[发明专利]一种PDC钻头

说明书

本发明涉及钻头技术领域，特别涉及一种PDC钻头。该装置包括钻头体、延伸自钻头体或固定在钻头体上的若干个刀翼，所述刀翼上设置有切削齿，相邻刀翼之间形成钻井液流道槽；钻头体上至少一个刀翼上设置有水孔，至少一个所述水孔的出口位于刀翼前缘与前排切削齿之间。本发明实现了水孔喷射距离明显缩短，能及时对岩屑进行清洗、运移，能及时充分地冷却切削齿而减少发生热磨损的发生，适用于软、硬、软硬交替地层。

技术领域：

本发明涉及钻头技术领域，特别涉及一种PDC钻头。

背景技术：

钻头是钻井工程中用以破碎岩石、形成井筒的破岩工具。除切削结构以外，钻头上的水力结构对钻头的破岩效率、使用寿命也起到了重要作用，即冷却切削齿、清洗井底、运移岩屑、辅助破岩等。目前，钻头上水力结构的设计均是在钻头体上的不同位置布置喷嘴或水孔，内流道里的钻井液或冷却介质通过喷嘴或水孔喷射出去以达到清洗、冷却切削齿目的。

在现代快速钻井技术中，需要钻头具有优良破岩切削结构的同时，还需钻头具有良好的清洗井底、运移岩屑、切削齿冷却与清洗等水力性能。常规钻头的水力结构只能针对特定地层来进行设计，一是针对软地层来进行相应钻头的设计，来预防在钻进软地层中因岩屑过多而导致的钻头泥包；二是针对硬地层来进行相应的钻头的设计，来预防在钻进硬地层中因摩擦过大而使切削齿产生较大的热量，从而使其不能得到及时冷却而发生热磨损现象。以上钻头只能针对软地层或者硬地层等单一地层来进行钻进，而不能同时兼顾软、硬地层钻进。当喷嘴与切削齿距离较大(即大喷距)时，水力沿程能量损耗大，在钻进软地层时将不能及时对岩屑进行清洗、运移，从而造成岩屑的不断堆积，进而导致钻头泥包的产生，最终引起钻头失效；在钻进硬地层时将会使切削齿因摩擦作用不能得到及时充分的冷却而使切削齿发生热磨损。特别是近年来地热钻井的迅速发展，钻头的工作温度高达150°或更高，切削齿发生热磨损的几率大幅提升，将会显著降低钻头的使用寿命和钻进性能。

随着钻井的不断发展，在实际钻井中不仅仅会遇到软地层或是硬地层，还会遇到各种不同的地层及软硬交替地层。常规钻头不能同时满足在软地层中的防泥包及硬地层中避免切削齿热磨损现象的发生。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种PDC钻头，该装置实现了水孔喷射距离明显缩短，能及时对岩屑进行清洗、运移，能及时充分地冷却切削齿而减少发生热磨损的发生，适用于软、硬、软硬交替地层。克服了现有钻头的水力结构只能针对特定地层来进行设计，难以同时满足软硬交替地层的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种PDC钻头，包括钻头体、延伸自钻头体或固定在钻头体上的若干个刀翼，所述刀翼上设置有切削齿，相邻刀翼之间形成钻井液流道槽；钻头体上至少一个刀翼上设置有水孔，至少一个所述水孔的出口位于刀翼前缘与前排切削齿之间。

钻头体上至少有一个刀翼上设置有凹窝，该凹窝位于刀翼前缘与前排切削齿之间，且在凹窝内设置有水孔。

凹窝延伸至切削齿的工作面。

钻头体上至少有一个刀翼上设置有凹槽，该凹槽位于刀翼前缘与前排切削齿之间，且在凹槽内设置有水孔。

在钻头体保径块上设置有保径块流道槽，所述凹槽与保径块流道槽相连通，水孔设置在凹槽中。

水孔形状为扁长水孔或串状水孔。

水孔形状为圆形、半圆形、椭圆形、矩形、菱形或它们之间的组合。

钻头体的中心区域设置有中心水孔。

钻井液流道槽中设置有喷嘴或水孔。

本发明的有益效果是：

1、水孔喷射距离明显缩短，经由切削齿工作面的液流喷射速度更大，能够及时地清洗井底，并能有效对岩屑进行运移，适用于软、硬、软硬交替地层。