[实用新型]一种防泥包固定切削齿钻头

说明书

技术领域

本实用新型属于石油天然气、页岩气、煤层气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探技术领域，具体是涉及一种防泥包固定切削齿钻头。

背景技术

固定切削齿钻头是利用聚晶金刚石复合片（即PDC齿）通过刮切、剪切的方式来破碎岩石的钻头，多用于中软地层。现有的固定切削齿钻头一般通过优化水力结构来防止岩石泥包钻头，钻井液通过喷嘴喷射出来对切削齿进行清洗和冷却，钻井液携带岩屑通过排屑槽排出井底。当钻头在钻遇粘土地层、易吸水膨胀的地层，岩屑容易粘附在切削齿周边与切削齿之间，逐渐堆积，形成泥包。一旦泥包，钻头钻进能力下降，伴随泥包情况加重，切削能力降低越大，直到失去钻进能力，需要起下钻重新更换钻头，增加钻井成本。

通过降低钻头刀翼和井底岩石接触面积，就可以达到减少岩屑与刀翼表面的附着力，预防钻头泥包的发生。现有钻头的水力结构改进性设计中，一般将钻头刀翼的厚度设计得很薄，相邻两个刀翼之间的排屑槽很宽，可以加快井底岩屑的清除。但使用薄刀翼，钻头的强度会降低，易于发生井底事故，甚至在扭矩较大时可能发生断刀翼的事故。

为了解决上述问题，现有防泥包钻头技术中，中国实用新型专利说明书CN203756044U公开了一种防泥包的PDC 钻头，该钻头采用钻头体表面凸起结构，这种钻头的表面凸起能够减小岩屑在刀翼表面的附着力，当岩屑附着在钻头表面时，由于表面凸起的存在，使得岩屑与钻头表面之间有缝隙存在，因此钻井液会进入到这些缝隙中，使得岩屑能够更容易被钻井液从钻头表面冲洗掉，从而达到防止钻头泥包的效果。但一般易于泥包的地层都比较软，在软地层钻井基本采用钢体钻头，而钢体钻头在制造中，需要在钻头刀翼上敷焊2mm左右厚度的耐磨层，这种在钻头体表面设置凸起的结构，在敷焊耐磨层后，凸起结构极易消失，因此这种钻头的防泥包设计在制造上难以实现。

实用新型内容

本实用新型的目的就是克服上述现有技术的不足之处，提出一种防泥包固定切削齿钻头，解决钻头在钻遇粘土地层、易吸水膨胀地层的齿周和齿间泥包问题，增强在以上钻进条件下切削齿的吃入能力，从而提高机械钻速、增加钻头寿命、降低钻井成本。

为了解决上述问题， 本实用新型一种防泥包固定切削齿钻头，包括成为一体的钻头本体和固定刀翼，固定切削齿通过钎焊的方式镶嵌于固定刀翼的前端，其特征在于：在相邻两个固定切削齿后侧的固定刀翼上设置有U型过流槽， 在固定切削齿之间还设置有球型缓流槽，所述U型过流槽一端延伸到刀翼背面、另一端延伸到球型缓流槽并与其相连；在固定切削齿后侧的固定刀翼表面上设置有用于支撑该固定切削齿的柱面坡。

由于本实用新型的钻头通过在刀翼上设置的U型过流槽，降低了刀翼表面与井底岩石的接触面积，降低岩屑的附着力，能够起到预防钻头泥包的作用。

一般而言，相邻两个固定切削齿的齿间距为2-4mm，因此无法在直接在相邻两个切削齿之间设置U型过流槽，而将U型过流槽设置在相邻两个切削齿的后侧，那么U型过流槽的长度L4为固定刀翼宽度L2的1/3-2/3。

为了体现U型过流槽减少固定刀翼表面与井底岩石的接触面积的作用，上述的U型过流槽开口宽度D4为8mm-15mm。

上述的球型缓流槽的深度比U型过流槽的深度深0-3mm。由于球形缓流槽比U型过流槽略深，在球形缓流槽内能够储存一定的钻井液，对钻头表面与井底岩石之间起到润滑作用，能够使岩屑从固定刀翼表面快速流过。

为了利用本实用新型钻头的U型过流槽内流动的钻井液能够携带固定切削齿后侧的岩屑，在固定切削齿后侧的固定刀翼表面上设置了柱面坡。

所述固定切削齿的轴线与该固定切削齿后侧的柱面坡的中心轴相同。

所述柱面坡外径小于或等于该柱面坡前侧的固定切削齿的外径。柱面坡对固定切削齿起到支撑作用，还能减少岩屑在固定切削齿后侧的存储空间，将岩屑分流到U型过流槽附近，由U型过流槽内流动的钻井液将岩屑带离井底。

综上所述，本实用新型一种防泥包固定切削齿钻头与现有技术中的防泥包钻头相比，具有更好的防泥包效果，通过减少固定刀翼表面与井底岩石的接触面积，改善固定刀翼表面与井底岩石的润滑关系，因此能够减小岩屑在固定刀翼表面的附着力，有利于齿间钻井液流动，使得岩屑能够更容易被钻井液从钻头表面冲洗掉，从而防止钻头泥包而失效。

附图说明

下面结合附图和本实用新型的实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型钻头的U型过流槽与球型缓流槽的示意图。