技术领域
[0001] 本
发明有关于一种PDC钻头，尤其有关于一种自掩埋钻探领域中应用的内排屑PDC钻头。
背景技术
[0002] 目前，一种新型的无钻机、无
钻井液、边钻边埋的自掩埋钻探新方式正在形成，它可以实现对复杂区域、恶劣环境下的
地层进行无人勘探、监测，节省大量人
力物力。此种新型钻井方式，由于无钻井液冲涮钻头刀翼，并要求岩屑从钻头内部向上送出钻头体，因此刀翼之间极易形成泥包，导致钻进终止。
[0003] 现有的PDC钻头均是利用从钻头
喷嘴射出的高压钻井液将
破碎后的岩屑从
钻柱与井壁的环形空间中携带至地面，实现自清洁，显然无法满足自掩埋钻井的功能要求。由于地层情况复杂未知，现有用于自掩埋钻探的内排屑PDC钻头，仅具有内排屑功能，其不能对刀翼之间形成的泥包进行处理，严重影响PDC钻头的钻进。
[0004] 因此，有必要提供一种新的PDC钻头，来克服上述问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种内排屑PDC钻头，其具有主动防泥包功能，防止钻进过程中钻头泥包形成，实现自掩埋钻探对PDC钻头的功能要求。
[0006] 本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0007] 本发明提供一种内排屑PDC钻头，所述内排屑PDC钻头包括：
[0008] 钻头本体，其上端形成有连接头，其下端形成有保径部，所述保径部的底端内侧形成有内锥孔，所述钻头本体内设有沿轴向贯通的排屑腔，所述排屑腔与所述内锥孔相连通；
[0009] 切削部，其连接在所述保径部的底端，所述切削部具有多个螺旋刀翼，多个所述螺旋刀翼沿圆周方向凸设在所述内锥孔的内锥面上；
[0010] 防泥包件，其连接在所述保径部的下端并位于两两所述螺旋刀翼之间。
[0011] 在优选的实施方式中，所述防泥包件包括：
[0012]
弹簧片，其连接在所述保径部的下端外侧；
[0013] 偏心轮轴，其连接在所述弹
簧片上，所述偏心轮轴上连接有振动片；
[0014] 偏心轮，其可转动地套设在所述偏心轮轴上，所述偏心轮的中
心轴线与所述偏心轮轴的轴线之间具有一偏心距离。
[0015] 在优选的实施方式中，所述偏心轮的外周壁上设有多个
凸块。
[0016] 在优选的实施方式中，所述排屑腔内穿设有输送螺旋杆。
[0017] 在优选的实施方式中，多个所述螺旋刀翼相汇聚的端部上方连接有一平台，所述输送螺旋杆的底端顶抵在所述平台上。
[0018] 在优选的实施方式中，所述螺旋刀翼具有内凹侧面及外凸侧面，所述内凹侧面与所述外凸侧面之间形成有刀翼顶面，所述刀翼顶面靠近所述内凹侧面的外缘上连接有多个切削齿。
[0019] 在优选的实施方式中，两两相邻的所述螺旋刀翼之间形成有排屑通道，所述排屑通道与所述排屑腔相连通，所述防泥包件位于所述排屑通道内。
[0020] 在优选的实施方式中，所述保径部的内锥孔的内锥面锥
角为20°～120°。
[0021] 在优选的实施方式中，多个所述螺旋刀翼相汇聚的端部位于所述保径部的下方。
[0022] 在优选的实施方式中，所述螺旋刀翼顶部锥面
母线与所述排屑腔的轴线之间的夹角为30°～80°。
[0023] 本发明的内排屑PDC钻头的特点及优点是：该内排屑PDC钻头主要用于易形成泥包的无钻井液钻进，且要求破碎的岩屑通过钻头内腔向上返送的钻井作业。该内排屑PDC钻头，通过设置在两两螺旋刀翼之间的防泥包件可主动
预防钻进过程中泥包的形成，保持岩屑运移的通畅性，该防泥包件也可用于反循环钻井。
附图说明
[0024] 为了更清楚地说明本发明
实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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。
[0025] 图1为本发明的内排屑PDC钻头的立体图。
[0026] 图2为本发明的内排屑PDC钻头的剖视图。
[0027] 图3为本发明的内排屑PDC钻头内设有输送螺旋杆的剖视图。
[0028] 图4为本发明的内排屑PDC钻头的防泥包件的结构示意图。
具体实施方式
[0029] 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。
[0030] 如图1至图3所示，本发明提供一种内排屑PDC钻头(Polycrystalline Diamond Compact bit，
聚晶金刚石复合片钻头)，其包括钻头本体1、切削部2和防泥包件3，其中：钻头本体1的上端形成有连接头11，其下端形成有保径部12，所述保径部12的底端内侧形成有内锥孔121，所述钻头本体1内设有沿轴向贯通的排屑腔13，所述排屑腔13与所述内锥孔121相连通；切削部2连接在所述保径部12的底端，所述切削部2具有多个螺旋刀翼
21，多个所述螺旋刀翼21沿圆周方向凸设在所述内锥孔121的内锥面1211上；防泥包件3连接在所述保径部12的下端并位于两两所述螺旋刀翼21之间。
[0031] 具体是，钻头本体1大体呈圆柱体形，其上端形成的具有
螺纹段的连接头11用于连接该内排屑PDC钻头与钻柱，并将动力传递给内排屑PDC钻头上的切削部2；钻头本体1的下端形成的保径部12的直径大于钻头本体1的直径，该保径部12用于保持井径。钻头本体1内设有沿轴向贯通的排屑腔13，该排屑腔13连通连接头11和保径部12，在保径部12的下端内侧形成有内锥孔121，该内锥孔121与排屑腔13相连通，在本实施例中，保径部
12的内锥孔121的内锥面1211锥角α为20°～120°，其目的是阻止破碎后的岩屑在
离心力的作用下向内排屑PDC钻头外部运动，以使岩屑向内排屑PDC钻头的排屑腔13运移。
进一步的，在本发明中，排屑腔13内穿设有输送螺旋杆131，该输送螺旋杆131可为右旋单螺杆或左旋单螺杆，其用于向内排屑PDC钻头上方及时输送出进入内排屑PDC钻头内部的岩屑，从而避免井底岩屑因得不到及时清理而聚集
压实形成泥包。在本实施例中，该输送螺旋杆131的外径与排屑腔13内壁之间为小间隙配合，当然，在其他的实施方式中，排屑腔13的下端也可设计为比输送螺旋杆131的外径要大的腔体，以减小岩屑在螺旋刀翼21上的运移总阻力。
[0032] 进一步的，钻头本体1的外表面设有卸扣槽14，在本发明中，如图2和图3所示，卸扣槽14为两个，两个卸扣槽14径向对称地分布在钻头本体1上，该卸扣槽14用于装、拆该内排屑PDC钻头时拧紧或松卸连接头11上的螺纹段。
[0033] 切削部2连接在保径部12的下端，其处于内排屑PDC钻头的最下面，用于破碎地层
岩石，促使岩屑向钻头本体1的排屑腔13内部运移。该切削部2具有多个螺旋刀翼21，螺旋刀翼21的数目由内排屑PDC钻头的尺寸和地层岩石特性决定，在本实施例中，螺旋刀翼21为三个。该些螺旋刀翼21沿圆周方向以一定间隔凸设在保径部12的内锥孔121的内锥面1211上，两两相邻的螺旋刀翼21之间形成有排屑通道22，该些排屑通道22通过钻头本体1的内锥孔121与钻头本体1的排屑腔13相连通。在本实施例中，多个螺旋刀翼21相汇聚的端部位于保径部12的下方，且多个螺旋刀翼21相汇聚的端部上方连接有一平台23，穿设在钻头本体1内的输送螺旋杆131的底端顶抵在该平台23上，该平台23用于给输送螺旋杆131提供一轴向
支撑。
[0034] 进一步的，螺旋刀翼21具有内凹侧面211及外凸侧面212，该内凹侧面211与外凸侧面212之间形成有刀翼顶面213，该刀翼顶面213靠近内凹侧面211的外缘上连接有多个切削齿214，布有切削齿214一侧的螺旋刀翼21面为内凹侧面211，可增加螺旋刀翼21对岩屑的收集能力，同时起到将岩屑引导至内排屑PDC钻头的排屑腔13的功能。
[0035] 在本发明中，螺旋刀翼21顶部锥面母线与排屑腔13的轴线之间的夹角θ为30°～80°，这样设置可提高内排屑PDC钻头的
稳定性和井斜控制能力。
[0036] 防泥包件3连接在保径部12的下端外侧，其位于两两螺旋刀翼21之间，也即位于两两螺旋刀翼21之间的排屑通道22内。在本发明中，如图4所示，该防泥包件3包括弹簧片31、偏心轮轴32和偏心轮33，其中：弹簧片31连接在保径部12的下端外侧；偏心轮轴32连接在弹簧片31上，偏心轮轴32上连接有振动片321；偏心轮33可转动地套设在偏心轮轴32上，偏心轮33的中心轴线与偏心轮轴32的轴线之间具有一偏心距离e。
[0037] 弹簧片31上开设有多个连接孔311，多个螺钉穿过多个连接孔311而将弹簧片31固定在保径部12的下端外表面上；偏心轮轴32
焊接连接在弹簧片31的下端，其上连接有振动片321，在本实施例中，该振动片321呈波纹状，其靠近弹簧片31设置且伸入排屑通道22内；偏心轮33可转动地套设在偏心轮轴32上，其位于振动片321的下端，偏心轮轴32的下端还
螺纹连接有两个
锁紧
螺母34，防止该内排屑PDC钻头旋转时锁紧螺母34松脱致使偏心轮33脱落。其中，根据实际需要，振动片321在内排屑PDC钻头的两两螺旋刀翼21之间的
位置和形状可以进行调整，在此不作限制。
[0038] 进一步的，该偏心轮33的外周壁上设有多个凸块331，该些凸块331沿偏心轮33的圆周方向等间距的设置在偏心轮33的外周壁上，该些凸块331用于增大偏心轮33与井壁之间的
摩擦力，保证偏心轮33在内排屑PDC钻头旋转时可以围绕偏心轮轴32自转。
[0039] 在使用时，该内排屑PDC钻头通过连接头11连接在
动力端上，内排屑PDC钻头顺
时针旋转钻进；施加钻压，螺旋刀翼21上的切削齿214吃入地层破碎岩石；在钻进时，切削部2被井筒包围，与切削齿214切削产生的岩屑沿着螺旋刀翼21的内凹侧面211进入排屑通道22，此时位于排屑通道22内的防泥包件3，其偏心轮33压紧在井壁上，在摩擦力作用下，偏心轮33绕偏心轮轴32旋转，由于偏心轮33的中心轴线与偏心轮轴32的转动轴线之间具有一偏心距离e，可促使弹簧片31沿内排屑PDC钻头的径向做周期性往返振动运动，从而带动振动片321不断抖动，松动排屑通道22内的岩屑，阻止排屑通道22内泥包的形成。在井底、刀翼顶部213、钻压及内排屑PDC钻头旋转的作用下，新产生的岩屑推动排屑通道
22中的岩屑沿着螺旋刀翼21的内凹侧面211向上运动，在内排屑PDC钻头的内锥面1211的作用下进入PDC钻头的排屑腔13，通过设置在排屑腔13内的输送螺旋杆131辅助将岩屑输送至内排屑PDC钻头的上方，新的岩屑又将进入内排屑PDC钻头中，整个连续钻进的过程像上述一样周而复始。
[0040] 本发明的内排屑PDC钻头，主要用于易形成泥包的无钻井液钻进，且要求破碎的岩屑通过钻头内腔向上返送的钻井作业。该内排屑PDC钻头，通过设置在两两螺旋刀翼21之间的防泥包件3可主动预防钻进过程中泥包的形成，保持岩屑运移的通畅性，该防泥包件3也可用于反循环钻井。
[0041] 以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据
申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
