一種pdc鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種PDC鉆頭，包括：具有軸線的連接軸；設置在連接軸上的多個刀翼；設置在刀翼上的切削齒；設置在切削齒上的驅動單元，驅動單元能相對切削齒轉動；切削單元，切削單元與驅動單元配合連接；切削單元的端面至少一部分超出切削齒的端面，驅動單元能通過轉動切削單元而改變切削單元切削時的受力面。通過在切削齒內安裝切削單元和與其相連接的驅動單元，驅動單元能通過轉動切削單元而改變切削單元切削時的受力面，在PDC鉆頭鉆進過程中實現切削齒各個面均勻受力，避免了因單方面受力而造成切削齒的損害而影響鉆頭壽命。
【專利說明】
一種PDC鉆頭
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及石油鉆探領域，尤其涉及一種roc鉆頭。
【背景技術】
[0002]PDC (Po Iy cry sta I line diamond compact)是一種將人造聚晶金剛石與碳化媽基座通過高溫高壓下焊接在一起的切削元件。PDC鉆頭是在普通鉆頭的切削齒上安裝有PDC。PDC鉆頭上世紀八十年代問世以來，因具有平均機械鉆速高、進尺多、壽命長等特點，已逐漸成為石油、天然氣工業廣泛推廣應用的一種高效破巖工具。隨著人們對roc鉆頭認識的不斷深入，它的生產技術不斷提高，使用量也逐年增加。
[0003]PDC鉆頭在鉆井過程中，其主要鉆井功能是用切削齒攻擊地層，實現對地層的有效破壞。切削齒的壽命長短將直接影響到鉆頭的壽命。在鉆井過程中切削齒在井底以相對固定的受力面切削地層;鉆井過程中會出現在切削齒某個位置的損害程度高于相對的其它位置的情況，因此影響到roc鉆頭的壽命。
[0004]中國專利ZL201310573289.1公開了一種旋轉齒鉆頭，鉆頭的每個刀翼的刀面上至少設置一個旋轉齒。鉆頭在切削地層時，鉆頭的切削端面的整個部分均能參與對地層的切肖IJ，從而提高了其切削端面的利用率，大幅提高了鉆頭的使用壽命。但該鉆頭采用齒輪傳動的方式，結構相對復雜;且這種鉆頭會因非均質地層造成切削齒的旋轉速度不均勻。
【實用新型內容】
[0005]針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種roc鉆頭，通過對切削齒的結構進行設置，提尚]3DC鉆頭的壽命。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型提供一種roc鉆頭，包括:
[0007]具有軸線的連接軸；
[0008]設置在所述連接軸上的多個刀翼；
[0009]設置在刀翼上的切削齒；
[0010]設置在所述切削齒上的驅動單元，所述驅動單元能相對切削齒轉動；
[0011]切削單元，所述切削單元與所述驅動單元配合連接;所述切削單元的端面至少一部分超出所述切削齒的端面，所述驅動單元能通過轉動所述切削單元而改變所述切削單元切削時的受力面。
[0012]優選的，所述切削齒的上端面開設有一端開口的空腔，所述驅動單元設置在所述空腔內。
[0013]優選的，所述切削單元設置在所述空腔內，所述切削單元與所述驅動單元的一端配合連接，所述切削單元的另一端與所述空腔的開口端相適配。
[0014]優選的，所述切削單元和所述驅動單元間設置有擋環，所述擋環將所述驅動單元固定設置在所述空腔內。
[0015]優選的，所述鉆頭本體上設置有刀翼，所述切削齒設置在所述刀翼上。
[0016]優選的，所述驅動單元為帶電池的自旋轉裝置。
[0017]優選的，所述驅動單元的旋轉速度可調。
[0018]優選的，所述切削單元為roc切削單元。
[0019]優選的，所述切削單元包括基座和復合片，所述復合片設置在基座上，所述基座與所述驅動單元配合連接。
[0020]通過在切削齒內安裝切削單元和與其相連接的驅動單元，所述驅動單元能通過轉動所述切削單元而改變所述切削單元切削時的受力面;在PDC鉆頭鉆進過程中實現切削齒各個面均勻受力，避免了因單方面受力而造成切削齒的損害而影響鉆頭壽命。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的整體不意圖。
[0022]圖2為本實用新型的實施例中切削齒的結構示意圖。
[0023]圖3a為本實用新型的實施例中削切單元的結構示意圖。
[0024]圖3b為本實用新型的實施例中驅動單元的結構示意圖。
[0025]圖3c為本實用新型的實施例中擋環的結構示意圖。
[0026]以上【附圖說明】:1、連接軸；11、接口；2、鉆頭本體;21、切削齒;3、驅動單元;4、切削單元;41、基座;42、復合片;5、空腔;6、刀翼。
【具體實施方式】
[0027]應該理解，以上描述是為了進行圖示說明而不是為了進行限制。通過閱讀上述描述，在所提供的示例之外的許多實施方式和許多應用對本領域技術人員來說都將是顯而易見的。因此，本教導的范圍不應該參照上述描述來確定，而是應該參照所附權利要求以及這些權利要求所擁有的等價物的全部范圍來確定。出于全面之目的，所有文章和參考包括專利申請和公告的公開都通過參考結合在本文中。在前述權利要求中省略這里公開的主題的任何方面并不是為了放棄該主體內容，也不應該認為實用新型人沒有將該主題考慮為所公開的實用新型主題的一部分。
[0028]如圖1所示，一種roc鉆頭，包括:具有軸線的連接軸I;設置在連接軸上的多個刀翼6;設置在刀翼6上的切削齒21。驅動單元3，驅動單元3設置在切削齒21上，且驅動單元3能勻速轉動。切削單元4，切削單元4與驅動單元3配合連接;切削單元4的端面至少一部分超出切削齒21的端面;驅動單元3能通過轉動切削單元4而改變切削單元4切削時的受力面。
[0029]較佳的，連接軸I可以為一個圓柱體結構。連接軸I的下端面上可以設置有連接鉆桿的接口 11，接口 11的規格根據實際使用的要求進行選擇。連接軸I還包括鉆頭本體2，鉆頭本體2可以為圓柱體結構，也可以根據實際使用的需要進行選擇。鉆頭本體2可以通過焊接的方式設置在連接軸I上，鉆頭本體2也可以通過銷釘連接、螺紋連接或其它連接方式固定在連接軸I上，本實施例不對鉆頭本體2設置在連接軸I上的方式進行限制，只要滿足在實際的生產和使用過程中可以方便的安裝和使用，都是符合本實用新型的要求。
[0030]切削齒21可以直接設置在鉆頭本體2上，切削齒21設置在鉆頭本體2的上端面，也可以設置在鉆頭本體2的側壁上。切削齒21的結構可以為頂端和底部直徑相同的柱狀結構，也可以為頂端直徑大于底部的柱狀結構。切削齒21的頂端可以為球狀結構或者橢圓形結構。切削齒21在鉆頭本體2上的排列方式可以為規則也可以為不規則，可以根據實際的使用情況進行選擇。切削齒21可以呈向外擴散的排列方式進行排列。驅動單元3設置在切削齒21的上端面上，驅動單元3的一端和切削齒21的端面配合連接;切削齒21的另一端面上設置有切削單元4，切削單元4的端面形狀與切削齒21的上端面的形狀相配合；切削單元4可以為H)C。切削單元4與驅動單元3配合連接，驅動單元3通過帶動切削單元4進行旋轉而改變切削單元4與外界的接觸位置，進而使得驅動單元3能通過轉動切削單元4而改變切削單元4切削時的受力面。
[0031]在另一個具體的實施例中，驅動單元3可以為帶有電池的自旋轉裝置，電池設置在驅動單元的底部。驅動單元3的額定電壓可以為0.5V，每個電池的工作壽命可以達到300小時以上。驅動單元3的速度可調，且可以13-15度/小時進行勻速自轉。驅動單元3通過勻速的自轉，進而使得驅動單元3能改變設置在驅動單元3上的切削單元4切削時的受力面。從而達到延長切削齒21的工作壽命的目的。
[0032]驅動單元3也可以為以其它動力源作為其旋轉動力的裝置，只要滿足驅動單元3能通過轉動切削單元4而改變切削單元4切削時的受力面都符合本實用新型的要求。
[0033]通過在切削齒內安裝切削單元和與其相連接的驅動單元，驅動單元能通過轉動切削單元而改變切削單元切削時的受力面;在roc鉆頭鉆進過程中實現切削齒各個面均勻受力，避免了因單方面受力而造成切削齒的損害而影響鉆頭壽命。
[0034]在一個優選的實施例中，如圖2所示，為了防止設置在切削齒21端面上的驅動單元3在實際的工作過程中受到損害，可以在切削齒21內開設有一端開口的空腔5。切削齒21的上端面211可以開設有一端開口的空腔5，驅動單元3設置在空腔5內，這樣可以起到對驅動單元3的保護作用。空腔5的尺寸可以根據驅動單元3的尺寸進行選擇。驅動單元3的下端面與空腔的底壁配合抵觸，驅動單元3的上端面與切削單元4配合連接。
[0035]較佳的，設置在驅動單元3上的切削單元4也可以設置在空腔5內，切削單元4與驅動單元3的一端配合連接，切削單元4的另一端與空腔5的開口端相適配。如圖2所示，切削單元4的上端面的垂直方向與切削齒21的上端面211的垂直方向之間呈一定角度。這樣設計的目的使得切削齒21在切削巖石時，切削單元4可以與切削面呈一定的角度，進而使得切削單元4可以更有效的對巖石進行切削。
[0036]優選的，切削齒21設置在刀翼6上。切削齒21可以通過焊接的方式設置在刀翼6上，切削齒21也可以通過銷釘連接，螺紋連接的方式固定在刀翼6上，本實施例不對切削齒21設置在刀翼6上的方式進行限制，只要滿足在實際的生產和使用過程中可以方便的安裝和使用，都是符合本實用新型的要求。
[0037]在一個具體的實施例中，切削單元4和驅動單元3間設置有擋環31(如圖3c所示)，擋環31將驅動單元3固定。為了防止驅動單元3在工作的過程中從空腔5中脫離，在驅動單元3和切削單元4連接處設置有擋環31，擋環31可以通過過盈配合而固定在空腔5中。本實施例對固定驅動單元3的裝置未進行限制，只要滿足在實際的工作過程中保證驅動單元4不會從空腔5中脫離，都滿足本實用新型的要求。
[0038]在一個具體的實施例中，如圖1所示，鉆頭本體2上可以設有刀翼6，刀翼6可以為設置在鉆頭本體2的上端面和側面的條狀凸起，刀翼6可以規則排列也可以不規則排列。刀翼6可以為花瓣形，若干個刀翼6從鉆頭本體2的上端面的中心處向四周散開。刀翼6可以通過焊接的方式設置在鉆頭本體2上，刀翼6也可以通過銷釘連接，螺紋連接的方式固定在鉆頭本體2上，本實施例不對刀翼6設置在鉆頭本體2上的方式進行限制，只要滿足在實際的生產和使用過程中可以方便的安裝和使用，都是符合本實用新型的要求。
[0039]切削齒21設置在刀翼6上。切削齒21可以通過焊接的方式設置在刀翼6上，切削齒21也可以通過銷釘連接，螺紋連接的方式固定在刀翼6上，本實施例不對切削齒21設置在刀翼6上的方式進行限制，只要滿足在實際的生產和使用過程中可以方便的安裝和使用，都是符合本實用新型的要求。
[0040]切削單元4可以為FOC(Pc)Iycrystallinediamond compact)。如圖3a所不，切削單元4包括基座41和復合片42，復合片42設置在基座41上且復合片43與基座41固定連接。復合片42可以為人造聚晶金剛石，基座41可以為碳化鎢基座。基座41與驅動單元3(如圖3b所示)配合連接使得驅動單元3可以帶動基座41共同轉動。驅動單元3通過勾速的自轉，進而使得驅動單元3能通過轉動而均勻的改變設置在驅動單元3上的PDC切削時的受力面。從而達到延長切削齒21工作壽命的目的。
[0041 ] 該PDC鉆頭在某油田3000m深的地層中應用時，由于該地層巖石硬度高，普通I3DC鉆頭切削齒磨損嚴重而報廢，單只鉆頭進尺只有200m左右。采用本roc鉆頭后，實現了鉆roc頭各個方向上的均勻受力，單只鉆頭進尺達到了 287m，與未進行優化對比，提高了 43%。
[0042]應該理解，以上描述是為了進行圖示說明而不是為了進行限制。通過閱讀上述描述，在所提供的示例之外的許多實施方式和許多應用對本領域技術人員來說都將是顯而易見的。因此，本教導的范圍不應該參照上述描述來確定，而是應該參照所附權利要求以及這些權利要求所擁有的等價物的全部范圍來確定。出于全面之目的，所有文章和參考包括專利申請和公告的公開都通過參考結合在本文中。在前述權利要求中省略這里公開的主題的任何方面并不是為了放棄該主體內容，也不應該認為實用新型人沒有將該主題考慮為所公開的實用新型主題的一部分。
【主權項】
1.一種PDC鉆頭，其特征在于，包括: 具有軸線的連接軸； 設置在所述連接軸上的多個刀翼； 設置在刀翼上的切削齒； 設置在所述切削齒上的驅動單元，所述驅動單元能相對切削齒轉動； 切削單元，所述切削單元與所述驅動單元配合連接;所述切削單元的端面至少一部分超出所述切削齒的端面，所述驅動單元能通過轉動所述切削單元而改變所述切削單元切削時的受力面。2.根據權利要求1所述的PDC鉆頭，其特征在于，所述切削齒的上端面開設有一端開口的空腔，所述驅動單元設置在所述空腔內。3.根據權利要求2所述的roc鉆頭，其特征在于，所述切削單元設置在所述空腔內，所述切削單元與所述驅動單元的一端配合連接，所述切削單元的另一端與所述空腔的開口端相適配。4.根據權利要求3所述的PDC鉆頭，其特征在于，所述切削單元和所述驅動單元間設置有擋環，所述擋環能將所述驅動單元固定設置于所述空腔內。5.根據權利要求1所述的PDC鉆頭，其特征在于，所述驅動單元為帶電池的自旋轉裝置。6.根據權利要求5所述的roc鉆頭，其特征在于，所述驅動單元能勻速轉動，且所述驅動單元的旋轉速度可調。7.根據權利要求6所述的PDC鉆頭，其特征在于，所述驅動單元能以13-15度/小時進行轉動。8.根據權利要求1所述的PDC鉆頭，其特征在于，所述切削單元為PDC切削單元。9.根據權利要求8所述的roc鉆頭，其特征在于，所述切削單元包括基座和復合片，所述復合片設置在所述基座上，所述基座與所述驅動單元配合連接。
【文檔編號】E21B10/62GK205445474SQ201521106891
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月28日
【發明人】張國輝, 胡貴, 徐鵬, 陶冶, 張希文
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司