[实用新型]反螺旋PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型属于钻探工具技术领域，具体地说，涉及一种采用反螺旋线式布齿方式的反螺旋PDC钻头。

背景技术

目前，PDC钻头在软到中硬地层中具有机械钻速快，寿命高，进尺多的优点，在石油天然气、地热、煤层气钻井中被广泛应用。常见的刀翼式PDC钻头的布齿结构，多为直刀翼布齿，或者正螺旋式布齿，这两种布齿结构的特点是，钻井时钻头会产生较大的侧向力，导致钻头体在井底钻进时稳定性较差，产生涡动，造成钻头切削齿的冲击破裂，影响钻头的使用寿命，降低钻头的综合进尺和速度。

常规刀翼式PDC钻头在布齿设计时采用的布齿线设计是直线式，或正螺旋线式布齿方式，布齿线按照顺时针方向旋转一定的角度；常规PDC钻头在旋转钻进时，切削齿在切削岩石过程中，岩石会对钻头切削齿产生一个反推力，即侧向力，聚集的侧向力会导致钻头体在井底钻进时不平稳产生涡动，造成钻头切削齿的冲击破损，影响钻头的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种反螺旋PDC钻头，采用反螺旋线式布齿方式，提高钻头稳定性和使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种反螺旋PDC钻头，包括钻头基体、切削齿、刀翼、水道和喷嘴，所述刀翼为反螺旋刀翼，布置在钻头基体上；所述切削齿按照刀翼的布齿螺旋线布置在刀翼上，布齿螺旋线由钻头中心呈逆时针方向延伸至钻头基体边缘，布齿螺旋线与径向线之间的夹角为5～30度；喷嘴6为圆形，设置于钻头基体上，位于相邻刀翼之间；相邻刀翼的端部之间为水道4。

优选的是，所述刀翼包括三个长刀翼和三个短刀翼，长刀翼自钻头中心延伸至边缘，相邻长刀翼之间设有喷嘴，短刀翼自喷嘴外沿延伸至边缘，短刀翼与长刀翼之间设有喷嘴。

本实用新型的PDC钻头采用的是反螺旋线式布齿方式，布齿螺旋线按照逆时针方向旋转一定的角度，钻头冠顶以内切削齿具有逆时针方向侧转角，冠顶以外采用的是切削齿含有顺时针方向侧转角，冠顶内切削齿的侧向力抵消了部分冠顶外切削齿的侧向力，使钻头的整体侧向力减小，钻头稳定性增加。

反螺旋PDC钻头喷嘴喷出的钻井液在遇到反螺旋的刀翼时受到阻碍，改变流向，形成较小的涡流，能够充分清洗钻头的切削齿，有效减低高速切削的复合片的温度，从而提高钻头的使用寿命。

本实用新型的有益效果是：通过反螺旋刀翼的布置，能够减小钻头的侧向力，使钻头能够减小切削齿的冲击破损；同时，保持井底的液体涡流，能够充分清洗钻头的切削齿，起到冷却降温效果，从而提高钻头的使用寿命，达到提高机械钻速和总进尺的目的。

附图说明

图1为本实用新的结构示意图；

图2为常规钻头布齿螺旋线的结构示意图；

图3为本实用新型钻头布齿螺旋线的结构示意图；

图4为常规钻头切削齿布齿结构示意图；

图5为本实用新型钻头切削齿布齿结构示意图；

如图1-5所示：布齿螺旋线与径向线之间的夹角φ，布齿螺旋线1，钻头基体2，切削齿3，水道4，刀翼5，喷嘴6

具体实施方式

下面通过具体实施例结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例1：

本实施例的反螺旋PDC钻头，包括钻头基体2、切削齿3、刀翼5、水道4和喷嘴6，刀翼5为反螺旋刀翼，布置在钻头基体2上；切削齿3按照刀翼5的布齿螺旋线1布置在刀翼5上，布齿螺旋线1由钻头中心呈逆时针方向延伸至钻头基体2边缘，布齿螺旋线1与径向线之间的夹角φ为5～30度；喷嘴6为圆形，设置于钻头基体2上，位于相邻刀翼5之间；相邻刀翼5的端部之间为水道4。

实施例2：

本实施例的反螺旋PDC钻头，包括钻头基体2、切削齿3、刀翼5、水道4和喷嘴6，刀翼5为反螺旋刀翼，布置在钻头基体2上；切削齿3按照刀翼5的布齿螺旋线1布置在刀翼5上，布齿螺旋线1由钻头中心呈逆时针方向延伸至钻头基体2边缘，布齿螺旋线1与径向线之间的夹角φ为5～30度；喷嘴6为圆形，设置于钻头基体2上，位于相邻刀翼5之间；相邻刀翼5的端部之间为水道4。

刀翼5包括三个长刀翼和三个短刀翼，长刀翼自钻头基体2中心延伸至边缘，相邻长刀翼之间设有3个喷嘴，短刀翼自喷嘴6外沿延伸至边缘，短刀翼与长刀翼之间设有3个喷嘴。