[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)齒鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310573289.1
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103556952A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓育民;陳孝勇;閉磊
• 申請（專利權(quán)）人: 成都百施特金剛石鉆頭有限公司
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油天然氣鉆井用鉆頭，尤其涉及一種具有能夠在鉆進(jìn)過程中自動繞其中軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭。

背景技術(shù)

近年來，各個油田對石油天然氣的開發(fā)周期和安全性的要求越來越高，與之相配套的各種工具在性能及其使用壽命上有了很大的提高，在鉆井過程中對鉆頭的機(jī)械鉆速和進(jìn)尺的要求也越來越高。比如，PDC鉆頭（聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的簡稱）具有特有的對地層切削原理，能大幅提高鉆頭的機(jī)械鉆速，成為鉆井提速的首選鉆頭。

近年來，隨著材料及制造工藝的改進(jìn)，PDC鉆頭對地層的適應(yīng)性越來越廣。傳統(tǒng)PDC鉆頭的切削齒固定釬焊在鉆頭刀翼上，隨著鉆頭工作時間的上升，切削齒磨損會逐漸加大，鉆進(jìn)機(jī)械鉆速也隨之降低，直至機(jī)械鉆速過慢而起鉆。由于切削齒固定釬焊在鉆頭刀翼上，在使用正常情況下，直至達(dá)到鉆頭使用壽命時，切削齒的利用率也僅僅為其出刃部分（即露出刀翼本體部分）。其安裝埋入刀翼本體部分的切削齒（一般占整個切削齒的50%左右）由于沒有參與切削地層，直到鉆頭使用壽命完也基本保持完好，從而導(dǎo)致鉆頭的使用壽命較短，單只鉆頭的進(jìn)尺能力不足，鉆頭鉆進(jìn)速度會逐漸降低，延長了鉆井周期，提高了鉆井成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種能顯著提高切削齒利用率的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒鉆頭包括接頭、基體、刀翼和切削齒，所述切削齒設(shè)于所述刀翼的刀面上，以所述鉆頭使用時的前進(jìn)方向為前方，所述刀翼由前部刀面最靠近所述基體前端端面中心位置開始到后部刀面依次設(shè)有內(nèi)錐部、鼻部和外錐部；每個所述刀翼的刀面上至少設(shè)有一個旋轉(zhuǎn)齒，所述旋轉(zhuǎn)齒為能夠繞自身中軸線旋轉(zhuǎn)的切削齒，所述旋轉(zhuǎn)齒通過旋轉(zhuǎn)裝置安裝于所述刀翼上的旋轉(zhuǎn)齒孔內(nèi)。

上述旋轉(zhuǎn)齒由于采用旋轉(zhuǎn)安裝結(jié)構(gòu)，所以在鉆頭鉆進(jìn)過程中，旋轉(zhuǎn)齒在地層反作用力及旋轉(zhuǎn)裝置的作用下能夠繞自身中軸線自動旋轉(zhuǎn)，其切削端的整個圓周均能參與地層切削，從而長時間保持對地層的持續(xù)的高切削性能。

為了增大利用旋轉(zhuǎn)齒的持續(xù)切削性能的概率，所述旋轉(zhuǎn)齒設(shè)于所述刀翼的鼻部或/和外錐部上。刀翼的內(nèi)錐部上的切削齒由于位于內(nèi)凹處，所以利用率不高，可不用安裝旋轉(zhuǎn)齒。

具體地，所述旋轉(zhuǎn)齒為PDC復(fù)合齒、熱穩(wěn)定聚晶齒、立方氮化硼齒或硬質(zhì)合金齒。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的長度大于所述旋轉(zhuǎn)齒的長度，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的外側(cè)邊緣設(shè)有安裝于所述刀翼上的擋板，所述擋板用于擋住所述旋轉(zhuǎn)齒的外側(cè)端部不脫離所述旋轉(zhuǎn)齒孔，所述旋轉(zhuǎn)齒的外側(cè)端部與所述擋板之間留有空隙。這種結(jié)構(gòu)便于加工和安裝旋轉(zhuǎn)齒，同時也能確保旋轉(zhuǎn)齒不脫離旋轉(zhuǎn)齒孔。

根據(jù)實際應(yīng)用需求，所述擋板為炭化鎢擋板或合金鋼擋板，所述擋板直接焊接在所述刀翼上或通過螺釘安裝于所述刀翼上；所述旋轉(zhuǎn)齒孔的孔壁為炭化鎢、合金鋼或含有金剛石的復(fù)合體。

具體而言，所述旋轉(zhuǎn)齒的形狀為標(biāo)準(zhǔn)圓柱形、底部內(nèi)凹圓柱形、底部外凸圓柱形、標(biāo)準(zhǔn)錐面形、底部內(nèi)凹錐面形或底部外凸錐面形；當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)齒的形狀為底部內(nèi)凹圓柱形或底部內(nèi)凹錐面形時，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的底部內(nèi)壁上設(shè)有對應(yīng)的凸起的轉(zhuǎn)軸，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)齒的形狀為底部外凸圓柱形或底部外凸錐面形時，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的底部內(nèi)壁上設(shè)有對應(yīng)的凹槽。