[实用新型]一种石油井钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻探领域，具体涉及一种石油井钻头。

背景技术

目前，公知的油井钻头的切削齿端面是按照一定的优化角度立着放置的。在一定 的钻压和转速下，切削齿处的压强大于岩石的抗压强度，切削齿切入岩石，以螺旋线的轨 迹，边旋转边向下连续地钻入岩石。其缺点是切削齿持续地承受压入岩石受到的阻力，容易 损坏，使得钻头只能在高转速低钻压或低转速高钻压模式下工作，钻进速度随转速和钻压 的变化存在极大值，无法通过提高转速来提高钻进速度。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种可通过提高转速来提高钻进速度的石油井钻 头。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种石油井钻头，包括圆柱形钻头体、设 在钻头体一端的N个切削齿及通水孔，以钻头体端面圆心为极点建立极坐标系，所述N个切 削齿的中心为坐标点，所述第一切削齿至第N切削齿的极径依次增大，所述第一切削齿至第 N切削齿的极角依次为0°、360°/N、2*360°/N……(N-1)*360°/N，所述第一切削齿至第N切削 齿的高度呈等减数列；所述第一切削齿覆盖极点；以所述极点为圆心，相邻切削齿旋转一周 所覆盖区域有重叠部分；所述N为大于1的自然数。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述第一切削齿至第N切削齿的极径呈等加 数列。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述N等于9。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述相邻切削齿的高度差为0.5mm。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述通水孔的极径大于第一切削齿的极径， 小于等于第二切削齿的极径。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述通水孔的直径大于等于切削齿的直径。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的钻头，钻进速度与转速成正比，可通过提高转速提高钻进速度，并且 切削齿大部分时间只需承受剪切岩石受到的阻力和摩擦力，远小于压入岩石受到的阻力， 增加钻头使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例一结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

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。

在极坐标系下，以钻头体1的轴心点为极点建立极坐标系，N个切削齿2的极角分别 为0°，360°/N,2*360°/N,……,(N-1)*360°/N。第一切削齿要保证钻头旋转一周时齿痕划过 轴心点。第一至第M个切削齿2保证齿间距大于可加工制造距离，M值由实际钻头体1和切削 齿2的尺寸决定。最后一个切削齿保证实际工作需要和安全使用。其余的切削齿2保证旋转 一周时齿痕布满井底并和相邻齿痕存在交叠。N个切削齿的露出高度分别为h,h-Δh,h-2Δ h,……,h-(n-1)Δh。若N个切削齿端面面积之和是S₀，旋转360°/N时N个齿端面与前齿痕交 叠的面积之和为S₁,岩石的抗压强度为Pm，当钻压P大于Pm·(S₀-S₁)小于Pm·S₀时，每旋转 360°/N切削齿2与岩石的接触面积变为S₀-S₁，压强变为P/(S₀-S₁),大于Pm,切削齿压入岩 石。当压入Δh深度时，切削齿与岩石的接触面积变为S₀，压强变为P/S₀，小于Pm,切削齿不再 继续向下压入岩石，只通过旋转运动剪切岩石表层。随钻头转动，重复上述的压入和剪切过 程，每转一圈钻头会钻进N·Δh的深度。若钻头每分钟转K圈，则此钻头每分钟会钻进K· N·Δh深度。钻进速度与转速成正比。

实施例一：