[实用新型]一种齿穴防冲蚀钢体PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油及地质钻井领域的齿穴防冲蚀钢体PDC钻头，属于石油地质钻具技术领域。

技术背景

钢体PDC钻头在长时间使用时或者井底泥浆含砂量较重时，靠近喷嘴附近位置的齿穴容易被冲蚀。这种情况的出现，主要是冲蚀部位所受的壁面切应力较大，而该处防护能力却相对不足。现有钢体PDC钻头切削齿齿穴部位的覆焊厚度为1.5~2mm，常易出现由于钻头齿穴被冲蚀引起的钻头早期失效问题。油田现场对钢体PDC钻头的要求是使用寿命能够长，可多次修复。因此，必须保证钻头在长时间使用时不出现冲蚀，以延长钻头的使用寿命。但现有的钢体PDC钻头防冲蚀结构尚难满足上述使用要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种齿穴防冲蚀钢体PDC钻头。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括钻头体和刀翼，刀翼的前面和后面敷焊耐磨层，刀翼的前面上方开设有齿穴，齿穴中安设有复合片切削齿，其特征在于在齿穴前端沿齿穴边缘开设穴槽，穴槽内敷焊耐磨层。

按上述方案，所述的齿穴为半圆弧孔或大半圆弧孔，所述的沿齿穴边缘开设的穴槽为曲率半径大于齿穴圆弧半径的半圆弧槽或大半圆弧槽。

按上述方案，所述的穴槽轴向深度为2~6mm。

按上述方案，所述的穴槽径向深度为2~6mm。

按上述方案，所述的刀翼前面敷焊的耐磨层厚度为1~2 mm，覆焊厚度由上至下梯度递减。

按上述方案，所述的刀翼后面敷焊的耐磨层弯折延伸至刀翼背面，厚度为1~2 mm，由前至后递减。

按上述方案，所述的耐磨层为镍基碳化钨耐磨层。

  本实用新型的有益效果在于：1、增强了齿穴前部的抗冲蚀能力，从而延长了钢体PDC钻头的使用寿命；2、通过齿穴周围局部敷焊料的增加和耐磨层的厚度递减，在齿穴周围能覆焊相对多的表面强化材料，使得齿穴周围的耐磨层得到更为合理的分布，在强化齿穴防冲蚀性能的前提下，可以降低整体覆焊材料的消耗，降低钻头加工成本。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的齿穴部分的局部剖视图。

图2为本实用新型一个实施例的刀翼部分前面敷焊耐磨层的分布示意图。 

图3为本实用新型一个实施例的立体结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。包括钻头体和间隔安设在钻头体外周及端面向外突起的弯折形刀翼4，刀翼之间为排屑槽，排屑槽中设置有喷嘴5，刀翼的前面上方开设齿穴，所述的齿穴为大半圆弧孔，在齿穴前端沿齿穴边缘开设穴槽，穴槽的曲率半径大于齿穴圆弧半径，为大半圆弧槽，穴槽轴向深度为3mm，径向深度为4mm，穴槽内敷焊耐磨层6。所述的齿穴沿刀翼前面外轮廓间隔排列安设，分布于刀翼的内锥部、鼻部、肩部及保径段，齿穴中安设有圆柱状的复合片切削齿1；在刀翼的前面和后面均敷焊耐磨层，所述的刀翼前面敷焊的耐磨层2厚度由上至下梯度递减，其中近齿穴的上半部分前面区域7耐磨层厚度较厚为2~1.5mm，下半部分前面区域8的耐磨层厚度递减，为1.5~1mm；刀翼前面的耐磨层与穴槽的耐磨层敷焊成一体。所述的刀翼后面敷焊的耐磨层3弯折延伸至刀翼背面，厚度由前至后递减，由2 mm厚度逐步递减至1mm。

在钻头加工过程中，首先把齿穴结构加工出来，在复合片对应的位置采用石墨替片粘在齿穴位置，然后用敷焊耐磨材料按图1、图2所示的敷焊结构进行敷焊。其中穴槽周围区域的敷焊耐磨层厚度最厚，靠近齿穴周围区域的敷焊耐磨层厚度其次，离开齿穴周围区域的敷焊耐磨层厚度最薄，表面敷焊的材料为镍基碳化钨。

钻头与其它井下工具连接起来，一同下入井底，然后开泵循环钻井液并加压旋转钻进。在齿穴周围，即靠近齿穴周围的敷焊区域所受的钻井液冲击力最大，也是最容易产生冲蚀失效的位置，该处覆焊厚度最厚，因而抗冲蚀能力越强，而在其余敷焊区域钻井液产生的冲击力梯度减小，其覆焊厚度也相应的梯度减薄。因而达到了增强了齿穴前部的抗冲蚀能力，从而延长了对应的钻头的使用寿命。同时，由于敷焊层厚度梯度变化，减少了表面强化材料的使用，降低了钻头的加工成本。