CN113073941A - 一种镶焊组合式取心钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镶焊组合式取心钻头，涉及取心钻头技术领域，包括钻头刚体，钻头刚体的第一端固定有若干组切削块组，每组切削块组包括若干个切削块，若干组切削块组上的切削块在钻头刚体的第一端上交错间隔分布，钻头刚体的第二端与取心工具固定连接。本发明在钻头刚体上设有多种类型的切削块，从而能够适应各种类型的地层。

Description

一种镶焊组合式取心钻头

技术领域

本发明涉及取心钻头技术领域，特别是涉及一种镶焊组合式取心钻头。

背景技术

取心钻进是以获取岩矿心为目的的钻进方法与过程，是钻井工程的重要组成部分。在油气勘探钻井(包括常规石油天然气、页岩气、天然气水合物等)、地热钻井、干热岩钻井、科学钻探等活动中，取心钻进都是一种至关重要的工艺方法。取心钻头是取心钻进过程中的重要一环，其性能的好坏直接影响取心钻进的效果。

镶焊加工取心钻头，即独立加工切削齿(或切削块)和钻头刚体，再以钎焊的形式把切削齿(或切削块)按一定分布规律焊接到钻头刚体上，是一种重要的取心钻头加工方式，特别是大直径取心钻头的加工，镶焊技术应用较多。传统的镶焊式取心钻头大多只包含一种切削块(金刚石烧结体、PDC、硬质合金或PDC与金刚石烧结的混合体)，对地层的适应性较窄。随着井深的增加，为了减小起下钻的额外工作量，一般要求取心钻头具有广谱性，即要求取心钻头在软-中-硬各类地层中均具有较高的效率。传统钻头结构形式难题达到上述要求。

另外，传统的镶焊式取心钻头，焊接面以平面和圆柱面为主，焊接面少，焊接结构简单，焊接的牢固性较差。在取心钻井过程中，常出现切削齿(或切削块)脱落的现象。切削齿(或切削块)的脱落严重影响取心钻进效率，甚至会引起严重的井下事故。

因此，市场上急需一种新型取心钻头，用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种镶焊组合式取心钻头，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够适用于多种类型的地层。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种镶焊组合式取心钻头，包括钻头刚体，所述钻头刚体的第一端固定有若干组切削块组，每组所述切削块组包括若干个切削块，若干组所述切削块组的所述切削块在所述钻头刚体的第一端上交错间隔分布，所述钻头刚体的第二端与取心工具固定连接。

优选地，所述钻头刚体的第一端设有若干个焊接槽，每个所述焊接槽上设有若干个焊接强化孔，所述切削块焊接于所述焊接槽和所述焊接强化孔内。

优选地，所述焊接强化孔为圆柱形孔。

优选地，若干组所述切削块组包括金刚石切削块组和PDC切削块组，所述金刚石切削块组包括若干个金刚石切削块，所述PDC切削块组包括若干个PDC切削块。

优选地，一个所述金刚石切削块包括一个金刚石切削体和两个金刚石焊接强化柱，两个所述金刚石焊接强化柱固定于所述金刚石切削体的同一侧，两个所述金刚石强化柱分别焊接于两个所述焊接强化孔内。

优选地，所述PDC切削块包括一个PDC支撑体、两个PDC焊接强化柱和若干个PDC片，两个所述PDC焊接强化柱固定于所述PDC支撑体的一侧，若干个所述PDC片固定于所述PDC支撑体的一面上，两个所述PDC焊接强化柱分别焊接于两个所述焊接强化孔内。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明可以根据需要在钻头刚体上设置各种类型的切削块，从而能够灵活适应各种类型的地层。另外通过设置焊接强化孔，可以增加焊接面积，提高焊接强度，防止切削块脱落，还可以增加焊接体的抗剪(或抗扭)强度，抵抗取心钻头井下碎岩过程中的周向冲击载荷，确保焊接体的牢固性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例镶焊组合式取心钻头的结构示意图；

图2为本实施例没有切削块时的侧面剖视图；

图3为本实施例没有切削块时的俯视图；

图4为本实施例中PDC切削块的结构示意图；

图5为本实施例中金刚石切削块的结构示意图；

图中：1为金刚石切削块；1-1为金刚石焊接强化柱；1-2为金刚石切削体；2为PDC切削块；2-1为PDC焊接强化柱；2-2为PDC支撑体；2-3为PDC片；3为钻头刚体；3-1为焊接强化孔；3-2为焊接槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种镶焊组合式取心钻头，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够适用于多种类型的地层。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-5所示，本实施例提供了一种镶焊组合式取心钻头，包括钻头刚体3，钻头刚体3采用常规的钻头刚体3即可。钻头刚体3的第一端固定有若干组切削块组，(如组合PDC、金刚石、硬质合金等类型均可)，每组切削块组包括若干个切削块。若干组切削块组的切削块在钻头刚体3的第一端上间隔分布(相互交错设置)，一个切削块两侧为与之不同类型的切削块。钻头刚体3的第二端设连接螺纹，所述钻头刚体与取心工具螺纹固定连接。

使用时，通过取心工具转动，从而实现钻头刚体3的转动。

为了实现钻头刚体3与切削块之间的固定，本实施例中，钻头刚体3的第一端设有若干个焊接槽3-2，每个焊接槽3-2上设有两个焊接强化孔3-1，切削块焊接于焊接槽3-2和焊接强化孔3-1内，切削块的数量与焊接槽3-2的数量相同。切削块深入到焊接强化孔3-1内，可以增加焊接面积，提高焊接强度，防止切削块脱落，还可以增加焊接体的抗剪(或抗扭)强度，抵抗取心钻头井下碎岩过程中的周向冲击载荷，确保焊接体的牢固性。

对于焊接强化孔3-1的形状，本实施例中，焊接强化孔3-1为常见的圆柱形孔。本领域技术人员还可以其替换为其他形状的孔，如正方形孔、三角形孔或异形孔等均可。

本实施例中，若干组切削块组包括金刚石切削块组和PDC切削块组，金刚石切削块组包括若干个金刚石切削块1，PDC切削块组包括若干个PDC切削块2。本领域技术人员还可以根据地层的实际需要，替换其他类型的切削块。

对于金刚石切削块1的具体结构，本实施例中，如图5所示，一个金刚石切削块1包括一个金刚石切削体1-2和两个金刚石焊接强化柱1-1，金刚石切削体1-2的外侧为圆弧面，两个金刚石焊接强化柱1-1固定于金刚石切削体1-2的内侧，两个金刚石强化柱分别焊接于两个焊接强化孔3-1内，金刚石强化柱与焊接强化孔3-1的形状和尺寸相匹配。

对于PDC切削块2的具体结构，本实施例中，如图4所示，PDC切削块2包括一个PDC支撑体2-2、两个PDC焊接强化柱2-1和若干个PDC片2-3，PDC切削块2的外侧面为圆弧面，两个PDC焊接强化柱2-1固定于PDC支撑体2-2的内侧面上，若干个PDC片2-3固定于PDC支撑体2-2的侧壁上，PDC片2-3为四个，本领域技术人员还可以根据PDC支撑体2-2的长度调整PDC片2-3的具体数量。

本实施例中，钻头刚体3为圆筒状结构，若干个切削块在钻头刚体3的圆周方向上均匀分布，钻头刚体3具有中心通孔，钻头刚体3使用常见的钻头刚体3即可。

本实施例中，钻头刚体3的第二端到第一端的方向上设有多个阶梯通孔且直径逐渐缩小，且第二端一侧的阶梯通孔上具有内螺纹，通过阶梯通孔上的内螺纹实现与取心工具的固定连接。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种镶焊组合式取心钻头，其特征在于：包括钻头刚体，所述钻头刚体的第一端固定有若干组切削块组，每组所述切削块组包括若干个切削块，若干组所述切削块组的所述切削块在所述钻头刚体的第一端上交错间隔分布，所述钻头刚体的第二端与取心工具固定连接。

2.根据权利要求1所述的镶焊组合式取心钻头，其特征在于：所述钻头刚体的第一端设有若干个焊接槽，每个所述焊接槽上设有若干个焊接强化孔，所述切削块焊接于所述焊接槽和所述焊接强化孔上。

3.根据权利要求2所述的镶焊组合式取心钻头，其特征在于：所述焊接强化孔为圆柱形孔。

4.根据权利要求2所述的镶焊组合式取心钻头，其特征在于：若干组所述切削块组包括金刚石切削块组和PDC切削块组，所述金刚石切削块组包括若干个金刚石切削块，所述PDC切削块组包括若干个PDC切削块。

5.根据权利要求4所述的镶焊组合式取心钻头，其特征在于：一个所述金刚石切削块包括一个金刚石切削体和两个金刚石焊接强化柱，两个所述金刚石焊接强化柱固定于所述金刚石切削体的同一侧，两个所述金刚石强化柱分别焊接于两个所述焊接强化孔内。

6.根据权利要求4所述的镶焊组合式取心钻头，其特征在于：所述PDC切削块包括一个PDC支撑体、两个PDC焊接强化柱和若干个PDC片，两个所述PDC焊接强化柱固定于所述PDC支撑体的同一侧，若干个所述PDC片固定于所述PDC支撑体的一面上，两个所述PDC焊接强化柱分别焊接于两个所述焊接强化孔内。

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