[实用新型]金刚石钻头的主动保径垫结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金刚石钻头。

背景技术

金刚石钻头是一种在地层钻井工程中得到了广泛应用的钻井工具，由钻头 体、切削齿、保径垫和水力结构等组成，它是通过其切削齿与地层岩石的接触 对其产生挤压和剪切岩层来破碎岩石的。为了防止钻头在工作时由于地层岩石 的磨损而导致钻头直径缩小，即所谓“缩径”，现有技术是在钻头的外侧布置 有一定数量的保径垫，所述的保径垫上镶装有耐磨、抗冲击的耐磨材料块，或 者敷焊有耐磨硬质合金材料，这些均称为被动保径垫。

近年来，随着钻井工程中定向井的数量越来越大，对于定向井用的金刚石 钻头需求也在迅速增加。在常规的定向井用金刚石钻头中，为了在滑动定向时 使钻头具有良好的导向性通常将钻头保径设计得比较短，同时采用光滑的保径 面设计以减少摩阻，上述被动保径垫对地层没有切削能力、扭矩小，能够对定 向初期的工具面控制起到良好的作用。但随着定向技术的不断发展，出现了旋 转导向工具，这种工具要求钻头具有较强的侧向切削能力，而上述被动保径垫 限制了钻头的侧向切削能力，而如果单纯提高钻头冠部侧向切削能力又会造成 钻头扭矩过大的弊端，为了解决这一问题，本实用新型提出了一种主动保径垫 结构，它在维持原来定向井钻头布齿设计不变的前提下，既可以使钻头具有较 强的侧向切削能力，又能减小保径垫与井壁间的旋转阻力，从而降低钻头的扭 矩。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种金刚石钻头的主动保 径垫结构，以解决传统的保径垫结构限制了钻头的侧向切削能力的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案包括：

一种金刚石钻头的主动保径垫结构，设置在金刚石钻头的刀翼上，与刀翼 上的切削齿纵向相邻，其特征在于：所述的主动保径垫的工作侧设有耐磨区， 而所述的主动保径垫的另一侧加工有一个低于钻头公称直径表面预定距离的表 面，所述的表面上沿轴向装配有呈矩阵排列的具有切削能力的硬质合金齿。

较佳的实施方式中，所述的耐磨区是由敷焊在主动保径垫上的耐磨硬质合 金材料组成，或者由镶装在主动保径垫上的耐磨材料块组成。

较佳的实施方式中，所述的耐磨材料块以及耐磨硬质合金材料的材质是碳化 钨或者热稳定聚晶金刚石或者聚晶金刚石。

较佳的实施方式中，所述的耐磨材料块的顶端呈平头形。

较佳的实施方式中，所述的预定距离为5～20mm。

较佳的实施方式中，所述的具有切削能力的硬质合金齿的顶端呈楔形或球形 或锥球形。

较佳的实施方式中，所述的硬质合金齿是碳化钨材质。

较佳的实施方式中，在每个主动保径垫的耐磨层下设置一层宽度为10～ 50mm的缓冲垫。

较佳的实施方式中，所述的金刚石钻头具有偶数个刀翼，所述的偶数个刀翼 上间隔设置有主动保径垫与被动保径垫。

较佳的实施方式中，所述的金刚石钻头的所有刀翼上设置有主动保径垫。

与现有技术相比较，采用上述技术方案的本实用新型具有的优点在于：使 该钻头具有较强的侧向切削能力，同时能减小保径垫与井壁间的旋转阻力。

附图说明

图1是本实用新型第一个实施例的钻头冠部三维投影图；

图2是本实用新型图1的A向局部结构视图；

图3是本实用新型的第二个实施例的示意图，其钻头的保径布置方式为全 部刀翼采用主动保径垫；

图4是本实用新型所采用的被动保径垫上所用的平头耐磨材料块；

图5是本实用新型所采用的主动保径垫上所用的楔形硬质合金齿；

图6是本实用新型所采用的主动保径垫上所用的球形硬质合金齿；

图7是本实用新型所采用的主动保径垫上所用的锥球形硬质合金齿。

附图标记说明：1-刀翼；2-切削齿；3-被动保径垫；4-被动保径垫上的耐磨 材料块；5-被动保径垫上的耐磨硬质合金材料；6-主动保径垫；7-主动保径垫上 的耐磨硬质合金材料；8-主动保径上的硬质合金齿；9-主动保径垫的较低表面； h-主动保径垫较低面与钻头直径表面的高度差；w-缓冲垫宽度。

具体实施方式

为了使本实用新型的形状、构造以及特点能够更好地被理解，以下将结合 两个较佳实施例并结合附图进行详细说明。