本發(fā)明屬于PDC鉆頭領(lǐng)域，尤其是指一種鉆井用PDC鉆頭。

背景技術(shù)：

PDC鉆頭為一整體式鉆頭，分為胎體式鉆頭和鋼體式鉆頭兩大類，整個(gè)鉆頭沒有活動(dòng)零部件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，大致由鉆頭基體、鉆頭切削齒、噴嘴及排屑槽等幾部分組成。在過去的幾年里，PDC切削齒的質(zhì)量和類型都發(fā)生了巨大的變化，廣泛運(yùn)用于地質(zhì)勘探、礦物開采，油氣勘探等諸多領(lǐng)域。鉆頭在井底運(yùn)動(dòng)時(shí)，在不同硬度的巖層交界會(huì)產(chǎn)生不平衡力，導(dǎo)致鉆孔出現(xiàn)偏差甚至損壞鉆頭，現(xiàn)急需要一種能穩(wěn)定鉆孔的鉆頭。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提出一種鉆頭頂部呈螺旋線結(jié)構(gòu)的PDC鉆頭，能有效的中和不平衡力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定鉆孔。

本發(fā)明通過以下方案來實(shí)現(xiàn)：

一種鉆井用PDC鉆頭，包括：

鉆頭本體，所述鉆頭本體內(nèi)部有沖洗腔；

若干個(gè)切削刃，所述切削刃凸出地螺旋設(shè)置在所述鉆頭本體的冠部，切削刃的頂端沿逆時(shí)針方向依次降低形成與切削刃方向相反的螺旋線結(jié)構(gòu)A，螺旋線結(jié)構(gòu)A升角α不大于0.1°，任意兩相鄰的切削刃之間形成的角度β不相等，任意兩相鄰的角度β差值b不大于1°，任意兩道相鄰的切削刃之間形成排料槽，所有切削刃均在同一側(cè)設(shè)置有若干切削齒；

若干個(gè)副切屑刃，所述副切屑刃凸出地設(shè)置在每個(gè)排料槽的正中并與所述排料槽具有相同的數(shù)量，所述副切削刃頂部位于最高切削刃頂部和最低切削刃頂部連線的中點(diǎn)上，所述副切削刃上在與所述切削刃同側(cè)的方向上設(shè)置有若干輔助切削齒；

若干個(gè)沖洗口，所述沖洗口設(shè)置在任意兩道相鄰切削刀翼之間的排料槽內(nèi)，所述沖洗口與所述沖洗腔連通。

a角度太大會(huì)導(dǎo)致切削力過于集中在一個(gè)刃口上，使鉆頭壽命減短；b太大會(huì)導(dǎo)致離心力加大，使切削不穩(wěn)定。

優(yōu)選的是，所述切削刃凸出的高度為鉆頭直徑的0.05-0.2倍，所述副切削刃凸出的高度與所述切削刀翼凸出高度相當(dāng)，過矮會(huì)導(dǎo)致排料槽排料不及時(shí)被堵塞，過高會(huì)使切削刃承受扭矩變大。

優(yōu)選的是，所述切削刃設(shè)置3-5個(gè)，3個(gè)以下的切削刃不等高時(shí)，很難保證切削力的均勻分布，鉆頭容易跑偏，過多的切削刃則會(huì)使切削刃變小導(dǎo)致切削力不夠。

優(yōu)選的是，所述副切屑刃上設(shè)置有輔助沖洗孔，所述輔助沖洗孔與所述沖洗腔連通，每一個(gè)副切削刃上設(shè)置的輔助沖洗孔為3個(gè)。

本發(fā)明通過凸出設(shè)置在鉆頭本體冠部的多個(gè)切削刀翼之間形成排料槽，提高切削料的排出效率，并且通過沖洗空和輔助沖洗孔在鉆頭鉆探過程中提供充分的切削液或壓縮空氣潤滑，及時(shí)帶走鉆頭的熱量，起到對(duì)鉆頭的保護(hù)作用。

鉆頭切削刃不等高，每個(gè)切削齒受到的剪切力不同，鉆頭自身產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，會(huì)形成一個(gè)新的不平衡力，由于單個(gè)切削刃的螺旋結(jié)構(gòu)與整體頂部形成的螺旋線方向相反，會(huì)緩解一部分不平衡力，另外，由于相鄰切削刃之間角度不同，整個(gè)鉆頭呈不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力，部分離心力和反切削力會(huì)與在切削不同硬度巖層時(shí)產(chǎn)生的不平衡力相互作用中和，同時(shí)，副切削刃設(shè)置成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可有效防止因不對(duì)稱力過大而導(dǎo)致的鉆頭導(dǎo)向偏轉(zhuǎn)，起保徑作用。

本發(fā)明解決了鉆頭在井底產(chǎn)生不平衡力時(shí)鉆頭偏轉(zhuǎn)的問題，大大提高了鉆孔穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種鉆井用PDC鉆頭實(shí)施例1的切削刃分布原理圖。

圖2為本發(fā)明一種鉆井用PDC鉆頭實(shí)施例1的主視圖。

圖3為圖2的俯視圖。

圖4為圖2的仰視圖。

附圖標(biāo)記如下：

1、鉆頭本體 11、沖洗腔 2、切削刃 21、排料槽22、切削齒 3、副切削刃 23、輔助切削齒 4、沖洗口A、螺旋線

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明一種鉆井用PDC鉆頭實(shí)施例1的切削刃分布原理圖，A為切削刃頂部形成的螺旋線，切削刃2和副切削刃3相互交錯(cuò)分布；由于角度值α、β和b均較小，具體結(jié)構(gòu)上不做明確標(biāo)示。

如圖2所示，一種鉆井用PDC鉆頭，包括鉆頭本體1，鉆頭本體1內(nèi)部為沖洗腔11；三個(gè)切削刃2凸出地設(shè)置在鉆頭本體1的冠部，切削刃的頂端不在同一平面內(nèi)，而是依次降低形成螺旋線結(jié)構(gòu)，螺旋線結(jié)構(gòu)升角α不大于0.1°，任意兩相鄰的切削刃之間形成的角度β不相等，在本實(shí)施例中，分別標(biāo)示為β1，β2，β3，任意兩相鄰的角度β差值b不大于1°，即為|β1-β2|≤1，|β1-β2|≤1，|β1-β2|≤1，任意兩道相鄰的切削刃之間形成排料槽，所有切削刃均在同一側(cè)設(shè)置有若干切削齒；每個(gè)排料槽的正中還設(shè)置有與切削刃具有相同的數(shù)量的副切削刃3，所有的副切削刃頂部位于最高切削刃頂部和最低切削刃頂部連線的中點(diǎn)上，所述副切削刃上在與所述切削刃同側(cè)的方向上設(shè)置有若干輔助切削齒23；若干個(gè)沖洗口4，所述沖洗口4設(shè)置在任意兩道相鄰切削刀翼之間的排料槽內(nèi)，所述沖洗口4與所述沖洗腔11連通，本實(shí)施例中沖洗口有12個(gè)，分別分布在主切削刃和副切削刃之間的排料槽的頂部和頂部。

本實(shí)施例中，螺旋線結(jié)構(gòu)升角α為0.1°，角度太大會(huì)導(dǎo)致切削力過于集中在一個(gè)刃口上，使鉆頭壽命減短；差值b為1°，b太大會(huì)導(dǎo)致離心力加大，使切削不穩(wěn)定。

本實(shí)施例中，切削刃凸出的高度為鉆頭直徑的0.2倍，所述副切削刃凸出的高度與所述切削刀翼凸出高度相當(dāng)，也可以略微高過切削刃，過矮會(huì)導(dǎo)致排料槽排料不及時(shí)被堵塞，過高會(huì)使切削刃承受扭矩變大。

本實(shí)施例中，所述切削刃設(shè)置3個(gè)，也可以設(shè)置4個(gè)或5個(gè)，3個(gè)以下的切削刃不等高時(shí)，很難保證切削力的均勻分布，鉆頭容易跑偏，過多的切削刃則會(huì)使切削刃變小導(dǎo)致切削力不夠。

本實(shí)施例中，所述副切屑刃上設(shè)置有輔助沖洗孔，所述輔助沖洗孔與所述沖洗腔連通，每一個(gè)副切削刃上設(shè)置的輔助沖洗孔為3個(gè)。

本實(shí)施例中通過凸出設(shè)置在鉆頭本體冠部的多個(gè)切削刀翼之間形成排料槽，提高切削料的排出效率，并且通過沖洗空和輔助沖洗孔在鉆頭鉆探過程中提供充分的切削液或壓縮空氣潤滑，及時(shí)帶走鉆頭的熱量，起到對(duì)鉆頭的保護(hù)作用。

鉆頭切削刃不等高，每個(gè)切削齒受到的剪切力不同，鉆頭自身產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，會(huì)形成一個(gè)新的不平衡力，由于單個(gè)切削刃的螺旋結(jié)構(gòu)與整體頂部形成的螺旋線方向相反，會(huì)緩解一部分不平衡力，另外，由于相鄰切削刃之間角度不同，整個(gè)鉆頭呈不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力，部分離心力和反切削力會(huì)與在切削不同硬度巖層時(shí)產(chǎn)生的不平衡力相互作用中和，同時(shí)，副切削刃設(shè)置成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可有效防止因不對(duì)稱力過大而導(dǎo)致的鉆頭導(dǎo)向偏轉(zhuǎn)，起保徑作用。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本發(fā)明原理的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。