀翼體)。刀翼之間的溝槽就形成了鉆頭的流道槽。流道槽主要是便于鉆井流體攜帶巖屑從井底排出。
[0003]PDC鉆頭在較快鉆進(jìn)或快速鉆進(jìn)時(shí)，特別是在遇到軟泥巖地層、易吸水膨脹的地層或軟硬交錯(cuò)的地層時(shí)，巖屑量較大，巖屑容易粘附并逐漸聚結(jié)在鉆頭的流道表面，阻塞流道，形成泥包。鉆頭泥包會(huì)使鉆頭的鉆巖能力顯著下降，而且使切削齒難以有效冷卻，齒的磨損速度加劇，導(dǎo)致鉆速降低，鉆頭使用壽命縮短。泥包嚴(yán)重時(shí)，鉆頭基本無鉆進(jìn)能力，無法形成明顯進(jìn)尺，此時(shí)需起下鉆更換鉆頭，這將明顯降低鉆井效率，增加鉆井成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，解決了 PDC鉆頭抗泥包問題，從而提高鉆井效率，降低鉆井成本。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，包括鉆頭本體，該鉆頭本體下部設(shè)有聯(lián)接鉆桿的螺紋接頭，上部設(shè)有若干刀翼，刀翼之間的溝槽形成鉆頭的流道槽，所述流道槽表面設(shè)有至少兩個(gè)凸包。
[0007]作為優(yōu)選，所述凸包為球冠狀，這種形狀方便加工，抗泥包效果好。
[0008]作為優(yōu)選，所述流道槽表面設(shè)有大小不一的凸包，且大的凸包直徑范圍為8_16mm，小的凸包直徑范圍為2-10mm。
[0009]上述對(duì)于凸包直徑范圍的選取，基于以下原因:若凸包太大，凸包占據(jù)流道槽的區(qū)域大，不利于潤(rùn)滑液的儲(chǔ)存及潤(rùn)滑效果的發(fā)揮；若凸包太小，會(huì)使加工難度增大。
[0010]作為優(yōu)選，大小不同的凸包交錯(cuò)布置，這種布置形式構(gòu)成凸包交錯(cuò)區(qū)域，易于對(duì)巖屑或巖屑團(tuán)破碎分解，防泥包效果更好。
[0011]作為優(yōu)選，刀翼前側(cè)面的流道槽表面設(shè)有凸包。PDC鉆頭刮切破巖時(shí)首先經(jīng)過刀翼前側(cè)面，所以在此處設(shè)置凸包，相比其他地方，能明顯減小巖屑的前期粘附。
[0012]作為優(yōu)選，流道槽底面設(shè)有凸包。流道槽底面為巖屑集聚最多的地方，所以在此處設(shè)置凸包，能有效阻止巖屑集聚及整個(gè)流道槽被堵塞。[0013]作為優(yōu)選，刀翼后側(cè)面的流道槽表面設(shè)有凸包。
[0014]本發(fā)明創(chuàng)造的思路來源于生活在土壤中或者棲息于地洞中的動(dòng)物的降阻抗粘附的體表。為了減少泥土的粘附，某些動(dòng)物的體表從宏觀上呈現(xiàn)幾何非光滑的體表特征，如蜣螂、螻蛄、穿山甲等動(dòng)物的非光滑體表。這些動(dòng)物的體表在黏濕土壤中具有降阻抗粘附效果，其體表呈現(xiàn)出典型的非光滑特征，降阻抗粘附效果非常明顯。
[0015]PDC鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，鉆井液流體攜帶巖屑從流道槽表面運(yùn)移，巖屑與流道槽表面接觸。如果流道槽表面為光滑表面，巖屑量較大時(shí)，運(yùn)移任務(wù)量大，巖屑易于粘附在流道槽表面形成巖屑團(tuán)，使流道不暢通，巖屑運(yùn)移困難，甚至堵塞流道形成泥包。
[0016]本實(shí)用新型PDC鉆頭的流道槽表面設(shè)有凸包，表面不光滑，表面類似于動(dòng)物體表的凸包狀，此種表面結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生防巖屑粘附的效果，其原因在于:1.流道槽表面的凸包能減小巖屑與流道槽接觸的面積，從而減少巖屑在流道槽表面的粘附；2.凸包與流道槽表面形成的拐角區(qū)內(nèi)，能儲(chǔ)存潤(rùn)滑液(鉆井液)，能對(duì)從流道槽表面流過的巖屑起潤(rùn)滑作用，使巖屑與流道槽表面的粘附力和摩擦力大大下降；3.凸包對(duì)巖屑有翹離作用，易使巖屑脫離流道表面；4.流道槽表面凸起的凸包具有碎屑、斷屑的作用，當(dāng)巖屑(團(tuán))流經(jīng)凸包時(shí)，凸起的凸包使巖屑翹離流道表面時(shí)，在翹離力的作用下能使巖屑(團(tuán))破碎或折斷，使巖屑難以附著和成型(團(tuán))。因此，本實(shí)用新型能明顯減少或防止巖屑在流道槽表面的附著、堆積，防止流道堵塞及鉆頭泥包，從而提高鉆頭的鉆進(jìn)效率，降低鉆井成本。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于:能明顯減小巖屑在流道槽的粘著，防止流道堵塞，達(dá)到抗泥包的目的，從而提高鉆頭鉆進(jìn)效率，降低鉆井成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1的俯視圖；
[0020]圖3是巖屑經(jīng)過凸包時(shí)的示意圖；
[0021]圖4是實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7是實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖8是實(shí)施例六的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0027]實(shí)施例一
[0028]參見圖1至圖3，一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，包括鉆頭本體1，該鉆頭本體I下部設(shè)有聯(lián)接鉆桿的螺紋接頭2，上部設(shè)有若干刀翼3，刀翼3之間的溝槽形成鉆頭的流道槽4，所述流道槽4表面設(shè)有至少兩個(gè)凸包5。
[0029]參見圖3，當(dāng)攜帶巖屑6的鉆井液(潤(rùn)滑液)7從流道槽4流過時(shí)，流道槽4表面的凸包5能減少巖屑6與流道槽4接觸的面積，能減少巖屑6在流道槽4表面的粘附。凸包5與流道槽4表面形成的拐角區(qū)內(nèi)，能儲(chǔ)存潤(rùn)滑液7 (鉆井液)，其能對(duì)從流道槽4表面流過的巖屑6起潤(rùn)滑作用，使巖屑6與流道槽4表面的粘附力和摩擦力大大下降。凸包5對(duì)巖屑6有翹離作用，易使巖屑團(tuán)非常容易脫離流道表面。進(jìn)一步，流道槽4表面凸起的凸包5具有碎屑、斷屑的作用，當(dāng)巖屑(團(tuán))流經(jīng)凸包5時(shí)，凸起的凸包5使巖屑翹離流道表面，在翹離力的作用下能使巖屑(團(tuán))破碎或折斷，使巖屑難以附著和成型(團(tuán))。因此，本實(shí)用新型能明顯減少或防止巖屑6在流道槽4表面的附著、堆積，防止流道堵塞及鉆頭泥包，從而提高鉆頭的鉆進(jìn)效率，降低鉆井成本。
[0030]實(shí)施例二
[0031]參見圖4，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于，所述凸包5為球冠狀，這種形狀方便加工，抗泥包效果好。
[0032]實(shí)施例三
[0033]參見圖5，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于，所述流道槽4表面設(shè)有大小不一的凸包5，且大的凸包5直徑范圍為8-16皿1，小的凸包5直徑范圍為2-10mm。
[0034]進(jìn)一步，所述大小不同的凸包5交錯(cuò)布置，這種布置形式構(gòu)成凸包交錯(cuò)區(qū)域，易于對(duì)巖屑或巖屑團(tuán)破碎分解，防泥包效果更好。
[0035]實(shí)施例四
[0036]參見圖6，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于，僅在刀翼前側(cè)面31的流道槽4表面設(shè)有凸包5。PDC鉆頭刮切的巖屑首先經(jīng)過刀翼前側(cè)面31，所以在此處設(shè)置凸包5相比其他地方，能明顯減小巖屑在流道槽的先期附著與堆積。
[0037]實(shí)施例五
[0038]參見圖7，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于，僅在流道槽底面41設(shè)有凸包5。流道槽4底面為巖屑集聚最多的地方，所以在此處設(shè)置凸包5能有效阻止巖屑集聚及整個(gè)流道槽被堵塞。
[0039]實(shí)施例六
[0040]參見圖8，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于，僅在刀翼后側(cè)面32的流道槽4表面設(shè)有凸包5。
[0041]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，包括鉆頭本體，該鉆頭本體下部設(shè)有聯(lián)接鉆桿的螺紋接頭，上部設(shè)有若干刀翼，刀翼之間的溝槽形成鉆頭的流道槽，其特征在于:所述流道槽表面設(shè)有至少兩個(gè)凸包。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:所述凸包為球冠狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:所述流道槽表面設(shè)有大小不一的凸包，且大的凸包直徑范圍為8-16mm，小的凸包直徑范圍為2-10臟。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:大小不同的凸包交錯(cuò)布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:刀翼前側(cè)面的流道槽表面設(shè)有凸包。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:流道槽底面設(shè)有凸包。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，其特征在于:刀翼后側(cè)面的流道槽表面設(shè)有凸包。
【文檔編號(hào)】E21B10/46GK203603767SQ201320738476
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】林敏 , 曾力哲, 楊迎新, 徐強(qiáng), 周謐, 劉興鐸, 楊瑋, 陳鑫, 陳多禮 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué), 四川川石·克銳達(dá)金剛石鉆頭有限公司, 四川川慶石油鉆采科技有限公司