一种用于测定pdc钻凿特性的模拟钻头的制作方法
【专利摘要】本发明专利涉及一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，是一种在人造聚晶金刚石（PDC）钻凿特性测定试验装置上使用的模拟钻头。所述模拟钻头由钻头体、PDC复合片、压片组成，其结构为：钻头体上加工有中心孔和水眼，水眼分布在钻头体一侧，且水眼中心线与钻头体中心轴线成20°角，钻头底部加工内外两个相同的预制槽，预制槽内通过压片固定PDC复合片。其优点是可以测量PDC作为切削齿在受力与旋转并伴有无规律振动、冲击的状态下PDC的钻凿特性；而且切削方式为单片单轨迹切削，有利于提高试验效果的可比性与试验质量。
【专利说明】—种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头【技术领域】
[0001]本发明专利涉及实验钻头领域，具体是一种在roc (人造聚晶金刚石)钻凿特性测定试验装置上使用的模拟钻头，通过对岩石进行模拟钻进来测定PDC的钻凿特性。
【背景技术】
[0002]模拟钻头是测定PDC钻凿特性的必备部件之一，其结构设计的合理性对于评价PDC的钻凿特性具有重要意义。PDC钻凿特性是指PDC作为切削齿在受力与旋转并伴有无规律振动、冲击状态下钻凿地层岩石所具有的工程特性。测定的PDC钻凿特性可为PDC钻头生产厂根据不同地层特性选择合适的PDC制造钻头提供依据与检测方法，同时也为roc生广制造商改进和提闻其广品质量提供技术支持。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是针对现有技术的需要，在模拟钻头的设计中，为保证实现既能钻进成孔，又能在小进尺钻进后PDC钻进效果出现显著变化的工作目标，提出了一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头。应用该模拟钻头对岩石进行模拟钻进实验，从而测定roc的钻凿特性。
[0004]本发明的用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，包括钻头体、PDC复合片。所述钻头体沿轴线上分布有中心孔，并在中心孔外预制有至少一个与中心孔贯通的倾斜水眼；钻头底部预制有两个平行布置在钻头中心孔两侧的内、外预制槽，两个PDC复合片分别由压片固定在内、外预制槽内形成双片、双轨嵌压式结构。
[0005]上述方案进一步包括:所述内预制槽紧靠钻头体的中心孔，内、外预制槽相距为一个PDC复合片直径的距离。
[0006]所述水眼中心线与钻头体中心轴线成15-25°角。
[0007]所述压片上有一螺孔，钻头体上有与之相对应的螺孔，用螺钉将PDC复合片固定在钻头体上。
[0008]本发明的模拟钻头采用双片、双轨嵌压式的设计结构，在运行的时候，每个PDC片各有自己的轨迹，有利于提高试验效果的可比性与试验质量，保证切削面完整。
[0009]利用本发明的模拟钻头应用在人造聚晶金刚石(PDC)钻凿特性测定试验装置上，用PDC模拟钻头对岩石进行模拟钻进试验测定PDC的钻凿特性。其优点是可以测量PDC作为切削齿在受力与旋转并伴有无规律振动、冲击的状态下roc的钻凿特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为模拟钻头结构示意图；
图2为图1的左视图。
[0011]图中:1内侧PDC复合片，2外侧PDC复合片，3水眼，4钻头体，5中心孔，6螺钉，7外侧预制槽，8内侧预制槽，9压片。【具体实施方式】
[0012]参照附图1和2对本发明作进一步阐述。
[0013]实施例1
一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，包括钻头体4、PDC复合片1，钻头体4沿轴线上分布有中心孔5，并在中心孔5外预制有至少一个与中心孔5贯通的倾斜水眼3 ;钻头底部预制有两个平行布置在钻头中心孔5两侧的内、外预制槽8、7，两个PDC复合片I分别由压片9固定在内、外预制槽8、7内，形成双片、双轨嵌压式结构。
[0014]实施例2
一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，包括钻头体4、PDC复合片1，钻头体4沿轴线上分布有中心孔5，并在中心孔5外预制有至少一个与中心孔5贯通的倾斜水眼3 ;钻头底部预制有两个平行布置在钻头中心孔5两侧的内、外预制槽8、7，两个PDC复合片I分别由压片9固定在内、外预制槽8、7内，形成双片、双轨嵌压式结构。内预制槽8紧靠钻头体的中心孔5，内、外预制槽8、7相距为一个PDC复合片I直径的距离。
[0015]实施例3
一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，包括钻头体4、PDC复合片1，钻头体4沿轴线上分布有中心孔5，并在中心孔5外预制有至少一个与中心孔5贯通的倾斜水眼3 ;钻头底部预制有两个平行布置在钻头中心孔5两侧的内、外预制槽8、7，两个PDC复合片I分别由压片9固定在内、外预制槽8、7内，形成双片、双轨嵌压式结构。3水眼中心线与钻头体4中心轴线成15-25°角。
[0016]实施例4
一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，包括钻头体4、PDC复合片1，钻头体4沿轴线上分布有中心孔5，并在中心孔5外预制有至少一个与中心孔5贯通的倾斜水眼3 ;钻头底部预制有两个平行布置在钻头中心孔5两侧的内、外预制槽8、7，两个PDC复合片I分别由压片9固定在内、外预制槽8、7内，形成双片、双轨嵌压式结构。3水眼中心线与钻头体4中心轴线成15-25°角。内预制槽8紧靠钻头体的中心孔5，内、外预制槽8、7相距为一个PDC复合片I直径的距离。
[0017]实施例5
一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，包括钻头体4、PDC复合片1，钻头体4沿轴线上分布有中心孔5，并在中心孔5外预制有至少一个与中心孔5贯通的倾斜水眼3 ;钻头底部预制有两个平行布置在钻头中心孔5两侧的内、外预制槽8、7，两个PDC复合片I分别由压片9固定在内、外预制槽8、7内，形成双片、双轨嵌压式结构。3水眼中心线与钻头体4中心轴线成15-25°角。压片9上有一螺孔，钻头体4上有与之相对应的螺孔，用螺钉将I3DC复合片I固定在钻头体4上。
[0018]实施例6
一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，由钻头体4、PDC复合片I和2、螺钉6、压片9组成，钻头体4上分布有中心孔5和水眼3，钻头底部设计有外预制槽7和内预制槽8 ;内、外预制槽平行分布在模拟钻头中心孔5的两侧，内预制槽8紧靠钻头体4的中心孔，外预制槽7与内预制槽8相距为一个PDC复合片直径；将两个相同的PDC复合片分别嵌入内、外预制槽内，用压片9和螺钉6固定在钻头体4上；水眼3分布在钻头体4 一侧，且水眼3中心线与钻头体4中心轴线成20°角。
[0019]实施例7
一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，由钻头体4、PDC复合片I和2、螺钉6、压片9组成，钻头体4上分布有中心孔5和水眼3，钻头底部设计有外预制槽7和内预制槽8 ;内、外预制槽平行分布在模拟钻头中心孔5的两侧，内预制槽8紧靠钻头体4的中心孔，外预制槽7与内预制槽8相距为一个PDC复合片直径；将两个相同的PDC复合片分别嵌入内、外预制槽内，用压片9和螺钉6固定在钻头体4上；水眼3分布在钻头体4 一侧，且水眼3中心线与钻头体4中心轴线成15°角。
[0020]实施例8
一种用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，由钻头体4、PDC复合片I和2、螺钉6、压片9组成，钻头体4上分布有中心孔5和水眼3，钻头底部设计有外预制槽7和内预制槽8 ;内、外预制槽平行分布在模拟钻头中心孔5的两侧，内预制槽8紧靠钻头体4的中心孔，外预制槽7与内预制槽8相距为一个PDC复合片直径；将两个相同的PDC复合片分别嵌入内、外预制槽内，用压片9和螺钉6固定在钻头体4上；水眼3分布在钻头体4 一侧，且水眼3中心线与钻头体4中心轴线成25°角。
[0021]本发明应用在《PDC钻凿特性测定试验装置》(专利号:200920007005.1)的实验装置上，打开冷却水管线，使冷却水通过水眼和中心孔流出钻头，起到冷却钻头和携带岩屑的作用；然后，启动roc钻凿特性测定试验装置，进行钻凿特性测定试验。实验结束后，卸掉模拟钻头，松开螺钉和压片，从外侧预制槽和内侧预制槽中分别取出PDC复合片进行测量分析，计算PDC复合片的钻凿特性。
【权利要求】
1.一种用于测定roc钻凿特性的模拟钻头，包括钻头体、PDC复合片，其特征在于:所述钻头体沿轴线上分布有中心孔，并在中心孔外预制有至少一个与中心孔贯通的倾斜水眼；钻头底部预制有两个平行布置在钻头中心孔两侧的内、外预制槽，两个PDC复合片分别由压片固定在内、外预制槽内，形成双片、双轨嵌压式结构。
2.根据权利要求1所述的用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，其特征在于:所述内预制槽紧靠钻头体的中心孔，内、外预制槽相距为一个PDC复合片直径的距离。
3.根据权利要求1所述的用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，其特征在于:所述水眼中心线与钻头体中心轴线成15-25°角。
4.根据权利要求2所述的用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，其特征在于:所述水眼中心线与钻头体中心轴线成15-25°角。
5.根据权利要求3或4所述的用于测定PDC钻凿特性的模拟钻头，其特征在于:所述压片上有一螺孔，钻头体上有与之相对应的螺孔，用螺钉将PDC复合片固定在钻头体上。
【文档编号】G01N3/58GK103776712SQ201210400154
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月20日 优先权日:2012年10月20日
【发明者】赵秀菊, 马凤清, 燕静, 郭淑玲, 程鹏, 杨宁宁, 吴明波, 张忠乾 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院