一种钻头保径结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钻头保径结构，属于石油、天然气及地质钻探装置领域，包括钻头体（4），钻头体（4）上设置有保径块（3），保径块（3）的前端设置有前端保径齿（2），保径块（3）的后端设置有后端保径齿（1）。前端保径齿的主要作用是修刮井壁，后端保径齿的作用则是支撑井壁，后端保径齿与前端保径齿的共同使用，最大程度地增加了保径块对井壁的扶正宽度，减小了钻头发生横向摆动的幅度。不仅显著提高了钻头的保径寿命，还增强了钻头在钻进过程中的稳定性。
【专利说明】一种钻头保径结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油、天然气及地质钻探装置领域，具体而言，涉及一种钻头保径结构。
【背景技术】
[0002]钻头在钻井过程中直接与岩石接触，通过犁削、挤压、磨削等方式破碎岩石，沿钻头周向设置的保径块作为钻头的重要组成部分，在切削齿切削井壁后起到保持井眼直径的作用，而且还影响着钻头的稳定性能和导向性能。其结构由保径长度、保径宽度和保径形状确定，一般而言，地层研磨性越大，保径面积应加大，但增加保径面积会降低钻头的侧向切削能力。
[0003]为了增加钻头在强研磨性地层钻进时的保径能力，在不增加保径面积的前提下，目前钻头保径结构分为三种:第一种常规保径结构，在光滑保径块表面上烧结有聚晶金刚石、镶装硬质合金柱及敷焊耐磨硬质合金材料；第二种前排保径结构，在保径块的前端设有前端保径齿；第三种双排保径结构，在第二种结构基础上，在保径块表面中部设有中心保径齿。其中，钻头旋转工作时，沿旋转方向保径块上先接触并刮削井壁的一端为前端，与其相对的另一端为保径块的后端。
[0004]在上述三种结构中，第一种常规保径结构无主切削功能，在钻进过程中以摩擦接触方式支撑井壁，保持钻头稳定性；第二种前排保径结构，在钻头钻进过程中，对井壁有较强的刮削功能，但保径块除C点处以外，其它部分容易磨损，其磨损效果见图1，图中填充处为易磨损区；第三种双排保径结构，具有刮削和支撑双重作用，但只能保护保径块的C点到D点之间的表面，对井壁的扶正宽度也较小，保径能力较低，其磨损效果见图2，图中填充处为易磨损区，除此之外，中心保径齿的齿孔为盲孔，一旦保径齿损坏则很难从齿孔中取出，导致钻头可修复性降低。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种钻头保径结构，以解决现有的保径结构对井壁扶正面积小、保径能力低且易磨损的问题。
[0006]为实现本实用新型目的，采用的技术方案为:一种钻头保径结构，包括钻头体，钻头体上设置有保径块，保径块的前端设置有前端保径齿，保径块的后端设置有后端保径齿。
[0007]进一步地，所述后端保径齿的位置为:后端保径齿与保径块的后端面相切，或凸出保径块的后端面，或凹进保径块(3)的后端面，或上述三种位置的任意混合。
[0008]进一步地，所述后端保径齿的几何中心线垂直于钻头的外圆面。
[0009]进一步地，所述保径块上开设有一侧有开口的后端保径齿安装孔，且所述开口延伸至保径块的后端面，后端保径齿位于后端保径齿安装孔内。可以方便地通过焊接方法来安装或更换后端保径齿。
[0010]进一步地，所述开口的宽度不大于后端保径齿(I)的最大尺寸；相邻的两保径块之间设置有排屑槽，开口(5)的深度不大于排屑槽的深度。
[0011]进一步地，所述后端保径齿横截面形状为圆形、椭圆形或多边形。
[0012]进一步地,所述后端保径齿横截面为圆形,且直径为5mnT25mm,厚度为3mnT25mm。
[0013]进一步地，所述前端保径齿和后端保径齿焊接或烧结在保径块上。
[0014]进一步地，后端保径齿外露面设有聚晶金刚石、人造金刚石、天然金刚石或立方氮化硼材料。
[0015]进一步地，所述钻头体类型包括PDC钻头、聚晶金刚石钻头、天然金刚石钻头、孕镶钻头或复合钻头。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]一、通过保径块上前端保径齿加后端保径齿的结构，在不增加整体保径面积的前提下大大增加了钻头保径的保径能力，并且区别于钻头的冠部齿段结构(其结构在前排齿损坏后，后排齿继续起到切削井壁的作用)，如图7所示，本实用新型的保径结构通过保径块设置在钻头冠部齿段的后方，利用前端保径齿加后端保径齿的结合结构起到更强的保径效果，保证井眼在切削后的直径准确、工作稳定；
[0018]二、前端保径齿和后端保径齿增强了保径块前后端的局部耐磨性，前端保径齿的主要作用是修刮井壁，后端保径齿的作用则是支撑井壁，后端保径齿与前端保径齿的共同使用，最大程度地增加了保径块对井壁的扶正宽度，减小了钻头发生横向摆动的幅度。不仅增强了钻头保径块的保径能力，显著提高了钻头的保径寿命，还增强了钻头在钻进过程中的稳定性。
[0019]三、后端保径齿安装孔的开口设计使得后端保径齿损坏后的更换更为便捷，有效保径且提高了钻头的可修复性，可直接降低钻头生产成本，利于广泛应用；
[0020]四、后端保径齿凸出保径块的后端面时，可对保径块实现更好的覆盖，能更好的防止保径块的磨损，在增强了保径能力的同时更加容易更换。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是现有技术中前排保径结构的磨损效果图；
[0022]图2是现有技术中双排保径结构的磨损效果图；
[0023]图3是采用本实用新型提供的钻头保径结构的钻头整体结构示意图；
[0024]图4是图3中钻头保径结构的放大图；
[0025]图5是图4的右视图；
[0026]图6是本实用新型提供的钻头保径结构的磨损效果图；
[0027]图7是本实用新型提供的钻头保径结构的位置示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
[0029]图3至图7示出了本实用新型提供的钻头保径结构，包括钻头体4，钻头体4上设置有保径块3，保径块3的前端设置有前端保径齿2，保径块3的后端设置有后端保径齿I。
[0030]使用时，沿着保径块3布置的前端保径齿2能够确保轴向的全部覆盖，后端保径齿I也覆盖了大多相同的区域，确保了对井眼的有效保径，提高了钻头的稳定性、导向性和井眼的质量。
[0031]保径块3位于钻头的冠部齿段6的后方，前端保径齿2和后端保径齿I均焊接或烧结在保径块3上。后端保径齿I为平头齿、球头齿或弧形齿，其材料为硬质合金、粉末冶金、聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石复合体、聚晶金刚石孕镶块、人造金刚石孕镶块、天然金刚石孕镶块或陶瓷，还可以是包含硬质合金、金刚石、立方氮化硼的复合材料。为提高其硬度及耐磨性，在后端保径齿I外露面设有聚晶金刚石、人造金刚石、天然金刚石或立方氮化硼材料，保径块3表面敷焊有耐磨硬质合金材料或烧结有耐磨材料。钻头体4类型包括roc钻头、聚晶金刚石钻头、天然金刚石钻头、孕镶钻头或复合钻头。
[0032]为了便于修复更换，在保径块3上开设有一侧有开口 5的后端保径齿安装孔，且开口 5延伸至保径块3的后端面，后端保径齿I位于后端保径齿安装孔内。开口 5的宽度不大于后端保径齿I的最大尺寸；相邻的两个保径块3之间设置有排屑槽，开口 5的深度不大于排屑槽的深度。
[0033]在保径块3的后端焊接三颗后端保径齿1，后端保径齿I横截面形状为圆形，直径为5mnT25mm,优选为13mm,厚度为3mnT25mm,优选为8mm,其几何中心线垂直于钻头的外圆面。三颗后端保径齿I的位置分别为:与保径块3的后端面相切，如图4中II，此时在相切处形成等同于开口 5的切口 ；凸出保径块3的后端面，如图4中I，此时后端保径齿I与保径块3后端面相交，在相交处也会形成等同于开口 5的切口 ；凹进保径块3的后端面，如图4中III。后端保径齿I的位置也可以是上述三种位置中的一种或任意两种的混合。后端保径齿I凸出保径块3后端面时，凸出保径块3后端面的尺寸小于或等于后端保径齿I最大尺寸的一半。
[0034]该保径结构的后端保径齿I横截面形状还可以为椭圆形或多边形等。通过现场使用，采用该保径结构的钻头具有更为良好的保径作用，钻头的可修复性高，其使用后的修复次数大大增加,有的钻头修复次数可达8次，大大降低了生产成本。
[0035]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种钻头保径结构，包括钻头体(4),钻头体(4)上设置有保径块(3),保径块(3)的前端设置有前端保径齿(2),其特征在于，保径块(3)的后端设置有后端保径齿(1),所述后端保径齿(1)的位置为:后端保径齿(1)与保径块(3)的后端面相切，或凸出保径块(3)的后端面，或凹进保径块(3)的后端面，或上述三种位置的任意混合。
2.根据权利要求1所述的钻头保径结构，其特征在于，所述后端保径齿(1)的几何中心线垂直于钻头的外圆面。
3.根据权利要求1所述的钻头保径结构，其特征在于，所述保径块(3)上开设有一侧有开口(5)的后端保径齿安装孔，且所述开口(5)延伸至保径块(3)的后端面，后端保径齿(1)位于后端保径齿安装孔内。
4.根据权利要求3所述的钻头保径结构，其特征在于，所述开口(5)的宽度不大于后端保径齿(1)的最大尺寸；相邻的两保径块之间设置有排屑槽，开口(5)的深度不大于排屑槽的深度。
5.根据权利要求1所述的钻头保径结构，其特征在于，所述后端保径齿(1)横截面形状为圆形、椭圆形或多边形。
6.根据权利要求5所述的钻头保径结构，其特征在于，所述后端保径齿(1)横截面为圆形，且直径为5111111?25111111，厚度为3臟?25111111。
7.根据权利要求1所述的钻头保径结构，其特征在于，所述前端保径齿(2)和后端保径齿(1)焊接或烧结在保径块(3 )上。
8.根据权利要求1所述的钻头保径结构，其特征在于，后端保径齿(1)外露面设有聚晶金刚石、人造金刚石、天然金刚石或立方氮化硼材料。
9.根据权利要求1所述的钻头保径结构，其特征在于，所述钻头体(4)类型包括？IX:钻头、聚晶金刚石钻头、天然金刚石钻头、孕镶钻头或复合钻头。
【文档编号】E21B10/43GK204126558SQ201420484651
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】郑耀东, 曾德发, 李勇刚, 胥家兴 申请人:四川深远石油钻井工具股份有限公司