一种流道表面具有凸包的抗泥包pdc钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，包括钻头本体，该钻头本体下部设有联接钻杆的螺纹接头，上部设有若干刀翼，刀翼之间的沟槽形成钻头的流道槽，所述流道槽表面设有至少两个凸包。本实用新型能明显减小岩屑在流道槽的粘着，防止流道堵塞，达到抗泥包的目的，从而提高钻头钻进效率，降低钻井成本。
【专利说明】 一种流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探设备【技术领域】，特别是涉及一种流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头。
【背景技术】
[0002]PDC钻头是一种利用聚晶金刚石复合片(即roc齿，亦简称切削齿或齿)对岩石产生刮切或剪切作用破岩的钻头，是现今钻井工程中使用的主要破岩工具之一，特别是在中软地层的钻进中PDC钻头使用得最多。为了使钻头的切削结构和水力结构达到更好的工作效果，在设计、制造钻头时，通常按照一定的规律将PDC齿分成若干组，同组的roc齿固结在同一个齿座上，每个齿座以及分布于其上的PDC齿构成一个切削结构单元，此单元称为刀翼(齿座为刀翼体)。刀翼之间的沟槽就形成了钻头的流道槽。流道槽主要是便于钻井流体携带岩屑从井底排出。
[0003]PDC钻头在较快钻进或快速钻进时，特别是在遇到软泥岩地层、易吸水膨胀的地层或软硬交错的地层时，岩屑量较大，岩屑容易粘附并逐渐聚结在钻头的流道表面，阻塞流道，形成泥包。钻头泥包会使钻头的钻岩能力显著下降，而且使切削齿难以有效冷却，齿的磨损速度加剧，导致钻速降低，钻头使用寿命缩短。泥包严重时，钻头基本无钻进能力，无法形成明显进尺，此时需起下钻更换钻头，这将明显降低钻井效率，增加钻井成本。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的就是克服上述现有技术的不足之处，提供一种流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，解决了 PDC钻头抗泥包问题，从而提高钻井效率，降低钻井成本。
[0005]本实用新型的目的通过下述技术方案来实现:
[0006]一种流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，包括钻头本体，该钻头本体下部设有联接钻杆的螺纹接头，上部设有若干刀翼，刀翼之间的沟槽形成钻头的流道槽，所述流道槽表面设有至少两个凸包。
[0007]作为优选，所述凸包为球冠状，这种形状方便加工，抗泥包效果好。
[0008]作为优选，所述流道槽表面设有大小不一的凸包，且大的凸包直径范围为8_16mm，小的凸包直径范围为2-10mm。
[0009]上述对于凸包直径范围的选取，基于以下原因:若凸包太大，凸包占据流道槽的区域大，不利于润滑液的储存及润滑效果的发挥；若凸包太小，会使加工难度增大。
[0010]作为优选，大小不同的凸包交错布置，这种布置形式构成凸包交错区域，易于对岩屑或岩屑团破碎分解，防泥包效果更好。
[0011]作为优选，刀翼前侧面的流道槽表面设有凸包。PDC钻头刮切破岩时首先经过刀翼前侧面，所以在此处设置凸包，相比其他地方，能明显减小岩屑的前期粘附。
[0012]作为优选，流道槽底面设有凸包。流道槽底面为岩屑集聚最多的地方，所以在此处设置凸包，能有效阻止岩屑集聚及整个流道槽被堵塞。[0013]作为优选，刀翼后侧面的流道槽表面设有凸包。
[0014]本发明创造的思路来源于生活在土壤中或者栖息于地洞中的动物的降阻抗粘附的体表。为了减少泥土的粘附，某些动物的体表从宏观上呈现几何非光滑的体表特征，如蜣螂、蝼蛄、穿山甲等动物的非光滑体表。这些动物的体表在黏湿土壤中具有降阻抗粘附效果，其体表呈现出典型的非光滑特征，降阻抗粘附效果非常明显。
[0015]PDC钻头钻进时，钻井液流体携带岩屑从流道槽表面运移，岩屑与流道槽表面接触。如果流道槽表面为光滑表面，岩屑量较大时，运移任务量大，岩屑易于粘附在流道槽表面形成岩屑团，使流道不畅通，岩屑运移困难，甚至堵塞流道形成泥包。
[0016]本实用新型PDC钻头的流道槽表面设有凸包，表面不光滑，表面类似于动物体表的凸包状，此种表面结构能产生防岩屑粘附的效果，其原因在于:1.流道槽表面的凸包能减小岩屑与流道槽接触的面积，从而减少岩屑在流道槽表面的粘附；2.凸包与流道槽表面形成的拐角区内，能储存润滑液(钻井液)，能对从流道槽表面流过的岩屑起润滑作用，使岩屑与流道槽表面的粘附力和摩擦力大大下降；3.凸包对岩屑有翘离作用，易使岩屑脱离流道表面；4.流道槽表面凸起的凸包具有碎屑、断屑的作用，当岩屑(团)流经凸包时，凸起的凸包使岩屑翘离流道表面时，在翘离力的作用下能使岩屑(团)破碎或折断，使岩屑难以附着和成型(团)。因此，本实用新型能明显减少或防止岩屑在流道槽表面的附着、堆积，防止流道堵塞及钻头泥包，从而提高钻头的钻进效率，降低钻井成本。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:能明显减小岩屑在流道槽的粘着，防止流道堵塞，达到抗泥包的目的，从而提高钻头钻进效率，降低钻井成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是实施例一的结构示意图；
[0019]图2是图1的俯视图；
[0020]图3是岩屑经过凸包时的示意图；
[0021]图4是实施例二的结构示意图；
[0022]图5是实施例三的结构示意图；
[0023]图6是实施例四的结构示意图；
[0024]图7是实施例五的结构示意图；
[0025]图8是实施例六的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
[0027]实施例一
[0028]参见图1至图3，一种流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，包括钻头本体1，该钻头本体I下部设有联接钻杆的螺纹接头2，上部设有若干刀翼3，刀翼3之间的沟槽形成钻头的流道槽4，所述流道槽4表面设有至少两个凸包5。
[0029]参见图3，当携带岩屑6的钻井液(润滑液)7从流道槽4流过时，流道槽4表面的凸包5能减少岩屑6与流道槽4接触的面积，能减少岩屑6在流道槽4表面的粘附。凸包5与流道槽4表面形成的拐角区内，能储存润滑液7 (钻井液)，其能对从流道槽4表面流过的岩屑6起润滑作用，使岩屑6与流道槽4表面的粘附力和摩擦力大大下降。凸包5对岩屑6有翘离作用，易使岩屑团非常容易脱离流道表面。进一步，流道槽4表面凸起的凸包5具有碎屑、断屑的作用，当岩屑(团)流经凸包5时，凸起的凸包5使岩屑翘离流道表面，在翘离力的作用下能使岩屑(团)破碎或折断，使岩屑难以附着和成型(团)。因此，本实用新型能明显减少或防止岩屑6在流道槽4表面的附着、堆积，防止流道堵塞及钻头泥包，从而提高钻头的钻进效率，降低钻井成本。
[0030]实施例二
[0031]参见图4，本实施例与实施例一的不同之处在于，所述凸包5为球冠状，这种形状方便加工，抗泥包效果好。
[0032]实施例三
[0033]参见图5，本实施例与实施例一的不同之处在于，所述流道槽4表面设有大小不一的凸包5，且大的凸包5直径范围为8-16皿1，小的凸包5直径范围为2-10mm。
[0034]进一步，所述大小不同的凸包5交错布置，这种布置形式构成凸包交错区域，易于对岩屑或岩屑团破碎分解，防泥包效果更好。
[0035]实施例四
[0036]参见图6，本实施例与实施例一的不同之处在于，仅在刀翼前侧面31的流道槽4表面设有凸包5。PDC钻头刮切的岩屑首先经过刀翼前侧面31，所以在此处设置凸包5相比其他地方，能明显减小岩屑在流道槽的先期附着与堆积。
[0037]实施例五
[0038]参见图7，本实施例与实施例一的不同之处在于，仅在流道槽底面41设有凸包5。流道槽4底面为岩屑集聚最多的地方，所以在此处设置凸包5能有效阻止岩屑集聚及整个流道槽被堵塞。
[0039]实施例六
[0040]参见图8，本实施例与实施例一的不同之处在于，仅在刀翼后侧面32的流道槽4表面设有凸包5。
[0041]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。
【权利要求】
1.一种流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，包括钻头本体，该钻头本体下部设有联接钻杆的螺纹接头，上部设有若干刀翼，刀翼之间的沟槽形成钻头的流道槽，其特征在于:所述流道槽表面设有至少两个凸包。
2.根据权利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，其特征在于:所述凸包为球冠状。
3.根据权利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，其特征在于:所述流道槽表面设有大小不一的凸包，且大的凸包直径范围为8-16mm，小的凸包直径范围为2-10臟。
4.根据权利要求2所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，其特征在于:大小不同的凸包交错布置。
5.根据权利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，其特征在于:刀翼前侧面的流道槽表面设有凸包。
6.根据权利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，其特征在于:流道槽底面设有凸包。
7.根据权利要求1所述的流道表面具有凸包的抗泥包PDC钻头，其特征在于:刀翼后侧面的流道槽表面设有凸包。
【文档编号】E21B10/46GK203603767SQ201320738476
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】林敏 , 曾力哲, 杨迎新, 徐强, 周谧, 刘兴铎, 杨玮, 陈鑫, 陈多礼 申请人:西南石油大学, 四川川石·克锐达金刚石钻头有限公司, 四川川庆石油钻采科技有限公司