[发明专利]一种防卡钻PDC钻头

说明书

本发明公开了一种防卡钻PDC钻头，包括钻头体、水眼、固定切削结构，所述固定切削结构由延伸自钻头本体的刀翼，以及固结在刀翼上的切削齿组成，在所述钻头体上设置有滚筒装配面，至少一个滚筒套装在钻头体上，所述滚筒可相对钻头体自由转动，滚筒的外表面具有耐磨表层和/或耐磨牙齿。当钻头在井下旋转钻进时，短节上的滚筒能对井壁表面做碾压，不仅能起到稳定钻头以及修整井壁等作用，而且能将井壁掉块碾压破碎，有效减少因掉块卡钻的风险，减小扭矩和扭矩波动，由于滚筒及其轴承的承压能力强，不易破裂落井，工作可靠性高。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻探工程、矿山开采、地质钻探等钻井工具技术领域，特别涉及一种防卡钻PDC钻头。

背景技术

钻头是油气钻井时破碎岩石的主要工具，井眼是由钻头破碎岩石而形成的，钻头工作性能的好坏将直接影响钻井质量、钻井效率和钻井成本。目前，在石油钻井过程中，井壁不稳定的问题仍旧困扰着现场工作的进行。在井底钻进过程中时常会遇到硬质层，使得钻头、钻杆等井下工具的震动不可避免，而这将造成井壁震动，此时若井壁不稳定，一旦受到震动，一块块的碎岩随之往下掉落，将会卡在PDC钻头等含有固定刀翼的钻头刀翼之间，造成钻头卡钻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防卡钻PDC钻头，解决现有因钻头无法破碎井壁掉块而卡钻的问题。

本发明通过如下技术方案实现：一种防卡钻PDC钻头，包括钻头体、水眼、固定切削结构，所述固定切削结构由延伸自钻头本体的刀翼，以及固结在刀翼上的切削齿组成，钻头上至少安装有一个滚筒，滚筒具有基体、工作面和内孔，在所述钻头体上的保径段或保径块至螺纹端面之间的轴向区域内设置有滚筒装配面，所述滚筒通过装配面套装在钻头体上，能相对于钻头体自由转动。

井壁掉块一般比钻井岩屑大得多，通常不能克服泥浆上返的浮力和冲击而容易直接掉入井底，进入井底较大的掉块会卡在钻头刀翼之间，使钻头继续钻进困难造成卡钻，还能给切削齿较大的冲击力使切削齿损坏。本发明的防卡钻金刚石钻头上设置的滚筒能够阻止较大的掉块掉入井底，从而保护了切削齿，降低了卡钻风险。滚筒上的牙齿还能更近一步冲击碾压掉块，将较大的掉块破碎利于泥浆携带出井底。

所述滚筒的工作面上具有耐磨表层，以及/或具有分布于工作面上的多个牙齿。

作为优选，所述滚筒的工作面上分布有通过过盈配合或焊接方式镶固的多个牙齿，或者，分布有通过机加工或烧结方式形成的多个牙齿。牙齿提高了冲击碾压掉块的效率。所述牙齿出露于滚筒外表面的部分可以是锥形或半球形。所述牙齿也可以是横向设置在滚筒上的滚柱，可以随钻头钻井方向滚动，减少滚筒与井壁的阻力。

作为优选，所述钻头体为由冠体和接头体两部分组成的分体式结构，用于连接钻柱的螺纹设置在接头体上，滚筒装配面设置在冠体和/或接头体上。滚筒装配面的宽度略大于滚筒的宽度。滚筒在轴向限位于接头和冠体之间，滚筒的内圆面和滚筒装配面成摩擦副，使滚筒可绕钻头自由转动，并且滚筒和滚筒装配面之间还可设置密封圈，减缓滚筒内圈的磨损。

作为优选，所述滚筒为棱脊式滚筒，棱脊之间具有导流槽。所述棱脊表面可以堆焊耐磨层，增加棱脊的耐磨性。

作为优选，在所述滚筒基体内设置有导流孔。

作为优选，所述钻头刀翼具有保径块，所述滚筒安装在所述保径块的上侧。在保径块上设置有环槽，所述滚筒安装在环槽上，环槽的宽度大于滚筒的宽度，可以在环槽上设置限位柱将滚筒限位在环槽上。

作为优选，钻头上具有至少两个滚筒，所述钻头体上为各滚筒均设置有装配面，不同滚筒的装配面可以是单独设置的，也可以共享同一个装配面。

作为优选，在钻头上除滚筒以外还设置有至少1个固定筒，固定筒具有基体、工作面和内孔，所述固定筒的工作面上也具有耐磨表层，或具有分布于其工作面上的多个牙齿，在所述钻头体上设置有固定筒装配面，固定筒的内孔套装并固定在钻头体的固定筒装配面处。