CN106545299A - 一种新型混合齿pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型混合齿PDC钻头，包括钻头体，钻头体上分布有多条刮刀，刮刀的切削齿结构轮廓包括内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块，多条刮刀上设有多种切削齿；以刮刀切削时的旋转方向为前方，钻头体上的刮刀中，至少有一条刮刀上的前排齿包括两种剪切齿，该条刮刀上的后排齿至少包括一种剪切齿或一种限位齿；剪切齿包括圆片剪切齿和脊形剪切齿两种，限位齿包括球面圆柱齿和锥形圆柱齿两种。本发明通过设计多种切削齿混合搭配和钻头切深控制的钻头切削齿结构，能降低钻头的扭矩波动，提高钻头抗研磨和抗冲击的能力，延长钻头切削齿的寿命，并提高钻头的切削能力、适应能力和机械钻速，增强钻头的稳定性，为用户降低钻井成本。

Description

一种新型混合齿PDC钻头

技术领域

本发明涉及一种金刚石钻头，尤其涉及一种应用于石油和天然气钻井的硬地层钻进的新型混合齿PDC钻头。

背景技术

在近年来的石油和天然气资源的勘探开发中，深井钻井和超深井成为提高油气资源开发的主力，在这样的油气钻井中，常常会遇到硬地层和研磨性地层，因此提高硬地层和研磨性地层的钻井速度，成为缩短钻井周期和降低钻井成本的重要途径和方法。人们知道，在硬地层和研磨性地层钻井中，为了提高钻头的稳定性和延长钻头的使用寿命，通常会采用增加钻压的方法来实现提高钻井速度。可供人们选择的钻头类型分为牙轮钻头和固定切削齿钻头，在钻井实践中，人们发现，牙轮钻头在硬地层和研磨性地层中钻井，由于牙轮钻头的轴承寿命和牙轮切削齿破碎地层的特点，钻屑在井底的重复破碎，往往造成这种钻头在深井和超深井钻井中，使得牙轮钻头的机械钻速低和寿命短，频繁更换钻头带来的起下钻作业时间长，增加了钻井周期和提高了劳动强度，大大增加了钻井成本。在软到中等硬度地层钻井中，首选PDC钻头钻井已成为石油钻井工业的行为标准；然而，在钻井实践，钻头在任何地层钻井都会产生的震动，在硬地层钻井钻头发生的震动更为严重，会产生钻头“回旋”，会造成PDC钻头严重早期磨损，会加速钻头的钝化或钻头失效；更换钻头会增加起、下钻作业时间，会增加钻井成本。

在较硬地层钻井，钻头稳定性成为越来越大的挑战；人们不希望钻头的震动带来钻头的钝化或失效，它会造成不必要的起钻。已有的钻头设计方案，有部分能够适应不同地层硬度的地层钻井，钻头能够适当提高机械钻速和可以接受的钻头寿命和耐久性，比较先前的钻头设计，通常采用增加钻压来减小钻头的震动，例如，某些钻头设计采用低攻击性的后倾角钻进硬地层，这样的设计在硬地层钻进必须增加钻压。然而，在使用PDC钻头钻井过程，人们不希望使用高钻压，因为增加钻压，要增加钻铤的长度，就增加了钻柱的压力损耗，会增加泵的压力和动力消耗，会增加扶正器和钻柱的磨损，降低钻井效率和钻井成本。同时钻井中，增加钻压，会加速钻头的磨损和钻头变钝的速度，会增加使用钻头的数量；在钻头已磨损的条件下，要延长钻头的使用时间，为了在可接受的钻速条件下，只有增加钻压，由于钻头的磨损和钻压之间的关系不是线性关系，而是指数关系；在特定地层，在已有的钻压下增加小值的钻压，将会急剧加速钻头切削齿的磨损，因为齿的热磨损和冲击损坏会加速齿的损坏。

因此，要增加硬地层钻井的速度，就要改变早先的钻头设计思路，选择更多的齿形和更多的切削齿布齿结构，改变钻头吃入方式和磨损特点，增加钻头抗研磨能力和工作寿命，增加切削齿的耐久性来延长钻头寿命，使用多种齿形的设计满足钻井作业对硬地层有效攻击性，提高新型钻头结构维持较高的钻速。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新型混合齿PDC钻头。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种新型混合齿PDC钻头，包括钻头体，所述钻头体上分布有多条刮刀，所述刮刀的切削齿结构轮廓包括内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块，多条所述刮刀上设有多种切削齿；以所述刮刀切削时的旋转方向为前方，所述钻头体上的所述刮刀中，至少有一条刮刀上的前排齿包括两种剪切齿，该条刮刀上的后排齿至少包括一种剪切齿或一种限位齿；所述剪切齿包括圆片剪切齿和脊形剪切齿两种，所述限位齿包括球面圆柱齿和锥形圆柱齿两种。

作为优选，所述钻头体上的所述刮刀中，至少包括一条刮刀，其前排齿分布于该刮刀轮廓的内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块，其前排齿由圆片剪切齿和脊形剪切齿组成，同一刮刀上的圆片剪切齿和脊形剪切齿间隔分布；该刮刀的后排齿至少包括一种剪切齿或一种限位齿。

作为优选，所述刮刀的后排齿中的剪切齿包括分布于该刮刀轮廓的内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块的圆片剪切齿和脊形剪切齿，所述后排齿中的限位齿分布于钻头该刮刀轮廓的内锥、鼻部、外锥和台肩部位。

或者，所述钻头体上的每条刮刀上均设有由多种剪切齿构成的前排齿和多种后排齿；每条刮刀上的前排剪切齿与切削面之间设有0°～30°的后倾角；每条刮刀上的后排齿中的剪切齿与切削面之间设有15°～37°的后倾角；每条刮刀上的后排齿中的限位齿与切削面之间设有-8°～+8°的前倾角。

或者，所述钻头体上的每条刮刀上均设有多种前排齿和多种后排齿；每条刮刀上的前排齿的出露高度大于后排齿的出露高度，高度差在0～3毫米之间。

作为优选，所有的所述切削齿中，锥形圆柱齿、球面圆柱齿、圆片剪切齿和脊形剪切齿均为聚晶金刚石复合齿或由多晶超研磨材料制造的复合齿。

上述所有结构中，各切削齿的名称含义如下：

前排齿：在近年来的油气钻井中，使用的常规PDC钻头的刮刀常常采用双排齿的布齿方式，以刮刀切削时的旋转方向为前方，在刮刀前排布置的切削齿通常称为前排齿；

后排齿：与前排齿相对应，在刮刀后排布置的切削齿通常称为后排齿；

剪切齿：以剪切方式切削地层的切削齿统称为剪切齿。常规PDC钻头的刮刀上安装有圆片PDC齿，以剪切方式切削地层，并依适当的后倾角和侧倾角实现钻头的快速钻井，这种圆片PDC齿在钻头刮刀上的装配形式称为圆片剪切齿；上述脊形剪切齿，基体材料和形状都与圆片剪切齿相同，在钻头刮刀上的安装方式也与圆片剪切齿完全相同，也可以使用一样的后倾角和侧倾角进行描述。但是，脊形剪切齿的切削面不同于圆片剪切齿，具体结构见下述具体实施方式所述；另外，圆片剪切齿仅有一个侧倾角或0°侧倾角，而脊形剪切齿有两个侧倾角，一个为内侧倾角，另一个为外侧倾角。

限位齿：常规PDC钻头的后排齿都有限制PDC钻头切深的作用，不同剪切齿的装配形式且具有限制PDC钻头切深功能的齿柱称作限位齿，限位齿一般垂直安装在PDC钻头的刮刀轮廓上。

本发明的有益效果在于：

本发明通过设计多种切削齿混合搭配和钻头切深控制的钻头切削齿结构，能降低钻头的扭矩波动，提高钻头抗研磨和抗冲击的能力，延长钻头切削齿的寿命，并提高钻头的切削能力、适应能力和机械钻速，增强钻头的稳定性，为用户降低钻井成本；具体表现为：

1、采用刮刀式双排齿布齿结构，提高了钻头的固齿质量；同一刮刀的前后排齿布置，提高了钻头设计变化和选择的能力，可以根据钻井地层特点，选择合适的结构。前排齿选择圆片/脊形剪切齿混合搭配组合，改变了圆片或脊形剪切齿结构单一结构特征，增强了钻头的结构稳定性。

2、采用刮刀式双排齿布齿结构，选择合适的前、后排齿的组合：优选合适的出露高度，控制钻头的每转切深，可以提高钻头的稳定性，有利于钻头减小扭矩波动和工具面的控制，有利于延长钻头寿命。

3、采用刮刀式双排齿布齿结构，可以依据定向井和水平井钻井的作业方式，采用合适的刮刀轮廓结构；依据地层的硬度和研磨性特点，选择不同切削齿类型应用在刮刀轮廓的不同位置；可以根据不同齿的特点和破岩特点，有利于提高钻头的抗冲击，抗研磨能力，提高钻头的机械钻速和钻头寿命，达到减小钻井成本的目的。

附图说明

图1是本发明所述新型混合齿PDC钻头的剖视结构主视图；

图2是本发明实施例1所述的新型混合齿PDC钻头的俯视图结构示意图；

图3是本发明实施例2所述的新型混合齿PDC钻头的俯视图结构示意图；

图4是本发明实施例3所述的新型混合齿PDC钻头的俯视图结构示意图；

图5A是本发明所述圆片剪切齿的主视结构示意图；

图5B是本发明所述圆片剪切齿的左视结构示意图；

图6A是本发明所述脊形剪切齿的主视结构示意图之一；

图6B是本发明所述脊形剪切齿的左视结构示意图之一；

图7A是本发明所述脊形剪切齿的主视结构示意图之二；

图7B是本发明所述脊形剪切齿的左视结构示意图之二；

图8A是本发明所述脊形剪切齿的主视结构示意图之三；

图8B是本发明所述脊形剪切齿的左视结构示意图之三；

图9A是本发明所述球面圆柱齿的主视结构示意图；

图9B是本发明所述球面圆柱齿的左视结构示意图；

图10A是本发明所述锥形圆柱齿的主视结构示意图；

图10B是本发明所述锥形圆柱齿的左视结构示意图；

图11是本发明所述圆片剪切齿在刮刀上的后倾角变化示意图；

图12是本发明所述限位齿中的锥形圆柱齿在刮刀上的前倾角变化示意图；

图13是本发明所述脊形剪切齿的后倾角和限位齿中的锥形圆柱齿在刮刀上的前倾角示意图，同时显示了前、后排齿的切深高度变化。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明所述新型混合齿PDC钻头包括钻头体8，钻头体8上分布有多条刮刀13，刮刀13的切削齿结构轮廓包括内锥1、鼻部2、外锥3、台肩4和保径块5，多条刮刀13上设有多种切削齿；以刮刀13切削时的旋转方向为前方，钻头体8上的刮刀13中，至少有一条刮刀13上的前排齿包括两种剪切齿，如：前排剪切齿包括圆片剪切齿10和脊形剪切齿11两种，该条刮刀13上的后排齿(见图2、图3和图4的描述)至少包括一种剪切齿或一种限位齿；剪切齿包括圆片剪切齿和脊形剪切齿两种，所述限位齿包括球面圆柱齿和锥形圆柱齿两种。图1中还描述了钻头体8上的喷嘴通道9、钻头中心流道6和钻头公螺纹接头7，被动保径齿15，喷嘴通道9可以安装喷嘴(没有显示)，钻井时钻头公螺纹接头7与钻柱(图中没有显示)连接在一起。钻井过程中钻头中心流道6可以提供钻井液经过喷嘴通道9，钻井液由喷嘴射向井底，钻井液能够清洗井底和冷却切削齿(包括圆片剪切齿10和脊形剪切齿11)能够携带岩屑离开井底，流经排屑槽17上返到环形空间到达地面。

下面用三个实施例来分别介绍本发明所述新型混合齿PDC钻头的三种整体结构，其中图2的刮刀20、图3的刮刀40、图4的刮刀60分别与图1中的刮刀13对应，图2的圆片剪切齿27和脊形剪切齿25、图3的圆片剪切齿47和脊形剪切齿45、图4的圆片剪切齿67和脊形剪切齿65分别与图1中的圆片剪切齿10和脊形剪切齿11对应，图2的喷嘴通道21和排屑槽23、图3的喷嘴通道44和排屑槽42、图4的喷嘴通道64和排屑槽62分别与图1中的喷嘴通道9和排屑槽17对应；这种标记数字的变化是为了针对不同结构进行描述，其本质都是一样的。

实施例1：

如图1和图2所示，钻头体8上包括多条刮刀20，至少包括一条刮刀20，其前排齿由圆片剪切齿27和脊形剪切齿25组成；同一刮刀20上圆片剪切齿27和脊形剪切齿25间隔分布，即一个圆片剪切齿27接着一片脊形剪切齿25分布再重复这个过程……；圆片剪切齿27和脊形剪切齿25均分布于该刮刀20的轮廓的内锥1、鼻部2、外锥3、台肩4和保径块5；该刮刀20的后排齿至少包括一种限位齿29，限位齿29为球面圆柱齿。圆片剪切齿27和脊形剪切齿25与刮刀切削面之间均有后倾角(参考图11)，后倾角的值在5～30°之间变化；刮刀20上的限位齿29的安装方式不同于圆片剪切齿27，限位齿29的轴线与刮刀20的切削面之间有前倾角(参考图12)，前倾角的值在-8～+8°之间变化；该刮刀20的圆片剪切齿27和脊形剪切齿25的出露高度大于后排的限位齿29的出露高度，高度差在0～3毫米之间。在图2中，有喷嘴通道21，钻井时提供钻井液清洗井底和冷却切削齿，钻井液携带钻屑离开井底经过排屑槽23上返环空到地面。在图1中被动保径齿15位于刮刀轮廓的保径块5的前排，它是圆片剪切齿。

实施例2：

如图1和图3所示，钻头体8上包括多条刮刀40，至少包括一条刮刀40，其前排齿由圆片剪切齿45和脊形剪切齿47组成，同一刮刀40上的圆片剪切齿45和脊形剪切齿47间隔分布，即一个圆片剪切齿接着一片脊形剪切齿分布并重复这个过程……；圆片剪切齿45和脊形剪切齿47均分布于该刮刀40的轮廓的内锥1、鼻部2、外锥3、台肩4和保径块5，该刮刀40的后排齿包括两种限位齿，两种限位齿分别是球头圆柱齿49和锥形圆柱齿51。球头圆柱齿49分布于刮刀40的轮廓的内锥1、鼻部2；锥形圆柱齿51分布于刮刀40的轮廓的鼻部2、外锥3和台肩4。作为另一变形结构，锥形圆柱齿51可以分布于该刮刀40的轮廓的内锥1、鼻部2、外锥3、台肩4。作为一种变形结构，球头圆柱齿49和锥形圆柱齿51可以交互布置于刮刀40的后排；球头圆柱齿49和锥形圆柱齿51可以分布于刮刀40的轮廓的内锥1、鼻部2、外锥3、台肩4。刮刀40上的圆片剪切齿45和脊形剪切齿47与刮刀切削面之间均有后倾角(参考图11)，后倾角的值在5～30°之间变化；刮刀40上后排的球头圆柱齿49和锥形圆柱齿51的安装方式不同于圆片剪切齿45，球头圆柱齿49和锥形圆柱齿51的轴线与刮刀40切削面有前倾角(参考图12)，前倾角的值在-8～+8°之间变化；该刮刀40前排圆片剪切齿45和脊形剪切齿47出露高度大于后排的球头圆柱齿49和锥形圆柱齿51的出露高度，高度差在0～3毫米之间。在图3中，有喷嘴流道44可提供钻井液通过。钻井时提供钻井液清洗井底和冷却切削齿，钻井液携带钻屑离开井底经过排屑槽42上返环空到地面。在图1中被动保径齿15位于刮刀轮廓的保径块5的前排，它是圆片剪切齿。

实施例3：

如图1和图4所示，钻头体8上包括多条刮刀60，至少包括一条刮刀60，其前排齿由圆片剪切齿66和脊形剪切齿68组成，同一刮刀60上的圆片剪切齿66和脊形剪切齿68间隔分布，即一个圆片剪切齿接着一片脊形剪切齿分布并重复这个过程……；圆片剪切齿66分布于该刮刀60的轮廓的内锥1、鼻部2、外锥3、台肩4和保径块5；脊形剪切齿68分布于该刮刀60的轮廓的内锥1、鼻部2、外锥3、台肩4；该刮刀60的后排齿包括后排的圆片剪切齿70和脊形剪切齿72且两种齿交互布置于刮刀60轮廓的鼻部2、外锥3、台肩4；该刮刀60的后排齿还包括限位齿，限位齿是球头圆柱齿74且分布于刮刀60的轮廓的内锥1、鼻部2；作为一种选择，该刮刀60的球头圆柱齿74可以被锥形圆柱齿替换。

刮刀60上的前排的圆片剪切齿66和脊形剪切齿68与刮刀切削面之间有后倾角(参考图11)，后倾角的值在5～30°之间变化；该刮刀60的后排的圆片剪切齿70和脊形剪切齿72与刮刀切削面之间有后倾角(参考图11)，后倾角的值在15～37°之间变化；刮刀60上的后排的球头圆柱齿74的安装方式不同于圆片剪切齿66，球头圆柱齿74的轴线与刮刀切削面之间有前倾角(参考图12)，前倾角的值在-8～+8°之间变化；该刮刀60前排的圆片剪切齿66和脊形剪切齿68的出露高度大于该刮刀60后排的球头圆柱齿74、圆片剪切齿70和脊形剪切齿72的出露高度，高度差在0～3毫米之间。在图4中，有喷嘴流道64，钻井时提供钻井液清洗井底和冷却切削齿，钻井液携带钻屑离开井底经过排屑槽62上返环空到地面。在图1中被动保径齿15位于刮刀轮廓的保径块5的前排，它是圆片剪切齿。

上述三个实施例中，钻头体8上所有的切削齿中，锥形圆柱齿51、球头圆柱齿29、49和74、圆片剪切齿27、66和70、脊形剪切齿47、68和72均为聚晶金刚石复合齿或由多晶超研磨材料制造的复合齿。

下面结合附图对几种用得较多的齿的结构进行具体说明：

如图5A和图5B所示，一种圆片剪切齿，包括聚晶金刚石复合材料和/或多晶超研磨材料构成的圆片形金刚石层75、曲面结合面79和多晶粒炭化钨复合材料形成的基体77，在高温高压环境中形成。圆片剪切齿与刮刀的切削面之间有一个前、后倾斜的夹角，一般称作后倾角(参考图11)，该后倾角设置在5°～30°之间的范围。它是实施例1、2、3中的一种圆片剪切齿。

如图6A和图6B所示，第一种脊形剪切齿，包括聚晶金刚石复合材料和/或多晶超研磨材料构成的脊形金刚石层80、脊棱89、脊棱89外侧的两圆弧面83、曲面结合面85和多晶粒炭化钨复合材料形成的基体87，在高温高压环境中形成。脊形剪切齿的脊棱89可以偏置对称中心线1～1.5毫米，脊棱89的宽度可以为1.5～2.5毫米。脊形剪切齿与刮刀的切削面之间有一个前、后倾斜的夹角，一般称作后倾角(参考图11)，该后倾角设置在5°～30°之间的范围。它是实施例1、2、3中的一种脊形剪切齿。

如图7A和图7B所示，第二种脊形剪切齿，包括聚晶金刚石复合材料和/或多晶超研磨材料构成的脊形金刚石层90、脊棱99、脊棱99外侧的两斜平面92、曲面结合面95和多晶粒炭化钨复合材料形成的基体97，在高温高压环境中形成。脊形剪切齿的脊棱99可以偏置对称中心线1～1.5毫米，脊棱99的宽度可以为1.5～2.5毫米。脊形剪切齿与刮刀切削面之间有一个前、后倾斜的夹角，一般称作后倾角(参考图11)，该后倾角设置在5°～30°之间的范围。它是实施例1、2、3中的一种脊形剪切齿。

如图8A和图8B所示，第三种脊形剪切齿，包括聚晶金刚石复合材料和/或多晶超研磨材料构成的脊形金刚石层104(由圆柱面和锥台面构成)、脊棱100、脊棱100外侧的两斜平面102(抛光面)和/或两弧面106、多晶粒炭化钨复合材料形成的基体105，能够在高温高压环境中形成。脊形剪切齿的脊棱100可以偏置对称中心线1～1.5毫米，脊棱100的宽度可以为2～3毫米。脊形剪切齿与刮刀切削面之间有一个前、后倾斜的夹角，一般称作后倾角(参考图11)，该后倾角设置在5°～30°之间的范围。它是实施例1、2、3中的一种脊形剪切齿。

如图9A和图9B所示，一种球头圆柱齿，包括球面108构成的球面金刚石层，该金刚石层由聚晶金刚石复合材料和/或多晶超研磨材料构成，具有抗冲击、抗研磨和热稳定的性能；与非平面结合面109和多晶粒炭化钨复合材料形成的基体107一起在高温高压环境中形成该齿。球头圆柱齿也可以选取整体为碳化钨材料的齿柱；球头圆柱齿的轴线与刮刀切削面之间有一个夹角，一般称作前倾角(参考图12)，该前倾角在-8°～+8°之间。它是上述实例中的刮刀上的后排限位齿。

如图10和图10B所示，一种锥形圆柱齿，包括锥形面111构成的锥面金刚石层，该锥面金刚石层由聚晶金刚石复合材料和/或多晶超研磨材料构成，具有抗冲击、抗研磨和热稳定的性能；与非平面结合面115和多晶粒炭化钨复合材料形成的基体118一起在高温高压环境中形成该锥形圆柱齿。锥形面111与锥形圆柱齿的轴线之间有一个夹角113，角度在28°～+66°之间的范围。锥形圆柱齿的轴线与刮刀切削面之间有一个夹角，一般称作前倾角，该前倾角在-8°～+8°之间。它是上述实施例中刮刀上的后排限位齿。

图11显示了图1、图2、图3、图4和图5中的圆片剪切齿在刮刀上的布置，钻头旋转切削地层时圆片剪切齿的后倾角变化示意图，该后倾角变化包括：正后倾角、0度后倾角和负后倾角的三种形式；图11中的D、E分别代表正后倾角、负后倾角的角度。圆片剪切齿在图2、图3和图4中刮刀20、刮刀40和刮刀60上的后倾角变化同样适用于脊形剪切齿在刮刀20、刮刀40和刮刀60上的后倾角变化。

图12描述了图3和图10中的锥形圆柱齿的轴线在刮刀40上的前倾角变化示意图，该前倾角变化包括：负前倾角、正前倾角和0度前倾角，图12中的J、K分别代表负前倾角、正前倾角的角度。在图3中锥形圆柱齿51的轴线在刮刀上40的前倾角在-8°～+8°之间变化同样适用于图2、图3和图4中的刮刀20、刮刀40和刮刀60上的球头圆柱齿29、49和74的前倾角变化。

图13描述了脊形剪切齿的切削特点，在刮刀上布置有后倾角D，后倾角D在5°～+30°之间变化；同时描述了锥形圆柱齿在刮刀上布置时，有前倾角K在-8°～+8°之间变化。描述了前排的脊形剪切齿的出露高度比后排的锥形圆柱齿的出露高度更高，有高度差H(在0～3毫米之间变化)。同样，图13中的锥形圆柱齿可以用球头圆柱齿替换，球头圆柱齿用作刮刀的后排限位齿，具有锥形圆柱齿的前倾角和出露高度。

本发明中的金刚石钻头中的圆片剪切齿和脊形剪切齿，以及锥形圆柱齿和球头圆柱齿都有金刚石层，所述金刚石层存在多晶超研磨材料；多晶超研磨材料包括人造金刚石和天然金刚石颗粒、人造金刚石和天然金刚石单晶和微粒的混合，含有立方氮化硼等多晶超研磨材料；各种切削齿包括多晶超研磨材料和硬质合金基体在高温/高压(“HTHP”)的工艺过程中使用的催化剂材料，能够形成希望的多晶超研磨材料的脊形形齿和多晶超研磨材料的圆片剪切齿，同样能够形成锥形圆柱齿和球头圆柱齿。

在上述形成多晶超研磨材料的高温/高压(“HTHP”)的工艺过程，在可加热的高温/高压的压力机中完成。一般高温达1420℃的温度条件下，高压大约在5.5GPa～7.8GPa之间的高压力条件下；尽管高温/高压(HTHP)工艺的准确操作参数将根据正在使用的各种材料的具体成分和数量而发生变化。在高温/高压的压力机中的压力可以在设定的具体恒定的高温/高压(“HTHP”)条件下，维持大约在50秒～21分钟的时间内，能够形成多晶超研磨材料的锥形齿和多晶超研磨材料的圆片剪切齿。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型混合齿PDC钻头，包括钻头体，所述钻头体上分布有多条刮刀，所述刮刀的切削齿结构轮廓包括内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块，多条所述刮刀上设有多种切削齿；其特征在于：以所述刮刀切削时的旋转方向为前方，所述钻头体上的所述刮刀中，至少有一条刮刀上的前排齿包括两种剪切齿，该条刮刀上的后排齿至少包括一种剪切齿或一种限位齿；所述剪切齿包括圆片剪切齿和脊形剪切齿两种，所述限位齿包括球面圆柱齿和锥形圆柱齿两种。

2.根据权利要求1所述的新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所述钻头体上的所述刮刀中，至少包括一条刮刀，其前排齿分布于该刮刀轮廓的内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块，其前排齿由圆片剪切齿和脊形剪切齿组成，同一刮刀上的圆片剪切齿和脊形剪切齿间隔分布；该刮刀的后排齿至少包括一种剪切齿或一种限位齿。

3.根据权利要求2所述的新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所述刮刀的后排齿中的剪切齿包括分布于该刮刀轮廓的内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块的圆片剪切齿和脊形剪切齿，所述后排齿中的限位齿分布于钻头该刮刀轮廓的内锥、鼻部、外锥和台肩部位。

4.根据权利要求1所述的新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所述钻头体上的每条刮刀上均设有由多种剪切齿构成的前排齿和多种后排齿；每条刮刀上的前排剪切齿与切削面之间设有0°～30°的后倾角；每条刮刀上的后排齿中的剪切齿与切削面之间设有15°～37°的后倾角；每条刮刀上的后排齿中的限位齿与切削面之间设有-8°～+8°的前倾角。

5.根据权利要求1所述的新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所述钻头体上的每条刮刀上均设有多种前排齿和多种后排齿；每条刮刀上的前排齿的出露高度大于后排齿的出露高度，高度差在0～3毫米之间。

6.根据权利要求1-5中任何一项所述新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所有的所述切削齿中，锥形圆柱齿、球面圆柱齿、圆片剪切齿和脊形剪切齿均为聚晶金刚石复合齿或由多晶超研磨材料制造的复合齿。