一種強化環形減震墊的PDC鑽頭的製作方法

2023-05-18 22:16:36

本實用新型涉及一種強化環形減震墊的PDC鑽頭，屬於石油鑽探技術領域。

背景技術：

上世紀80年代開始，金剛石鑽頭被廣泛地用於石油天然氣鑽井工程。金剛石鑽頭主要由鑽頭體和切削元件構成，金剛石鑽頭根據切削元件分成三類：PDC（聚晶金剛石）鑽頭、TSP（熱穩定聚晶金剛石）鑽頭及天然金剛石鑽頭。PDC鑽頭主要用於軟至中硬地層鑽進，經過不斷的技術進步，PDC鑽頭的適用範圍越來越廣，具有較好的經濟價值。TSP鑽頭主要用於中硬至極硬地層鑽進。目前，石油天然氣鑽井工程中深井作業逐步增多，鑽遇的地層也越來越複雜。

實際鑽進過程中，PDC鑽頭經常需要穿越多個不同的地層，經常會遇到地層軟硬交錯，地層巖性變化較為頻繁，這樣就導致PDC鑽頭複合片所受衝擊載荷較大，金剛石複合片容易崩齒失效，從而導致鑽頭整體失效。現有的常規減震墊雖然可以在地層硬度變化時有效的分擔PDC切削齒受力，但由於其面積偏小，導致分擔的力不夠大而對前排齒保護有限。環形減震墊的出現有效的解決了上述問題，但在鑽遇研磨性地層時，環形減震墊由於耐磨性不夠而出現先期磨損從而導致切削齒不能被有效保護。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術存在的不足提供一種強化環形減震墊的PDC鑽頭，它能有效增強環形減震墊的耐磨性能，從而進一步提高了PDC鑽頭的使用壽命。

本實用新型為解決上述提出的問題所採用的技術方案為：包括有鑽頭體，鑽頭體上沿周向間隔設置有刀翼，刀翼的前面安設切削齒，在切削齒後面的刀翼上設置有環形減震墊，其特徵在於在環形減震墊的外側敷設有耐磨強化材料。

按上述技術方案，所述的環形減震墊位於其前排切削齒切削環帶中，減震墊與切削環帶不幹涉。

按上述技術方案，所述的耐磨強化材料為金剛石複合片或熱穩定聚晶金剛石複合片，所述的金剛石複合片或熱穩定聚晶金剛石複合片鑲嵌在環形減震墊外側，且與環形減震墊表面齊平或略高。

按上述技術方案，所述的鑲嵌在環形減震墊外側的金剛石複合片或熱穩定聚晶金剛石複合片為平面或圓弧面。

按上述技術方案，所述的環形減震墊表面低於其前排切削齒的最高點1~3mm。

按上述技術方案，所述的所述的鑲嵌在環形減震墊外側的金剛石複合片或熱穩定聚晶金剛石複合片為1顆或幾顆。

按上述技術方案，所述的PDC鑽頭為胎體PDC鑽頭或鋼體PDC鑽頭。

本實用新型的有益效果在於：1）環形減震墊位於PDC鑽頭切削齒後，降低了PDC鑽頭在穿越軟硬交錯夾層時切削齒受到的衝擊力，降低了複合片的衝擊破碎，從而提高了鑽頭的使用壽命。2）耐磨強化材料強化了環形減震墊結構，由於其耐磨性提高，使其使用壽命與PDC鑽頭更相匹配，避免了由於環形減震墊磨損導致PDC切削齒穿夾層時受力變大崩齒，從而進一步提高了PDC鑽頭的使用壽命。3）環形減震帶位於切削環帶中，既不幹涉前排齒的切削，同時也增強了鑽頭的穩定性。

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例的立體結構圖。

圖2為本實用新型一個實施例中刀翼和環形減震墊的局部放大立體圖。

圖3為本實用新型另一個實施例的立體結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

實施例一如圖1至圖2所示，包括鑽頭體101，鑽頭體下部設置周向間隔的刀翼102，刀翼的前面安設切削齒103，在切削齒後面的刀翼上設置有環形減震墊105，在環形減震墊的外側鑲嵌安設熱穩定聚晶金剛石複合片106，熱穩定聚晶金剛石複合片的形狀為平面，與環形減震墊表面齊平，環形減震墊表面低於其前排切削齒的最高點3mm。

在鑽井過程中，當鑽頭鑽遇軟地層時，由於環形減震墊在其前排切削齒切削環帶內，故其不影響鑽頭的快速鑽進。當鑽頭鑽遇硬地層時，由於地層較硬，鑽頭單圈吃深低於前排切削齒與環形減震墊的高低差，故不影響鑽頭的正常鑽進。當鑽頭位於軟硬交錯夾層時，即當鑽頭切削齒一部分位於軟地層，另一部分切削齒位於硬地層時，由於鑽頭吃入的深度一樣，軟地層硬度較低，位於軟地層的切削齒由於地層破碎所需功較小而先期破碎，導致鑽頭的鑽壓均由硬地層切削齒承擔，這時由於有強化耐磨的環形減震帶幫前面切削齒承擔了大部分鑽壓，從而避免了位於硬地層的那部分切削齒先期崩齒失效。同時，由於減震環帶強化了其耐磨能力，故其也不易被磨損，從而延長了鑽頭的整體使用壽命。

實施例二如圖3所示，其與實施例1的區別在於在全部刀翼上均設置環形減震墊105，在環形減震墊的外側鑲嵌安設聚晶金剛石複合片206。