[发明专利]一种带磨损监测功能的PDC钻头

说明书

一种带磨损监测功能的PDC钻头，包括钻头本体，在钻头本体上设置有多个刀翼和喷嘴，所述刀翼包括冠部和保径部，在所述冠部和保径部上均设置有切削齿，在冠部和保径部上同时安装有多个磨损监测装置，在所述磨损监测装置的腔体内封装有染色液体，所有的磨损监测装置的安装高度均低于切削齿的出刃高度，各个磨损监测装置的安装高度各不相等，在各个磨损监测装置内的染色液体具有不同的颜色或特性。本发明结构简单，染色液体易于监测，可以为起钻时机提供准确参考，避免钻头报废，同时因为各个磨损监测装置的安装高度各不相同，且腔体内封装的染色液体具有不同的颜色或特性，所以还能直接判断出钻头的磨损部位及切削齿的磨损程度。

技术领域

本发明涉及石油钻井设备技术领域，尤其涉及一种带磨损监测功能的PDC钻头。

背景技术

PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称，是地质钻探行业常用的一种钻井工具。目前PDC钻头已被广泛应用于地质勘探和油气钻井中，在石油钻井中，采用PDC钻头进行钻探时，由于钻头处于井下，一般只能根据机械钻速、扭矩、泵压的变化和临井对比判断钻头的磨损情况，但这种依靠经验判断钻头磨损情况作出的起钻决定时机上往往不够准确，起钻时机过早或过晚。起钻过早，此时钻头尚未磨损失效，造成多趟钻增加钻井周期成本；起钻过晚，易造成刀翼环切、钻头掏心或保径磨小等导致的钻头报废，并有进一步引发井下复杂情况的风险。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出基于一种带磨损监测功能的PDC钻头。

一种带磨损监测功能的PDC钻头，包括钻头本体，在所述钻头本体的底部连接有接头，在钻头本体上设置有多个刀翼和喷嘴，所述喷嘴与钻头本体的中心流道贯通，所述刀翼包括冠部和保径部，在所述冠部和保径部上均设置有切削齿，在冠部和保径部上同时安装有多个磨损监测装置，在所述磨损监测装置的腔体内封装有染色液体，所有的磨损监测装置的安装高度均低于切削齿的出刃高度，各个磨损监测装置的安装高度各不相等，在各个磨损监测装置内的染色液体具有不同的颜色或特性。

进一步地，所述磨损监测装置分为活塞式结构和压力补偿式结构。

进一步地，所述活塞式结构的磨损监测装置包括腔体、活塞、弹性挡圈和O型密封圈，在所述腔体内封装有染色液体，所述活塞的一侧与染色液体接触，另一侧与钻头本体的中心流道连通。

进一步地，所述压力补偿式结构的磨损监测装置包括腔体、弹性挡圈、弹性储囊、压盖、压力补偿孔、储囊安装孔，在所述腔体内封装有染色液体，所述弹性储囊的一侧与染色液体接触，另一侧与环空连通。

进一步地，所有的磨损监测装置安装在任意一个刀翼的冠部和保径部上。

进一步地，在所述冠部和保径部上的多个磨损监测装置可以安装在同一个刀翼也可以是不同刀翼上。

进一步地，在所述保径部没有设置切削齿的保径面上，磨损监测装置的安装高度低于保径面。

本发明的有益效果：本发明结构简单，染色液体易于监测，可以为起钻时机提供准确参考，避免钻头报废，磨损监测装置可以根据钻头的布齿结构，调整在刀翼上的安装位置，同时因为各个磨损监测装置的安装高度各不相同，且腔体内封装的染色液体具有不同的颜色或特性，所以还能直接判断出钻头的磨损部位及切削齿的磨损程度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明中磨损监测装置与切削齿存在相对位置高差的示意图；

图4是本发明为活塞式结构磨损监测装置的剖视图；

图5是本发明为压力补偿式结构磨损监测装置的剖视图；

图6是图4中活塞式结构的示意图；

图7是图5中序号A的局部放大图；

图8是本发明中磨损监测装置在保径面上的安装示意图。