一种新型防堵PDC钻头.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CN110374517A(43)申请公布日2019.10.25(21)申请号201910521040.3(22)申请日2019.06.17(71)申请人河北锐石钻头制造有限公司地址062550河北省沧州市任丘市经济技术开发区管理委员会北侧京开路东侧(72)发明人任志坤王亮(74)专利代理机构北京华旭智信知识产权代理事务所(普通合伙)11583代理人李丽(51)Int.Cl.E21B10/54(2006.01)E21B10/43(2006.01)E21B10/61(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种新型防堵PDC钻头(57)摘要本发明提供一种新型防堵PDC钻头，内锥和外锥都有一定高度，冠部轮廓采用国际钻井承包商协会钻头剖面分类表中2，3，5，6所描述的冠部轮廓，PDC钻头切削齿选择Φ19mm*13mm复合片，采用齿数<＝30的低密度布齿；切削齿的分布包括布齿线采用螺旋线布齿，螺旋角为15度；PDC钻头采用均匀磨损设计原则，PDC钻头的切削齿后倾角大于20度，所DC钻头的切削齿的侧转角采用了随着螺旋线角度而变化的设计；PDC钻头内径基体为锥度较大的子弹头状，PDC钻头基体直径的减小到原有直径的70％，增加刀翼的厚度30％，增加刀翼高度至使用高度的1.5倍，并减小刀翼宽度为原始宽度的50％；PDC钻头刀翼顶部以及根部进行圆滑设计，PDC钻头上布置了6个可换活喷嘴，喷嘴为非对称布置。CN110374517ACN110374517A权利要求书1/1页1.一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头内锥和外锥都有一定高度，所述冠部轮廓采用国际钻井承包商协会钻头剖面分类表中2，3，5，6所描述的冠部轮廓，所述PDC钻头切削齿直径与地层可钻性级值K的关系为：对于直径为19mm的切削齿，可钻性级值K<＝3.5；对于直径位16mm的切削齿，可钻性级值K在3.5和5之间，对于直径为13mm的切削齿，可钻性级值K在5和7之间，所述PDC钻头切削齿选择Φ19mm*13mm复合片，采用齿数<＝30的低密度布齿。2.根据权利要求一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：所述切削齿的分布包括布齿线和齿分布，所述布齿线采用螺旋线布齿，螺旋角为15度。3.根据权利要求1所述的一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头采用均匀磨损设计原则，使钻头各个空间位置的切削齿切削量相对均匀，所述切削齿布置方式包括径向布齿和周向布齿，调整每个齿的径向位置、周向位置、后倾角、侧倾角和法向角参数，计算每个切削齿的切削面积、切削弧长和切削体积，使每片切削齿所受的轴向力、径向力、切削力及钻头整体的三维矢量合力达到最优。4.根据权利要求1所述的一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头的切削齿后倾角大于20度，所述PDC钻头的切削齿的侧转角采用了随着螺旋线角度而变化的设计。5.根据权利要求1所述的一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：所述切削齿的位置由以下因素确定，分别是：径向位置、剖面角度、刀翼圆周角、后倾角、侧倾角和切削齿出露高度等，所述切削齿的受力由其在钻头上的空间位置决定，所述切削齿的位置由径向位置、剖面角度、刀翼圆周角、后倾角、侧倾角和切削齿出露高度确定。6.根据权利要求1所述的一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头内径基体为锥度较大的子弹头状。7.根据权利要求6所述的一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头基体直径的减小到原有直径的70％，增加了刀翼的厚度30％。8.根据权利要求6所述的一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：增加所述PDC钻头的刀翼高度至使用高度的1.5倍，并减小刀翼宽度为原始宽度的50％。9.根据权利要求6所述的一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头刀翼顶部以及根部进行圆滑设计。10.根据权利要求1所述的一种新型防堵PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头上布置了6个可换活喷嘴，长刀翼布置2个喷嘴，加强钻头中心的水力清洗效果，所述PDC钻头中心布置2个直径略大，喷射角度略小的喷嘴，在距钻头中心较远的部位周向布置4个直径略小、喷射角度略大的喷嘴，所述PDC钻头喷嘴为非对称布置。2CN110374517A说明书1/5页一种新型防堵PDC钻头技术领域[0001]本发明涉及一种PDC钻头技术领域，特别是一种新型防堵PDC钻头。背景技术[0002]PDC钻头自20世纪80年代使用以来，由于其独特的剪切破岩方式，在钻软到中硬度的均质砂泥岩地层中机械钻速高、工作寿命长，已经成为油气钻井的主力钻头，同时，随着钻头设计技术、金刚石超硬材料技术和制造加工技术的不断发展，PDC钻头的应用范围越来越广。随着油田勘探开发程度的不断提