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1、(10)授权公告号 CN 204152440 U(45)授权公告日 2015.02.11CN204152440U(21)申请号 201420594918.9(22)申请日 2014.10.15E21B 10/60(2006.01)(73)专利权人沧州格锐特钻头有限公司地址 062450 河北省沧州市河间市诗经村乡君子馆村(72)发明人张占奎 王秀彬 李少伟 张国亮王建涛 刘伟京(54) 实用新型名称一种具有横向喷射水力结构的PDC钻头(57) 摘要本实用新型公开了一种具有横向喷射水力结构的PDC钻头,属于钻探用钻头技术领域。该PDC钻头，包括成为一体的钻头体、刀翼、排屑槽和水眼，所述排屑槽在相。
2、邻的刀翼之间，排屑槽的左侧为刀翼的前端面，排屑槽的右侧为刀翼的后端面；所述刀翼的前端面上钎焊有用于切削岩石的PDC齿；所述水眼包含常规水眼和横向水眼，该常规水眼设置于PDC齿前方的排屑槽上，而横向水眼设置在刀翼的径向端面处，其喷射出口方向指向对面的排削槽。本实用新型的横向水眼的射流能使钻头达到较好的清洗效果，减少泥包的几率；还能加强PDC齿的清洗和冷却，使钻头的寿命达到最大化，通过提高岩屑清楚效率，使钻头获得更高的机械钻速。(51)Int.Cl.(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 权利要求书1页 说明书3页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页。
3、 说明书3页 附图5页(10)授权公告号 CN 204152440 UCN 204152440 U1/1 页21.一种具有横向喷射水力结构的PDC钻头，包括成为一体的钻头体（1）、刀翼（2）、排屑槽（3）和水眼（4），其特征在于 ：所述排屑槽（3）在相邻的刀翼（2）之间，排屑槽（3）的左侧为刀翼（2）的前端面，排屑槽（3）的右侧为刀翼（2）的后端面 ；所述刀翼（2）的前端面上钎焊有用于切削岩石的 PDC 齿（5）；所述水眼（4）包含常规水眼（41）和横向水眼（42），该常规水眼（41）设置于刀翼 (2) 右侧的排屑槽（3）上，而横向水眼（42）设置在刀翼（2）的径向端面（21）处。2.根据权利。
4、要求 1 所述的一种具有横向喷射水力结构的 PDC 钻头，其特征在于 ：所述横向水眼（42）的水力喷射出口方向指向对面的排屑槽（3），且该横向水眼（42) 的出水孔中心线（8）与其所指向的排屑槽（3）左侧刀翼（2）的内锥线（22）相交的夹角小于等于 5。3.根据权利要求 1 或 2 所述的一种具有横向喷射水力结构的 PDC 钻头，其特征在于 ：所述横向水眼（42）通过弯曲的水道（6）与钻头的中心水道（7) 接通。4.根据权利要求 2 所述的一种具有横向喷射水力结构的 PDC 钻头，其特征在于 ：所述横向水眼（42）的出水孔中心线（8）与刀翼（2）右侧面的距离 d 为 15mm25mm。5.根据。
5、权利要求 2 所述的一种具有横向喷射水力结构的 PDC 钻头，其特征在于 ：所述横向水眼（42）的出水孔中心线（8）与刀翼（2）右侧面的距离 d 为 20mm。6.根据权利要求 1 所述的一种具有横向喷射水力结构的 PDC 钻头，其特征在于 ：在钻头上设置所述的横向水眼（42）的数量为 1 个或 2 个。权 利 要 求 书CN 204152440 U1/3 页3一种具有横向喷射水力结构的 PDC 钻头技术领域0001 本实用新型涉及石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等领域使用的钻探用钻头，具体的讲是涉及一种具有横向喷射水力结构的 PDC 钻头。背景技术0002 PDC 钻头水力。
6、结构的主要功能是有效地清除井底岩屑和冷却 PDC 齿，因此水力结构对钻头的破岩效率有较大影响。由于 PDC 钻头钻速快、产生的岩屑多 , 在软泥岩地层，钻压过大，地层或钻屑与钻头表面形成直接接触，造成钻头泥包。钻头泥包后 PDC 齿吃入地层困难，降低钻头的机械钻速。0003 PDC 齿具有很高的硬度和耐磨性，但 PDC 齿的缺点是热稳定性差，在工作中，切削齿底部磨损面在压力作用下一直与岩石表面滑动摩擦要产生大量的摩擦热，当切削齿清洗冷却条件不好，局部温度较高时，就有可能导致切削齿的热摩损（350-700时切削齿的磨损速度很快，这一现象称为切削齿的热磨损）而影响钻头正常工作，所以钻头要避免热磨损。
7、出现就必须有很好的水力清洗冷却，润滑作用配合工作，这就是要求钻井液从水眼流出后水力分布要合理，能有效地保护切削齿，这即是对钻头水力计的基本要求之一。0004 PDC 钻头的水力结构及水力参数引起的井底岩屑的清除程度对钻进时的机械钻速有较大的影响。井底岩屑清除是依靠钻头水眼的射流水力来完成的，在现有技术中由于水眼设置在钻头刀翼之间的排屑槽上，在水眼四周形成低压区，部分岩屑被高压的水力包围在该区域内难以有效的清除，特别是在深井作业中，往往由于水力功率不够，井底岩屑更加清除不充分，使岩屑留在井底而造成重复切削，导致实际水力结构及水力参数对钻速有较大的影响。实用新型内容0005 针对上述存在的问题，本。
8、实用新型要解决的技术问题是提供一种具有横向喷射水力结构的 PDC 钻头，这种钻头改进了钻头的水力结构设计，能够使钻头达到较好的清洗效果，减少泥包的几率 ；还能加强 PDC 齿的清洗和冷却，使钻头的寿命达到最大化，通过提高岩屑清楚效率，使钻头获得更高的机械钻速。0006 为了解决上述技术问题，本实用新型一种具有横向喷射水力结构的 PDC 钻头包括成为一体的钻头体、刀翼、排屑槽和水眼，其特征在于 ：所述排屑槽在相邻的刀翼之间，排屑槽的左侧为刀翼的前端面，排屑槽的右侧为刀翼的后端面 ；所述刀翼的前端面上钎焊有用于切削岩石的 PDC 齿 ；所述水眼包含常规水眼和横向水眼，该常规水眼设置于刀翼右侧的排屑。
9、槽上，而横向水眼设置在刀翼的径向端面处。0007 在上述技术方案中，所述横向水眼的水力喷射出口方向指向对面的排屑槽，且横向水眼的出水孔中心线与其所指向的排屑槽左侧刀翼的内锥线相交的夹角小于等于 5。如果该夹角偏大并刀翼上方偏转，会降低横向水眼射流对 PDC 齿的冷却效果 ；如果该夹角偏大并向排屑槽表面偏转，会使横向水眼射流对钻头体直接冲击，对钻头体造成不必要的说 明 书CN 204152440 U2/3 页4过大水力冲蚀。合理的喷射角度使横向水眼的射流基本沿着刀翼上 PDC 齿的从钻头内侧到钻头外侧的布齿方向，因此横向水眼的水力喷射到井底返回的钻井液能够加强对 PDC 齿进行有效的清洗和冷却，。
10、达到延长 PDC 齿寿命的作用。0008 所述横向水眼通过弯曲的水道与钻头的中心水道接通。钻井液通过钻头的中心水道，进入上述的弯曲水道从横向水眼射流出来形成水柱。0009 钻井液从水眼射流出来后形成的水柱直径逐渐变大，为了使射流水柱不能直接冲击刀翼上的复合片导致冲击损坏，因此需使射流水柱需与 PDC 齿端面保持合适的空间距离，而射流水柱又不能距离 PDC 齿端面太远，太远又影响到 PDC 齿的冷却效果。因此所述横向水眼的出水孔中心线与刀翼右侧面的距离 d 为 15mm25mm。0010 作为优选所述水道的出水孔中心线与刀翼右侧面的距离 d 为 20mm。0011 在钻头上设置的横向水眼数量为 。
11、1 个或 2 个。对于只设置 1 个横向水眼的 PDC 钻头，所述横向水眼设置于刀翼中的第二长刀翼的径向端面处喷射出口方向指向刀翼中最长的刀翼右侧的排屑槽 , 该排屑槽内没有设置常规水眼。虽然钻头上只设置一个横向水眼，但是钻头在井底转动一周，所述横向水眼的射流水柱能对井底进行 360的井底岩屑清除。0012 对于设置个横向水眼的 PDC 钻头，在刀翼中最长刀翼和第二长刀翼右侧的排屑槽上都没有安装有常规水眼，其中在最长刀翼的径向端面处设置的横向水眼喷射出口方向指向第二长刀翼右侧的排屑槽，第二长刀翼的径向端面处设置的横向水眼喷射出口方向指向最长刀翼右侧的排屑槽。由于钻头上设置了 2 个横向水眼，能。
12、够明显加强对井底岩屑的清除，提高钻进液的携岩能力，降低 PDC 齿重复切削岩石的可能性，达到提高机械钻速的作用。0013 由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是 ：0014 1. 横向水眼的设置，使水力喷射从位于钻头心部位置刀翼径向端面开始，贯通与相应的排屑槽，能将排屑槽表面的岩屑得到有效清除，降低钻头发生泥包的几率 ；0015 2. 横向水眼的水力喷射方向与刀翼上 PDC 齿的布齿走向基本一致，横向水眼的水力喷射到井底返回的钻井液能够加强对 PDC 齿进行有效的清洗和冷却，达到延长 PDC 齿寿命的作用 ；0016 3. 横向水眼能够有效地清除井底岩屑，降低 PDC 齿重复切削岩石的。
13、可能性，达到提高机械钻速的作用。附图说明0017 下面结合附图和本实用新型的实施方式对本实用新型做进一步详细说明。0018 图 1 是本实用新型的立体结构示意图。0019 图 2 是图 1 的正视图。0020 图 3 是图 1 的俯视图。0021 图 4 是图 4 在横向水眼位置的剖视图。0022 图 5 是本实用新型采用两个横向水眼时的结构示意图。0023 图中标记 ：1- 钻头体、2- 刀翼、21- 刀翼的径向端面、22- 刀翼的内锥线、201- 最长的刀翼、202- 第二长的刀翼、3- 排屑槽、4- 水眼、41- 常规水眼、42- 横向水眼、5-PDC 齿、说 明 书CN 2041524。
14、40 U3/3 页56- 弯曲的水道、7- 中心水道、8- 出水孔中心线。具体实施方式0024 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。0025 图1示意的表示出了本实用新型一种具有横向喷射水力结构的PDC钻头的主体结构，它包括成为一体的钻头体 1、刀翼 2、排屑槽 3 和水眼 4，其特征在于 ：所述排屑槽 3 在相邻的刀翼 2 之间，排屑槽 3 的左侧为刀翼 2 的前端面，排屑槽 3 的右侧为刀翼 2 的后端面 ；所述刀翼 2 的前端面上钎焊有用于。
15、切削岩石的 PDC 齿 5 ；所述水眼 4 包含常规水眼 41 和横向水眼 42，该常规水眼 41 设置于刀翼 2 右侧的排屑槽 3 上，而横向水眼 42 设置在刀翼 2 的径向端面 21 处。0026 如图 1 所示的 PDC 钻头是本实用新型的一种实施方式，在钻头上只设置个横向水眼42，该横向水眼42设置于刀翼2中的第二长刀翼202的径向端面21处，喷射出口方向指向刀翼 2 中的最长刀翼 201 右侧的排屑槽 3, 该排屑槽 3 内没有设置常规水眼 41。除了刀翼201、202外，其余刀翼为钻头的短刀翼，钻头短刀翼右侧的排屑槽3上都各自设置一个常规水眼 41。0027 如图 2 所示，清晰。
16、地表示出本实用新型第一种实施方式的正视图，其中横向喷嘴42 设置在第二长刀翼 202 的径向端面 21 处，其水眼喷射出口方向从钻头的心部位置，通过最长刀翼 201 右侧的排屑槽 3 指向钻头的外侧。0028 图3所示的是本实用新型第一种实施方式的俯视图，横向水眼42的出水孔中心线8 与刀翼 201 右侧端面的距离 d 为 15mm25mm。作为优选，该距离 d 为 20mm。钻井液从水眼射流出来后形成的水柱直径逐渐变大，为了使射流水柱不能直接冲击刀翼上的复合片导致冲击损坏，因此需使射流水柱需与 PDC 齿端面保持合适的空间距离，而射流水柱又不能距离 PDC 齿端面太远，太远又影响到 PDC 。
17、齿的冷却效果。0029 图 4 是本实用新型第一种实施方式的在横向水眼 42 出水孔中心线 8 位置的纵向剖视图，其中横向水眼 42 通过弯曲水道 6 与钻头的中心水道 7 接通。钻井液从通过钻头的中心水道7注入弯曲的水道6，再从横向水眼42的出水孔喷射出来，其出水孔中心线8与该横向水眼 42 所指向的排屑槽 3 左侧的刀翼 2 的内锥线 22 相交的夹角小于等于 5。0030 如图5所示，是本实用新型第二种实施方式的结构，在钻头上设置了2个横向水眼42，其中最长刀翼201和第二长刀翼202右侧的排屑槽3上都没有安装有常规水眼41，所述最长刀翼 201 的径向端面 21 处设置的横向水眼 42。
18、 喷射出口方向指向第二长刀翼 202 右侧的排屑槽3，第二长刀翼202的径向端面21处设置的横向水眼42喷射出口方向指向最长刀翼 201 前方的排屑槽 3。0031 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。说 明 书CN 204152440 U1/5 页6图1说 明 书 附 图CN 204152440 U2/5 页7图2说 明 书 附 图CN 204152440 U3/5 页8图3说 明 书 附 图CN 204152440 U4/5 页9图4说 明 书 附 图CN 204152440 U5/5 页10图5说 明 书 附 图CN 204152440 U。