[发明专利]切削齿及具有其的PDC钻头

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井技术，具体而言，涉及一种切削齿。本发明还涉及一种具有该切削齿的PDC钻头。

背景技术

传统的石油钻井用的PDC钻头，其结构一般为圆柱横齿、圆柱立齿和尖齿，其切削方式分别为切入式、犁入式和裂岩式。这种结构的PDC石油钻头为石油开采钻井工程作出了贡献，但其同时存在着如下的缺点或不足：

(1)圆柱横齿采用切入方式切削岩石，圆柱横齿与岩石的接触面积较大，切削阻力大，不易切入地层，因此易崩碎复合片。

(2)磨损快，切削效率低，随着复合片的磨损，切削面迅速由立体圆角逐渐变成平角，钻头切削的面积逐渐增大，切削压强降低，使进给量不断减小，钻头弧顶逐渐变小，使钻头很快失去切削能力。

(3)圆柱立齿的金刚石层厚度偏低，使用寿命较短，切削效果差。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种切削齿，以提高其切削效率。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种切削齿，以提高其使用寿命。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种PDC钻头，以提高其切削效率。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种PDC钻头，以提高其使用寿命。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种切削齿，包括外套筒、切削齿本体以及润滑结构，所述外套筒为筒形结构，所述外套筒具有中心空腔，所述外套筒具有中心轴线，所述外套筒的外周壁上形成有缺口，所述外套筒的所述一端的外周壁的直径等于所述外套筒的另一端的外周壁的直径，所述外套筒的一端的外周壁的周长小于所述外套筒的所述另一端的外周壁的周长，所述缺口设置于所述一端；所述切削齿本体可旋转地设置于所述外套筒的中心空腔内，所述切削齿本体包括第一切削部和第二切削部，沿所述一端向所述另一端延伸的方向布置所述第一切削部和所述第二切削部，所述第二切削部在垂直于所述中心轴线的投影面上的正投影覆盖所述第一切削部在垂直于所述中心轴线的投影面上的正投影，至少部分所述第一切削部和至少部分所述第二切削部外露于所述缺口处；所述润滑结构填充于所述切削齿本体和所述外套筒之间的间隙。

根据本发明的一实施方式，其中由所述一端向所述另一端的方向，所述外套筒的外周壁的周长逐渐增大，所述缺口与所述外周壁的结合处圆滑过渡。

根据本发明的一实施方式，其中所述缺口的外周壁具有第一周长和所述第二周长，所述第一周长与所述外套筒的一端的外周壁的周长相同，所述第二周长与所述外套筒的另一端的外周壁的周长相同。

根据本发明的一实施方式，其中所述切削齿本体包括第一切削体和第二切削体，所述第二切削体为筒形结构，其具有中心空腔，所述第一切削体套设于所述中心空腔中，所述第一切削部设置于所述第一切削体的靠近所述一端的端部，所述第二切削部设置于所述第二切削体的朝向所述一端的端部。

根据本发明的一实施方式，其中所述第一切削体包括沿所述中心轴线布置的第一结构部、第二结构部以及第三结构部，所述第一结构部具有第一直径，所述第二结构部具有第二直径，所述第三结构部具有第三直径，其中所述第三直径大于所述第二直径，所述第二直径大于或者等于所述第一直径，所述第三结构部与所述第二结构部的连接处形成有阶梯面，所述第二切削体套设于所述第二结构部的外周，所述第二切削体的端面抵靠于所述阶梯面上，沿所述中心轴线方向，所述第二切削体的尺寸大于所述第二结构部的尺寸。

根据本发明的一实施方式，其中所述第三结构部的第三直径与所述第二切削体的外径的尺寸的比值为0.36-2.2。

根据本发明的一实施方式，其中所述第三结构部的第三直径与所述第三结构部沿中心轴线方向的尺寸的比值为0.5-10；所述第二结构部的第二直径与所述第二结构部沿中心轴线方向的尺寸的比值为0.5-3.2；所述第一结构部的第一直径与所述第一结构部沿中心轴线方向的尺寸的比值为0.3-3。

根据本发明的一实施方式，其中所述第三结构部的第三直径的尺寸为8-20mm，所述第三结构部沿中心轴线方向的尺寸为2-16mm。所述第一切削体沿所述中心轴线方向的尺寸为13-57mm，和/或所述第二切削体的外径为9-22mm。