一种冠部具有双凹形切削结构的PDC钻头.pdf

一种冠部具有双凹形切削结构的PDC钻头，刀翼包括3个主刀翼和3个副刀翼，主刀翼内锥处设有阶梯状结构；阶梯状结构间设有内水孔，主刀翼与相邻副刀翼间设有外水孔；阶梯状结构旋转形成内凹坑，副刀翼旋转形成外凹坑。本实用新型通过主刀翼内锥处阶梯状结构和副刀翼端点旋转形成的2个直径不同的凹坑结构，以切削形成一圆形凸台状岩芯。凸台状岩芯更易于平衡钻头轴向受力、稳定钻进方向，从而减少钻头回旋、延长切削元件使用寿命，并提高钻头在易倾斜地层中的机械效率和稳定性。

1.一种冠部具有双凹形切削结构的PDC钻头，其特征在于，刀翼（1）包括3个主刀翼（11）和3个副刀翼（12），所述主刀翼（11）内锥处设有阶梯状结构（2）；所述阶梯状结构（2）间设有内水孔（31），所述主刀翼（11）与相邻所述副刀翼（12）间设有外水孔（32）；所述阶梯状结构（2）旋转形成内凹坑（41），所述副刀翼（12）旋转形成外凹坑（42）。2.根据权利要求1所述的一种冠部具有双凹形切削结构的PDC钻头，其特征在于，所述刀翼（1）和所述阶梯状结构（2）处均设有若干PDC齿（5）。

一种冠部具有双凹形切削结构的PDC钻头

技术领域

本实用新型涉及石油钻井钻具技术领域，尤其是一种冠部具有双凹形切削结构的PDC钻头。

背景技术

PDC钻头具有锋利、耐磨、能自锐的金刚石切削元件，能够在低钻压下取得高进尺和高钻速，极大地提高了钻井工作效率。目前，对PDC钻头的冠型选择、结构设计、布齿设计、切削角度设计、水力设计、胎体配方等方面的研究较为深入，从而使PDC钻头能够根据不同的地质条件进行针对性设计。自20世纪80年代问世以来，在全球石油钻井作业中，PDC钻头钻井总进尺已达90%以上。

目前，常规PDC钻头是根据受力平衡原则设计的，其假设：在钻头钻进过程中，切削齿轴向受力合力趋于零，径向受力是导致钻头不平衡力。然而实际应用中，切削齿轴向受力平衡很难实现，刀翼内锥端点形成的钻头瞬时旋转中心点极易发生横移，引发钻头回旋，导致切削元件的快速磨损；且在高陡岩层等易导致钻具倾斜的地层中钻进时，无法保证稳斜效率及稳定性。

实用新型内容

本实用新型提供一种冠部具有双凹形切削结构的PDC钻头，以解决上述问题。通过钻头旋转，主刀翼内锥处阶梯状结构和副刀翼端点分别形成2个直径不同的凹坑结构，在钻进过程中，上述2个凹坑结构处产生一圆形凸台状岩芯。凸台状岩芯更易于平衡钻头轴向受力、稳定钻进方向，从而减少钻头回旋、延长切削元件使用寿命，并提高钻头在易倾斜地层中的机械效率和稳定性。

为了实现本实用新型的目的，拟采用以下技术：

一种冠部具有双凹形切削结构的PDC钻头，其特征在于，刀翼包括3个主刀翼和3个副刀翼，所述主刀翼内锥处设有阶梯状结构；所述阶梯状结构间设有内水孔，所述主刀翼与相邻所述副刀翼间设有外水孔；所述阶梯状结构旋转形成内凹坑，所述副刀翼旋转形成外凹坑。

进一步，所述刀翼和所述阶梯状结构处均设有若干PDC齿。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过主刀翼内锥处阶梯状结构和副刀翼端点旋转形成的2个直径不同的凹坑结构，以切削形成一圆形凸台状岩芯。凸台状岩芯更易于平衡钻头轴向受力、稳定钻进方向，从而减少钻头回旋、延长切削元件使用寿命，并提高钻头在易倾斜地层中的机械效率和稳定性。

附图说明

图1示出了本实用新型的结构示意图。

图2示出了本实用新型的冠面俯视图。

图3示出了本实用新型的冠面剖视图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种冠部具有双凹形切削结构的PDC钻头，刀翼1包括3个主刀翼11和3个副刀翼12。对称设置所述主刀翼（11）和所述副刀翼（12）有利于稳定钻头力平衡。

所述主刀翼11内锥处设有布设有若干PDC齿5的阶梯状结构2，所述阶梯状结构2旋转形成内凹坑41。所述内凹坑41通过主动切削产生，起主动导向作用。

所述副刀翼12旋转形成外凹坑42。所述外凹坑42是由于所述刀翼1对外侧岩层进行切削而被动形成的，起辅助导向作用。

所述阶梯状结构2间设有内水孔31。有利于为所述阶梯状结构2处的切削结构排屑、降温。

所述主刀翼11与相邻所述副刀翼12间设有外水孔32。有利于为钻头外锥处切削结构排屑、降温。