[发明专利]一种抗回旋反向后排齿钻头

说明书

技术领域

本发明涉及石油、地质用的回转钻进钻头，特别涉及深井和硬地层用的钻进钻头，具体的说，是一种抗回旋反向后排齿钻头。

背景技术

目前，在石油、地质等领域使用PDC齿作为切削齿的回转钻进钻头(简称PDC钻头)很广泛。PDC钻头具有机械钻速高，钻头进尺寿命长等优点。由于在深井和硬地层钻井过程中，钻杆太长，发生扭曲，在钻遇硬地层时，钻头要发生回旋，直接降低了钻头的攻击力，并且可能对钻头造成伤害，从而过早损坏钻头，严重影响钻井速度。为了解决这一难题，各大钻头公司尝试了很多方法，包括使用扭力冲击器、抗回旋保径等；配合扭力冲击器使用，让钻头来回高速旋转或者轴向来回伸缩，其目的就是降低钻头回旋，从而提高钻井速度，缺点就是工具成本太高，而且技术性很强，不能普及；抗回旋保径钻头设计效果不明显。现在钻头回旋问题就是PDC钻头普遍存在又没有解决的难题。

发明内容

本发明要解决的问题就是针对上述现有技术存在的难题，提供一种新型的钻头结构，解决钻头回旋问题。其技术方案如下：

本发明提供一种抗回旋反向后排齿钻头，该钻头包括前排PDC切削齿、钻头本体、接头、刀翼、规径、喷嘴和排屑槽，钻头本体与接头相连接，接头与钻杆连接，钻头本体内嵌有数个喷嘴，钻头本体上均匀固定数个刀翼，在每个刀翼上钎焊若干个前排PDC切削齿，两个相邻刀翼之间形成排屑槽，与接头相接外径最大处为规径，其关键技术是在每个刀翼背面加一定数量的反向后排齿。

所述反向后排齿的大小范围为Ф8mm-Ф16mm。

所述反向后排齿和相应的前排PDC切削齿同半径，二者距离5-10mm。

所述反向后排齿的仰角为10°-30°。

在所述每个刀翼上设置2-16个反向后排齿。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、在深井和硬地层钻井中，常规后排齿设计只是前排齿的一个补充，当前排齿损坏时，后排齿参与切削，和前排齿是一样的功能。本发明在每个刀翼背后加一定数量的反向后排齿，增加了反向的切削齿，反向后排齿的切削方向和前排齿的切削方向相反，只要有钻头回旋情况发生，反向后排齿就参与工作，能有效减少钻头回旋，能够减少对钻井有害的反向回旋力，并转化为对钻井有益的切削力，帮助破岩，提高钻头机械钻速，从而提高钻井速度，节约钻井周期。

2、本发明的反向后排齿和相应的前排PDC切削齿同半径，二者距离5-10mm，结构简单，在保证能够充分放置反向后排齿的情况下，使其占用空间达到最小，因而使得本发明的结构紧凑，不会导致刀翼内部空虚，不影响刀翼强度，并且能够在现有的钻头厂家的同向双排齿的设计上进行小的改动，避免了因小改动而重复设计和制造整个钻头，减少钻头厂家设计和制造成本，因而本发明成本低。

3、本发明反向后排齿的仰角为10°-30°，反向后排齿在这个角度范围的切削力大，抗回旋效果最好，保证钻头的攻击力，保证钻头的高机械钻速，延长钻头进尺寿命，提高了钻井速度。

4、本发明设计很灵活，能够根据深井和硬地层的地层和岩性的实际情况来调节反向后排齿的大小和数量，反向后排齿的大小范围为Ф8mm-Ф16mm，每个钻头刀翼上设置2-16个反向后排齿，以最大限度增加反向切削力，降低钻头回旋，保证钻头的攻击力，减少对钻头造成伤害，从而保护钻头、提高钻井速度。

附图说明

图1是本发明钻头本体与接头连接示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是本发明前排PDC切削齿及反向后排齿切削状态图。

图中附图标记：

1—前排PDC切削齿；2—钻头本体；3—接头；4—刀翼；5—规径；6—反向后排齿；7—喷嘴；8—排屑槽；9—岩石。

具体实施方式

参见图1-图2，本发明提供一种抗回旋反向后排齿钻头，该钻头包括前排PDC切削齿1、钻头本体2、接头3、刀翼4、规径5、喷嘴7和排屑槽8，钻头本体2与接头3相连接，接头3与钻杆连接，钻头本体2内嵌有数个喷嘴7，钻头本体2上均匀固定数个刀翼4，在每个刀翼4上钎焊若干个前排PDC切削齿1，两个相邻刀翼4之间形成排屑槽8，与接头3相接外径最大处为规径5，其关键技术是在每个钻头刀翼4背面加一定数量的反向后排齿6，根据实际情况可以调节反向后排齿6的大小和数量，反向后排齿6的大小范围为Ф8mm-Ф16mm，每个钻头刀翼4上设置2-16个反向后排齿6。反向后排齿6和相应的前排PDC切削齿1同半径，二者距离5-10mm，反向后排齿6的仰角为10°-30°。