[实用新型]用于定向井PDC钻头的保径结构

说明书

技术领域

 本实用新型涉及石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等领域使用的钻探用PDC钻头，特别是一种定向井PDC钻头上使用的保径结构。

背景技术

PDC钻头具有机械钻速高、寿命长、工作平稳等特点越来越广泛地被应用于地质钻探等领域。PDC钻头的保径结构在钻头钻进时起到扶正钻头、保证井壁稳定、井眼规则和井径布缩小的作用。现有的定向井PDC钻头保径结构主要分为两种：一种为钻头刀翼上部的前端面镶嵌有金刚石复合片作为修边齿和倒划眼齿作为保径；第二种在第一种的基础上在修边齿和倒划眼齿的中间镶嵌有保径齿在钻头体的外圆面上。但这两种保径结构在径向上钻头体的最外侧与修边齿、倒划眼齿和保径齿的最外侧重合，且采用的是保径齿是平头复合片或硬质合金平头齿。

PDC钻头主要依靠刀翼外侧的切削齿破碎岩石进行定向造斜，钻头在定向钻进造斜时，刀翼外侧与岩石的接触摩擦力增大且刀翼外侧面全部与岩石接触，钻头体容易磨损而降低钻头的使用寿命。

钻头在井底具有沿着周向的转动和轴线的钻进的运动，较大的摩擦助力不仅降低了钻头周向转速，还降低了钻头轴向钻进的攻击性，降低了钻头的破岩效率。   

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种定向井PDC钻头上使用的保径结构，这种改进了的保径结构能够有效地降低钻头的摩擦阻力，提高定向钻进的机械速度，减少岩石对钻头体的磨损，延长钻头使用寿命，降低钻井成本。

 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型用于定向井PDC钻头的保径结构，它包括钻头体、刀翼、保径齿、修边齿和倒划眼齿；所述钻头体的下部设置有刀翼，在刀翼上部外圆面布置有保径齿；在刀翼上部的前端面设置有修边齿和倒划眼齿；修边齿在倒划眼齿的下部，保径齿在修边齿和倒划眼齿的中间；保径齿、修边齿和倒划眼齿共同形成钻头的规径，且在径向上出露于钻头体的外圆面，出露高度为0.5—3mm；保径齿出露的部分采用球头结构或者是平面和球头的组合结构。

在上述技术方案中，作为优选，所述保径齿出露在钻头体外圆面的出露高度为1—2mm。

更进一步，所述保径齿出露在钻头体外圆面的出露高度为1.5mm。

 可以根据钻井参数和地层岩性的不同，选择不同材料和数量的保径齿，其中在同一个刀翼上镶嵌布置的保径齿不超过15个。

所述保径齿的外径为13.44、15.96或19.05mm。

所述保径齿的材料可以是聚晶金刚石齿、金刚石复合片、硬质合金齿或孕镶金刚石齿。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

    修边齿和倒划眼齿能够直接切削井壁岩石，保证了井眼规则、井壁稳定且使钻头具有倒划眼功能。由于保径齿、修边齿和倒划眼齿的具有一定的径向出露高度，钻头体的外径小于钻头的规径，井壁岩石不能直接与钻头体接触，使钻头体与井壁产生摩擦减少，减低了钻头体在径向的磨损量，延长了钻头的使用寿命。

采用具有球头结构的保径齿，保径齿的球头面与井壁接触滑动摩擦，不起切削岩石的作用，而是用平头保径齿具有切削岩石的作用。因此球头保径齿所产生的摩擦阻力要远小于采用平头保径齿的摩擦阻力，较低的摩擦阻力在定向时，钻头的周向的转速和吃入地层的能力得以提高，从而提高了钻头的破岩效率。

附图说明

下面结合附图和本实用新型的实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

图1是本实用新型的具体结构示意图。

图2是本实用新型涉及的保径齿外形图之一。

图3是本实用新型涉及的保径齿外形图之二。   

图中标记：1-钻头体、2-刀翼、3-保径齿、4-修边齿、5-倒划眼齿。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示意的表示出用于定向井PDC钻头的保径结构，是在钻头体1的下部布置有刀翼2，保径齿3在径向上镶嵌在刀翼2上部的外侧，在刀翼2上部的前端面设置有修边齿4和倒划眼齿5；修边齿4在倒划眼齿5的下部，保径齿3在修边齿4和倒划眼齿5的中间；保径齿3、修边齿4和倒划眼齿5共同形成钻头的规径，且在径向上出露于钻头体1的外圆面，出露高度为0.5—3mm，因此在钻头钻进中，井壁岩石不会与钻头体直接接触。