銳角pdc切削件鑽頭的製作方法
2023-06-19 21:24:01
專利名稱：銳角pdc切削件鑽頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油天然氣鑽井鑽頭，具體地說，是一種PDC鑽頭。
背景技術：
在鑽井過程中採用常規PDC鑽頭鑽進時，經常會遇到以下情況在鑽進初期，機械鑽速很快，但隨著鑽進時間的延長或地層的變硬，機械鑽速會逐漸降低，而且降低的速率很大。分析其原因在於常規PDC鑽頭採用的PDC切削件均為圓柱狀，其金剛石層平面與母線之間的夾角為直角，因此，在切削地層的過程中PDC切削件的硬質合金磨損面增大得較快，相應的比壓也減小得快。為了保持一定的機械鑽速，不得不加大鑽壓，然而，大鑽壓容易導致鑽頭的可導性變差，不利於保證井深質量。
發明內容
為了克服上述常規PDC鑽頭在鑽井過程中PDC切削件的硬質合金磨損面增大過快的缺陷，本實用新型提供了一種鑽頭，能夠顯著減小PDC切削件的硬質合金磨損面的增大速率。本實用新型的目的就是為鑽井現場提供一種銳角PDC切削件鑽頭。
為了達到上述目的，本實用新型的銳角PDC切削件鑽頭主要包括鑽頭體和PDC切削件。按照本實用新型，這種鑽頭的PDC切削件的出露部分的金剛石層平面與母線之間的夾角為銳角。
本實用新型的銳角PDC切削件鑽頭，其PDC切削件的出露部分的金剛石層平面與母線之間的夾角小於90°，與採用整體圓柱狀PDC切削件的常規PDC鑽頭相比，這就從幾何結構上確保了PDC切削件的硬質合金磨損面在鑽進過程中增大得較慢，從而降低了承壓面積的增大速率，使得本實用新型能夠在較長的時間內以恆定的鑽壓、基本不變的較高的比壓切削地層。也就是說，本實用新型能夠在較小鑽壓的情況下，獲得較快的機械鑽速。所以說，本實用新型提高了鑽井效率。
本實用新型將通過具體實例結合附圖加以說明。
圖1是圓柱狀PDC切削件示意圖；圖2是銳角PDC切削件示意圖；圖3是高度磨掉h後的圓柱狀PDC切削件示意圖；圖4是高度磨掉h後的銳角PDC切削件示意圖；圖5是圖3中A向局部視圖-磨損平面；圖6是圖4中B向局部視圖-磨損平面。
具體實施方式
參照圖2的銳角PDC切削件鑽頭，其PDC切削件2的出露部分的金剛石層平面與母線之間的夾角在75°-85°之間為宜，如果太小，則會降低PDC切削件2的整體強度；如果過大，則效果不明顯。圖3中，圓柱狀PDC切削件2高度磨掉h後形成的磨損平面的長度為L；圖4中，銳角PDC切削件2高度磨掉h後形成的磨損平面的長度為1。由幾何學可知，在PDC切削件2的直徑相等及齒前角也相等的情況下，1小於L。圖5是圓柱狀PDC切削件2高度磨掉h後形成的磨損平面，CED為橢圓曲線的一部分，E為橢圓的一個頂點，EF為橢圓的一條軸線的一部分，CD垂直於EF；圖6是銳角PDC切削件2高度磨掉h後形成的磨損平面，ced為橢圓曲線的一部分，e為橢圓的一個頂點，ef為橢圓的一條軸線的一部分，cd垂直於ef。由幾何學可知，在PDC切削件2的直徑相等及齒前角也相等的情況下，CD等於cd，又因為1小於L，所以磨損平面cedc的面積小於磨損平面CEDC的面積。這就說明，與圓柱狀PDC切削件2相比，銳角PDC切削件2的硬質合金磨損面增大得緩慢。從而降低了承壓面積的增大速率，使本實用新型能夠在較長的時間內以恆定的鑽壓、基本不變的較高的比壓切削地層。因此，本實用新型能夠在較小鑽壓的情況下，獲得較快的機械鑽速。
權利要求1.一種銳角PDC切削件鑽頭，主要包括鑽頭體(1)和PDC切削件(2)，其特徵在於PDC切削件(2)的出露部分的金剛石層平面與母線之間的夾角為銳角。
專利摘要本實用新型公開了一種銳角PDC切削件鑽頭，主要包括鑽頭體和PDC切削件。這種鑽頭的PDC切削件的出露部分的金剛石層平面與母線之間的夾角為銳角，它能夠顯著地減小PDC切削件的硬質合金磨損面的增大速率，從而使本實用新型能夠在較小鑽壓的情況下，獲得持續的較快的機械鑽速。
文檔編號E21B10/08GK2769488SQ200520080649
公開日2006年4月5日 申請日期2005年3月9日 優先權日2005年3月9日
發明者王福修 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院