一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111520079A(43)申请公布日2020.08.11(21)申请号202010585678.6(22)申请日2020.06.23(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人邓嵘黄安龙陈科张家彧刘建平刘瑜何清江炫君(74)专利代理机构成都东恒知盛知识产权代理事务所(特殊普通合伙)51304代理人何健雄廖祥文(51)Int.Cl.E21B10/55(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图2页(54)发明名称一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼(57)摘要本发明公开一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼，钻头刀翼轮廓曲线主要包括：内锥、圆弧修正段、内凹偏移段、外锥、肩部、保径段。所述内锥与圆弧修正段相切，所述圆弧修正段为向下凸的圆弧段，所述内凹偏移段为向上凸的圆弧段与圆弧修正段外切，所述圆弧修正段与外锥内切，所述外锥与肩部内切，所述肩部与保径段相切。本发明涉及的一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼能降低常规的PDC钻头刀翼冠部主切削段所受的冲击载荷、改善刀翼冠部的切削齿的磨损和崩碎、提升钻头的稳定性、延长PDC钻头使用寿命、提升破岩效率。CN111520079ACN111520079A权利要求书1/1页1.一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼，包括1-内锥、2-圆弧修正段、3-内凹偏移段、4-圆弧修正段、5-外锥、6-肩部、7-保径段，所述1-内锥与2-圆弧修正段相切，所述3-内凹偏移段与所述2-圆弧修正段和所述4-圆弧修正段外切，所述4-圆弧修正段与5-外锥内切，所述5-外锥与6-肩部内切，所述6-肩部与7-保径段相切。2.根据权利要求书1所述的一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼，其特征在于，所述2-圆弧修正段与4-圆弧修正段为向下凸的圆弧段，弧度相等方向相同，且圆心在同一水平直线上。3.根据权利要求书1所述的一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼，其特征在于，所述3-内凹偏移段为向上凸的圆弧段，向上偏移的偏移量的范围为1.3～5.7mm。4.根据权利要求书1所述的一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼，其特征在于，所述5-外锥和所述6-肩部为向外凸的圆弧段。2CN111520079A说明书1/2页一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼技术领域[0001]本发明属于油气钻井技术领域，涉及石油天然气、地质勘探用的一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼。背景技术[0002]随着钻井深度增加，钻井难度越来越大，对钻头也提出了更高的要求，在高硬度、高研磨性地层中，钻头的刀翼冠顶处易发生磨损损坏、切削齿易发生磨损和冲击损坏，钻头寿命低。[0003]研究表明，由于横向振动的存在导致目前常规的PDC钻头刀翼冠顶处切削齿易受较大的冲击而崩碎，由于冠顶处承受较大的载荷而导致钻头提前磨损失效。若改善PDC钻头刀翼冠部的轮廓设计，可以有效的降低钻头刀翼冠部切削齿所受的冲击和载荷而提高PDC钻头寿命、提升钻进效率。因此设计一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼，能够解决上述问题。发明内容[0004]为避免以上问题本发明提出了一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼：这种刀翼可以分散钻头刀翼冠部轮廓的应力集中，降低PDC钻头刀翼冠部和冠部的切削齿的磨损，延长钻头寿命，提升钻进效率。[0005]为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼，结构主要由内锥、圆弧修正段、内凹偏移段、外锥、肩部、保径段组成，所述内锥与圆弧修正段相切，所述内凹偏移段与圆弧修正段外切，所述圆弧修正段与外锥内切，所述外锥与肩部外切，所述肩部与保径段相切。[0006]进一步的技术方案是，所述圆弧修正段为向下凸的圆弧段。[0007]进一步的技术方案是，所述内凹偏移段为向上凸的圆弧段。[0008]进一步的技术方案是，所述外锥与肩部为向外凸的圆弧段。[0009]进一步的技术方案是，所述PDC钻头刀翼的轮廓曲线的设计步骤为：[0010]步骤一、基于直线—圆弧—圆弧—直线的PDC钻头刀翼冠部轮廓形状，确定PDC钻头刀翼冠部圆弧主切削圆弧段，确定PDC钻头刀翼冠顶圆弧主切削段轮廓向内偏移量的范围和偏移量；[0011]步骤二、选取偏移镜像线，对偏移后的主切削圆弧段进行镜像；[0012]步骤三、选取修正圆弧参考点，对左侧偏移前刀翼冠部主切削段与偏移后刀翼冠部主切削段之间的距离差用圆弧段进行修正；[0013]步骤四、确定修正镜像直线，对左侧圆弧修正段进行镜像得右侧圆弧修正段。[0014]进一步的技术方案是，所述的偏移量的范围为1.3～5.7mm。[0015]本发明具有以下优点：[0016]本发明的一种冠部轮廓偏移的PDC钻头刀翼可以优化钻头冠部的轮廓设计，分散钻头刀翼冠部轮廓上的应力集中，降低钻头刀翼冠