[实用新型]一种旋转齿钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油天然气钻井用钻头，尤其涉及一种具有能够在钻进过程中自动绕其中轴线旋转的旋转齿的旋转齿钻头。

背景技术

近年来，各个油田对石油天然气的开发周期和安全性的要求越来越高，与之相配套的各种工具在性能及其使用寿命上有了很大的提高，在钻井过程中对钻头的机械钻速和进尺的要求也越来越高。比如，PDC钻头（聚晶金刚石复合片钻头的简称）具有特有的对地层切削原理，能大幅提高钻头的机械钻速，成为钻井提速的首选钻头。

近年来，随着材料及制造工艺的改进，PDC钻头对地层的适应性越来越广。传统PDC钻头的切削齿固定钎焊在钻头刀翼上，随着钻头工作时间的上升，切削齿磨损会逐渐加大，钻进机械钻速也随之降低，直至机械钻速过慢而起钻。由于切削齿固定钎焊在钻头刀翼上，在使用正常情况下，直至达到钻头使用寿命时，切削齿的利用率也仅仅为其出刃部分（即露出刀翼本体部分）。其安装埋入刀翼本体部分的切削齿（一般占整个切削齿的50%左右）由于没有参与切削地层，直到钻头使用寿命完也基本保持完好，从而导致钻头的使用寿命较短，单只钻头的进尺能力不足，钻头钻进速度会逐渐降低，延长了钻井周期，提高了钻井成本。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能显著提高切削齿利用率的旋转齿钻头。

为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

本实用新型所述旋转齿钻头包括接头、基体、刀翼和切削齿，所述切削齿设于所述刀翼的刀面上，以所述钻头使用时的前进方向为前方，所述刀翼由前部刀面最靠近所述基体前端端面中心位置开始到后部刀面依次设有内锥部、鼻部和外锥部；每个所述刀翼的刀面上至少设有一个旋转齿，所述旋转齿为能够绕自身中轴线旋转的切削齿，所述旋转齿通过旋转装置安装于所述刀翼上的旋转齿孔内。

上述旋转齿由于采用旋转安装结构，所以在钻头钻进过程中，旋转齿在地层反作用力及旋转装置的作用下能够绕自身中轴线自动旋转，其切削端的整个圆周均能参与地层切削，从而长时间保持对地层的持续的高切削性能。

为了增大利用旋转齿的持续切削性能的概率，所述旋转齿设于所述刀翼的鼻部或/和外锥部上。刀翼的内锥部上的切削齿由于位于内凹处，所以利用率不高，可不用安装旋转齿。

具体地，所述旋转齿为PDC复合齿、热稳定聚晶齿、立方氮化硼齿或硬质合金齿。

优选地，所述旋转齿孔的长度大于所述旋转齿的长度，所述旋转齿孔的外侧边缘设有安装于所述刀翼上的挡板，所述挡板用于挡住所述旋转齿的外侧端部不脱离所述旋转齿孔，所述旋转齿的外侧端部与所述挡板之间留有空隙。这种结构便于加工和安装旋转齿，同时也能确保旋转齿不脱离旋转齿孔。

根据实际应用需求，所述挡板为炭化钨挡板或合金钢挡板，所述挡板直接焊接在所述刀翼上或通过螺钉安装于所述刀翼上；所述旋转齿孔的孔壁为炭化钨、合金钢或含有金刚石的复合体。

具体而言，所述旋转齿的形状为标准圆柱形、底部内凹圆柱形、底部外凸圆柱形、标准锥面形、底部内凹锥面形或底部外凸锥面形；当所述旋转齿的形状为底部内凹圆柱形或底部内凹锥面形时，所述旋转齿孔的底部内壁上设有对应的凸起的转轴，当所述旋转齿的形状为底部外凸圆柱形或底部外凸锥面形时，所述旋转齿孔的底部内壁上设有对应的凹槽。