[实用新型]一种近水平定向钻进用PDC定向钻头

说明书

本实用新型公开了一种近水平定向钻进用PDC定向钻头，包括钻头基体、围绕钻头基体周向设置的刀翼，刀翼包括切削齿面和保径面，切削齿面上设置有切削齿；刀翼的切削齿面和保径面上均设置有硬化层。本实用新型的刀翼表面设置有一层呈冶金结合的硬化层，钻头表面不但具有胎体式钻头的耐磨耐冲蚀性能，而且具有钢体式钻头的强韧性能，彻底解决了定向钻头存在掉块、刀翼折断问题，提高钻头钻进砂岩、灰岩等硬岩时的使用寿命和钻进效率。

技术领域

本实用新型属于煤矿井下钻探施工技术领域，具体涉及一种近水平定向钻进用PDC定向钻头。

背景技术

随着煤矿井下定向钻进技术的发展，煤层顶底板岩层近水平定向长钻孔越来越多，比如顶板高位定向长钻孔替代高抽巷，解决瓦斯抽采问题；底板定向长钻孔，用于水害防治问题等。由于顶板或底板近水平定向长钻孔，以钻进硬度相对较高的砂岩、灰岩等为主，且要求进行侧钻分支作业，而PDC钻头的性能直接影响施工效率和钻进成本，因此要求PDC定向钻头同时具备较强的钻进硬岩的能力，以及良好的造斜能力。

目前，施工定向水平长钻孔采用有线测量钻杆+无磁钻杆+探管+孔底马达+胎体式PDC定向钻头的钻具组合，已经取得了较好的应用效果。但胎体式PDC定向钻头性能有待进一步提高，比如钻头寿命短、采用粉末冶金技术制造，存在胎体掉块、刀翼折断等风险。随着定向钻进技术的推广，1000m以上的顶板或者底板岩层定向长钻孔越来越多，更需要钻头具有较长寿命，实现一钻到底的目标，以大幅减少提下钻等辅助作业时间。目前有部分技术通过在PDC切削翼两两之间的钻头头部周缘均镶嵌有一颗侧钻分支柱齿，形状为四棱锥形切削刃，对钻头的切削性能进行改善，但这种结构仅用于大直径孔内侧钻小直径分支孔工况下，适用范围小，不具有普遍性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种近水平定向钻进用PDC定向钻头，解决现有的PDC钻头在岩层定向长钻孔提下钻作业情况下磨损严重、使用寿命短的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种近水平定向钻进用PDC定向钻头，包括钻头基体、围绕钻头基体周向设置的刀翼，刀翼包括切削齿面和保径面，所述的切削齿面上设置有切削齿；所述的刀翼的切削齿面和保径面上均设置有硬化层。

优选的，所述的保径面上的硬化层的厚度为2～3mm，所述的切削齿面上的硬化层的厚度为1.5～2mm。

优选的，所述的刀翼的切削齿面和保径面上均设置有基准槽，基准槽的深度比对应的硬化层的厚度小0.1～0.2mm，基准槽中熔敷有硬化层。

进一步的，所述的刀翼的保径面底部设置有反切齿。

优选的，所述的刀翼呈螺旋状结构，螺旋角为6°～8°。

优选的，所述的刀翼的保径面与切削齿面垂直；所述的保径面上设置有保径齿。

优选的，所述的刀翼有多个，多个刀翼围绕钻头基体圆周方向均匀分布，且多个刀翼呈内锥状，内锥角为165°～175°。

优选的，每个刀翼的切削齿面上均设置有多个切削齿，多个切削齿沿刀翼其中一端向保径面端依次分布，且多个切削齿的切削角沿刀翼其中一端向保径面端逐渐减小。

进一步的，相邻所述的刀翼之间设置有流道槽。

进一步的，所述的钻头上还设置有水眼，水眼包括中心水眼和外圈水眼，中心水眼的中心轴线与钻头基体的中心轴线重合；外圈水眼的中心轴线与钻头基体的中心轴线呈一定夹角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：