正反转PDC钻头

本发明属于钻进工具的，尤其涉及一种正反转pdc钻头。

背景技术：

1、随着石油勘探开发的不断深入，浅层、易开发油气资源越来越少，在深部地层以及复杂地质条件下寻求油气资源正逐渐成为目前海陆勘探开发的重要工作。深层硬岩在钻井过程中通常表现出强度大、硬度高、研磨性等性质。现有破岩工具和钻井方法普遍存在钻井速度慢、钻头寿命短、钻井周期长，钻井成本高的问题，直接制约着深井、超深井钻探速度和勘探开发的整体效益。

2、现有技术中的pdc钻头包括钻头本体和设置在钻头本体上的pdc切削齿。在进行深层硬岩的钻井工作时，钻头本体沿正向转动带动pdc切削齿对岩石进行研磨。针对上述相关技术，经过长期作业pdc切削齿会被严重磨损，从而导致出现破岩效率下降，钻井速度低的情况，因此，需要频繁起钻和下钻来更换钻头。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种正反转pdc钻头，旨在解决pdc切削齿使用寿命短的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种正反转pdc钻头，包括：

3、钻头本体，包括钻进端和连接端，所述连接端用于与钻头接头连接；

4、多个切削刀翼，沿周向间隔布置在所述钻进端的外周壁上，每个所述切削刀翼的外壁面沿所述周向的两个侧边分别设有一组切削齿组，所述切削齿组在所述钻进端沿顺时针或逆时针转动时均能够切削岩石；和

5、防脱组件，一端用于与所述钻头接头固定连接，另一端与所述钻进端插接配合。

6、在本发明的实施例中，每组所述切削齿组包括间隔布置的多个弧形双面齿，所述弧形双面齿的径向外侧部与所述切削刀翼连接，所述弧形双面齿包括设置在自身周向两端的正向剪切部和反向剪切部，所述正向剪切部用于沿顺时针切削岩石，所述反向剪切部用于沿逆时针切削岩石。

7、在本发明的实施例中，在任一所述弧形双面齿中，沿所述钻头本体的顺时针转动方向，所述正向剪切部设置在所述反向剪切部的前方，所述正向剪切部的切削刃顶点的凸出高度大于所述反向剪切部的切削刃顶点的凸出高度。

8、在本发明的实施例中，所述正反转pdc钻头还包括喷嘴组件，所述喷嘴组件设置在所述钻进端的端面并用于旋转喷出钻井液。

9、在本发明的实施例中，所述喷嘴组件包括：

10、旋转弯管，沿自身轴向形成弯折夹角；

11、第一喷嘴件，内部形成与所述旋转弯管连通的直流道；和

12、第一轴承，内环与所述旋转弯管连接，外环与所述钻进端连接。

13、在本发明的实施例中，所述喷嘴组件包括：

14、直管；

15、第二喷嘴件，内部形成有与所述直管连通的主流道和多个辅流道，所述主流道位于所述第二喷嘴件的中心，所述主流道与所述第二喷嘴件的延伸方向相同，多个所述辅流道均匀间隔布置在以所述中心为圆心的同一圆弧上，所述辅流道的轴线与所述主流道的轴线形成旋转夹角；和

16、第二轴承，内环与所述直管连接，外环与所述钻进端连接。

17、在本发明的实施例中，所述防脱组件包括伸缩配合的伸缩件和扭转件，所述伸缩件背离所述扭转件的一端形成有插接件，所述插接件与所述钻进端插接配合，所述扭转件背离所述伸缩件的一端与所述钻头接头连接。

18、在本发明的实施例中，所述伸缩件和所述扭转件均为管状结构，所述扭转件的内周壁与所述伸缩件的外周壁螺纹配合，所述插接件包括多根沿所述伸缩件的周向布置的条状插齿，所述钻进端上形成有与所述插接件对应的插接槽。

19、在本发明的实施例中，所述防脱组件还包括外套件，所述外套件的内周壁与所述钻头接头的外周壁卡接，所述外套件的内部形成有用于所述伸缩件穿过的通孔。

20、在本发明的实施例中，所述正反转pdc钻头还包括设置在所述钻进端的端面的多个中心刀翼，所述中心刀翼的顶面到所述钻进端的端面的最小距离小于所述切削刀翼的顶面到所述钻进端的端面的最小距离。

21、通过上述技术方案，本发明实施例所提供的正反转pdc钻头具有如下的有益效果：

22、在本申请中，钻头本体受钻头接头驱动进行顺时针正转或逆时针反转，在钻头本体正转时，切削齿组在正转时的前端进行岩石研磨，在钻头本体反转时，切削齿组在反转时的前端进行岩石研磨。在钻井作业过程中，首先，控制钻进端顺时针正转带动切削齿组的一端切削岩石，在切削齿组的一端磨损严重导致钻井速度下降后，控制钻进端逆时针反转带动切削齿组的另一端切削岩石，从而延长同一切削齿组的使用寿命短，进而提升钻井效率。

23、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种正反转pdc钻头，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的正反转pdc钻头，其特征在于，每组所述切削齿组包括间隔布置的多个弧形双面齿(4)，所述弧形双面齿(4)的径向外侧部与所述切削刀翼(2)连接，所述弧形双面齿(4)包括设置在自身周向两端的正向剪切部(42)和反向剪切部(43)，所述正向剪切部(42)用于沿顺时针切削岩石，所述反向剪切部(43)用于沿逆时针切削岩石。

3.根据权利要求2所述的正反转pdc钻头，其特征在于，在任一所述弧形双面齿(4)中，沿所述钻头本体(1)的顺时针转动方向，所述正向剪切部(42)设置在所述反向剪切部(43)的前方，所述正向剪切部(42)的切削刃顶点的凸出高度大于所述反向剪切部(43)的切削刃顶点的凸出高度。

4.根据权利要求1所述的正反转pdc钻头，其特征在于，所述正反转pdc钻头(100)还包括喷嘴组件(5)，所述喷嘴组件(5)设置在所述钻进端的端面并用于旋转喷出钻井液。

5.根据权利要求4所述的正反转pdc钻头，其特征在于，所述喷嘴组件(5)包括：

6.根据权利要求4所述的正反转pdc钻头，其特征在于，所述喷嘴组件(5)包括：

7.根据权利要求1所述的正反转pdc钻头，其特征在于，所述防脱组件(3)包括伸缩配合的伸缩件(31)和扭转件(32)，所述伸缩件(31)背离所述扭转件(32)的一端形成有插接件(33)，所述插接件(33)与所述钻进端插接配合，所述扭转件(32)背离所述伸缩件(31)的一端与所述钻头接头(7)连接。

8.根据权利要求7所述的正反转pdc钻头，其特征在于，所述伸缩件(31)和所述扭转件(32)均为管状结构，所述扭转件(32)的内周壁与所述伸缩件(31)的外周壁螺纹配合，所述插接件(33)包括多根沿所述伸缩件(31)的周向布置的条状插齿，所述钻进端上形成有与所述插接件(33)对应的插接槽(34)。

9.根据权利要求8所述的正反转pdc钻头，其特征在于，所述防脱组件(3)还包括外套件(35)，所述外套件(35)的内周壁与所述钻头接头(7)的外周壁卡接，所述外套件(35)的内部形成有用于所述伸缩件(31)穿过的通孔。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的正反转pdc钻头，其特征在于，所述正反转pdc钻头(100)还包括设置在所述钻进端的端面的多个中心刀翼(6)，所述中心刀翼(6)的顶面到所述钻进端的端面的最小距离小于所述切削刀翼(2)的顶面到所述钻进端的端面的最小距离。

技术总结
本发明属于钻进工具的技术领域，尤其涉及一种正反转PDC钻头，包括钻头本体、多个切削刀翼和防脱组件，其中，钻头本体的连接端与钻头接头连接，多个切削刀翼沿周向间隔布置在钻头本体的钻进端的外周壁上，每个切削刀翼的外壁面沿周向的两个侧边分别设有一组切削齿组，切削齿组在钻进端沿顺时针或逆时针转动时均能够切削岩石；防脱组件一端用于与钻头接头固定连接，另一端与钻进端插接配合。在实际钻井作业时，通过进行正转作业直至位于正转前方的切削齿组磨损严重再进行反转作业来延长同一切削齿组的使用寿命，从而保持钻井速度。本申请通过延长切削齿组的使用寿命来减少正反转PDC钻头的更换次数，从而降低钻井工作的停止时间，进而提高钻井效率。

技术研发人员：陈绪跃,金铭,杨奇奇,祝铭池,邹蚁麒,曹孝华,李庚宸
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15