[发明专利]一种具有防泥包功能的PDC钻头

说明书

本发明公开了一种具有防泥包功能的PDC钻头，包括钻头本体、接头、刀翼、切削齿和设于所述钻头本体前端的防泥包凸块，所述刀翼的径向截面为梯形且该梯形中远离所述钻头本体的顶边长度小于与所述钻头本体相交的底边长度，所述钻头本体的第二端表面为平面或锥面。本发明通过采用径向截面为梯形的刀翼，并将钻头本体的第二端表面设计为平面或锥面，且在钻头本体第二端设置防泥包凸块，减少岩屑在排屑空间的积聚，最终达到增加排屑空间的体积、提高排屑通道的宽广度和流畅度、提高钻头表面的剪切应力、降低岩屑重复切削和在钻头表面积聚引发泥包风险的目的，对于提高钻头使用效果具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种PDC钻头，尤其涉及一种石油天然气开发钻井用的具有防泥包功能的PDC钻头。

背景技术

PDC(聚晶金刚石复合片)钻头的刮切破岩机理使得其在软至中硬地层中相比其它结构形式的钻头具有明显的速度优势。这种高钻速条件下所产生的大量岩屑如果不能高效的运移出井底，将导致钻头重复切削井底岩屑，而不能有效破碎新的井底岩石，导致钻头破岩效率的降低。同时，井底岩屑不能高效排出井底也会导致其在钻头表面的积聚、压实，导致钻头泥包，降低破岩效率，甚至使钻头因无法继续进尺而起钻。此外，因结构空间的限制，刀翼在钻头心部会形成狭小且相对封闭的空间，泥浆在该区域内流通不畅形成低流速区，也为岩屑的积聚和钻头的泥包创造了条件。

钻头的刀翼、本体所围成的区域构成钻头的排屑空间，也是井底岩屑从钻头表面进入环空的通道。宽广、流畅的排屑通道，有利于提高岩屑的排出效率，减少井底岩屑重复切削和在钻头表面积聚的几率，有利于提高钻头破岩效率，降低钻头泥包风险。但传统PDC钻头的排屑空间受限，降低了岩屑的排出效率，而且泥浆易于在本体上部中心聚集，容易导致钻头泥包。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种具有防泥包功能的PDC钻头。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种具有防泥包功能的PDC钻头，包括钻头本体、接头、刀翼和切削齿，所述接头设于所述钻头本体的第一端，多个所述刀翼设于所述钻头本体的第二端并在圆周方向均匀分布，多个所述切削齿设于所述刀翼上，所述钻头本体第二端的中心部和多个所述刀翼围成的区域形成排屑空间，所述PDC钻头还包括设于所述钻头本体第二端的防泥包凸块，所述刀翼的径向截面为梯形且该梯形中远离所述钻头本体的顶边长度小于与所述钻头本体相交的底边长度，所述钻头本体的第二端表面为平面或锥面。

作为优选，为了进一步增加排屑空间的体积，所述刀翼在确保强度的前提下尽量减小其宽高比；所述刀翼的径向截面为等腰梯形。

作为优选，为了进一步提高阻止泥浆在排屑空间聚集的能力，所述防泥包凸块设于所述钻头本体第二端的中心部或靠近中心部的位置；所述防泥包凸块为半球形或锥形且其小端远离所述钻头本体的第二端。

作为优选，为了进一步提高阻止泥浆在排屑空间聚集的能力且不影响其排屑能力，设所述防泥包凸块高于所述钻头本体第二端中心部的高度为A，设所述刀翼高于所述钻头本体第二端中心部的高度为B，A为B的五分之一至三分之一。

本发明的有益效果在于：

本发明通过采用径向截面为梯形的刀翼，使刀翼在基本不降低强度的前提下尽量减小体积，从而可以增大刀翼之间的空隙、增大排屑空间的体积，有助于井底岩屑高效运移出井底，将钻头本体的第二端表面设计为平面或锥面，使得泥浆在钻头第二端表面的剪切应力更高，从而提高岩屑的输送效率，通过在钻头本体第二端设置防泥包凸块，减少岩屑在排屑空间的积聚，最终达到增加排屑空间的体积、提高排屑通道的宽广度和流畅度、提高钻头表面的剪切应力、降低岩屑重复切削和在钻头表面积聚引发泥包风险的目的，对于提高钻头使用效果具有重要意义。

附图说明

图1是本发明所述具有防泥包功能的PDC钻头的立体图之一；