CN111456642A - 一种微心复合钻头 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种微心复合钻头，属于石油天然气钻探工程领域，所述微心复合钻头包括钻头体、切削结构、喷嘴或者水眼，微心复合钻头的中心区域设置有能形成岩心柱的容心空间，即钻头中心区域有可使钻头钻进时使井底岩石形成岩柱的空间区域。在钻头钻进过程中，由于容心空间的存在，取消了钻头心部区域切削效率最低的切削齿，提高了钻头的破岩效率；同时岩柱可以在岩柱折断元件的作用下破碎或折断，能得到较完整的小型岩心或颗粒较大的岩屑，并随钻井液返回地面，有利于地质工作者录井。

Description

一种微心复合钻头

技术领域

本专利属于石油天然气、矿山工程、地热井、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探技术领域，具体的涉及一种微心复合钻头。

背景技术

复合结构的钻头是近年发展较快的新钻头品类。如成功应用的PDC-牙轮复合钻头有机结合了PDC钻头和牙轮钻头的破岩优势，在石油、天然气钻井工程中得到了很好的应用效果。 PDC-牙轮复合钻头的切削结构可分为牙轮切削结构和PDC固定切削结构。由于PDC钻头的外部区域的旋转线速度大，工作负荷强度高，导致该区域的切削齿易先期损坏而影响整个钻头的工作性能，因此一般是将复合钻头的牙轮切削结构放置于固定切削结构易磨损的外1/3区域，以达到保护PDC齿、辅助该区域PDC齿破岩的目的，而心部区域岩石的破碎任务则完全由固定切削结构来完成。众所周知，对于PDC钻头，靠近钻头中心线处的心部切削齿旋转半径小，线速度低，心部区域是切削效率最低的区域，这对于心部依靠PDC齿刮切破岩的复合钻头来说，这种现象同样降低了PDC-牙轮复合钻头心部的破岩效率。另外，由于常规的PDC- 牙轮复合钻头心部(特别是对于小尺寸如8¹/₂寸的复合钻头)，受布齿空间及切削结构匹配方式的限制，心部布齿密度低，其切削能力十分薄弱，在研磨性地层钻进时或钻头振动较剧烈时，容易发生钻头心部复合片和本体全面磨损掉，在心部形成一个凹槽，即钻头的“掏心”失效。

同时，在石油、地质勘探中，为了解地层情况，需要对所钻地层进行岩石取样，以测定地层岩性。岩心样本的获取质量和收获率，将直接影响地层分析的准确性。

因此，如何提高PDC-牙轮复合钻头心部的破岩效率，减小钻头心部区域的掏心失效现象，是复合钻头面临的技术难题。

发明内容

本发明的目的是：为了解决常规复合钻头心部破岩效率低，心部易失效的问题，及钻头破碎岩屑尺寸小导致的录井困难的问题，提出了一种微心复合钻头。

为了达到上述目的，本专利解决此技术问题的技术方案是：

一种微心复合钻头，包括钻头体、切削结构，喷嘴或者水眼，钻头体上设置有至少两种切削结构，其中包含至少一种运动切削结构，钻头体的中心区域设置有用于形成岩心柱的容心空间，容心空间的底部设有用于折断岩心柱的折断元件，容心空间所能形成岩心柱的最大直径d的范围为10mm≤d≤50mm。

对于常规的复合钻头，靠近钻头旋转中心区域的切削单元一般为固定安设的PDC齿，钻头易磨损的外1/3区域则由PDC齿和其他运动切削结构，如牙轮切削结构、滚刀切削结构、冲击切削结构、盘刀切削结构等共同完成，参考图1。在钻头钻进过程中，最靠近钻头旋转轴线的切削单元，或称为心部齿，它可以将井筒最心部的岩石破碎掉。对于常规钻头，该心部齿切削刃轮廓一般与钻头轴线相切或与钻头轴线相距很小的距离，一般小于2mm。

在本专利中所提出的钻头，特别是涉及到一种复合钻头，靠近钻头轴线的心部切削齿的齿刃轮廓距钻头中心轴线的距离较大，一般这个距离至少大于一颗常用PDC齿的直径。这样在钻头破碎井底岩石过程中，由于靠近钻头中心轴线的很小径向区域内没有安设切削元件，井底中心区域岩石就不会被破碎，所以井底心部岩石会因其高度的不断增加而逐渐形成岩柱。若在钻头心部设置一个能容纳一定高度和直径岩柱的容心空间，则所形成的岩柱就会进入到这个容心空间。同时在该空间的一定高度位置内设置有可以让岩柱断裂的结构，那么，当岩柱增长到该高度时，会因与岩柱断裂结构相互作用而折断，从而形成岩心。在钻头稳定工作过程中，形成的理想岩柱在该空间内所能占据的区域大小称为岩心柱的容心空间。该空间内所能容纳的理想岩柱的理想直径由钻头稳定钻进时最心部的至少一颗切削元件决定。

上述方案中，在钻头钻进过程中，由于容心空间的存在，取消了钻头心部区域切削效率最低的切削齿，提高了钻头的切削效率和速度，同时能得到较完整的小型岩心；多种切削结构的组合，多种岩石破碎方式相结合，可以使钻头的应用范围更广，性能更好。

容心空间所能形成的岩柱的直径d的取值范围为10mm≤d≤50mm。容心空间的最小直径处决定了所取岩心的直径大小，在钻头稳定钻进时，其与所取岩心直径d相同，对于常用尺寸钻头，如8¹/₂’、12¹/₄’钻头，一般d的范围为20mm≤d≤30mm。

随着钻头钻进的进行，钻头心部的容心空间内会形成具有一定半径和高度的岩柱，当岩柱达到一定高度时，岩柱顶端会受到来自折断结构的外力作用(挤压力、横向推力或冲击力)，迫使岩柱发生体积破碎或折断形成微岩心，从而提高破岩效率，获取较完整岩心或较大岩屑。

作为选择，切削结构中有至少一种固定切削结构。

作为选择，运动切削结构为牙轮切削结构和/或盘刀切削结构。

钻头上加入运动切削结构，可以对固定切削结构的破岩起到辅助作用，提高钻头的破岩效率，对固定齿起到一定的保护作用。

作为选择，岩柱折断元件为固定元件。

上述方案中，固定式结构指岩柱折断元件与钻头本体之间通过焊接、过盈配合等方式固定连接在一起，或者直接在本体上加工出岩柱折断元件。固定式岩柱折断元件便于安装和拆卸，更换方便，工作可靠性高。当然，若容心空间的高度不足以延伸至钻头本体，而是高度终止于钻头体的刀翼上，则岩柱折断元件与刀翼固结在一起。

作为选择，岩柱折断元件为非固定元件。

非固定元件指岩柱折断元件相对于钻头体为可活动件，非固定元件上连接有轴承、或压力或冲击力发生装置，岩柱在非固定元件的冲击、挤压作用下破碎或折断。非固定元件对岩柱的破坏力大，更易使岩柱折断。

作为选择，岩柱折断元件为安设的锥形齿、锥球齿或球形齿，岩柱折断元件的中心线与钻头中心线之间的夹角α的取值范围为0°≤α≤45°，所述岩柱折断元件中心线与钻头中心线之间距离s的取值范围为0≤s≤d/2，d为岩柱的直径。

作为选择，岩柱折断元件为斜面结构，且斜面法线与钻头中心线之间夹角β的取值范围为10°≤β≤80°。作为优选，斜面法线与钻头中心线夹角β为30°≤β≤60°。

上述方案中，当岩柱接触到斜面结构时，岩柱受到斜面结构产生的侧向推力或挤压力而折断，这种用推力或挤压力折断岩柱的方式所取得的岩心长度较长，完整性好。

作为选择，岩柱折断元件为安设于容心空间底部的至少一个切削齿。作为优选，切削齿为PDC齿。

作为选择，容心空间的内壁设置有至少一颗塑心齿。

在岩柱形成的过程中，初始形成的岩柱外表面是不规则的，所取得的岩心外形也就较粗糙，规整度差。为了能将岩柱进行进一步的修整和得到表面规则的岩心，在容心空间的内壁设置有至少一颗切削齿，这些切削齿可以对要得到的岩心进行表面塑形，因此可称这些切削齿为塑心齿。

上述方案中，塑心齿能使岩柱保持良好的圆度，得到的岩心外形规整，无须在地面进行再次加工；塑心齿还可以防止容心空间内壁受到岩石磨损，对容心空间起保护作用。塑心齿的材质比钻头本体材质的硬度高，耐磨性强，作为优选，塑心齿为PDC齿。塑心齿分布于容心空间周围，即安设于组成理想岩心柱的刀翼的侧壁上。作为优选，容心空间的内壁设置有 2-10颗塑心齿。

作为选择，钻头体内在容心空间底部设置有至少一个与容心空间连通的排心通道，排心通道有排心出口，钻头体内还设置有至少一个与排心通道连通的喷射通道，喷射通道与钻头内流道连通，喷射通道的出口方向顺着排心通道的流向方向，喷射通道的出口流向线与排心通道的流向方向线的夹角为钝角或平角。

上述方案中，钻头破岩钻进工作时，喷射通道与钻头内流道连通，钻头内流道提供的钻井液流体将通过喷射通道喷入排通道流向排心出口。由于喷射通道喷出的高压流体经排心通道后流向排心出口，根据伯努利原理，向排心出口方向喷射高速射流，将使喷射通道以下及取心孔处产生负压，取心孔处的物质有被抽吸的效应。钻头钻进时在取心孔处形成的微岩心在上述抽吸作用下，将易于向排心通道流动排出。

作为选择，所述容心空间所形成的岩柱的高度h与直径d比值的取值范围为1≤h/d≤10。

上述方案中，岩柱高度尺寸大于岩柱直径尺寸，可以使岩柱折断元件用较小的力将岩柱从根部折断，形成尺寸较大的岩心。作为优选，岩柱的高度h与直径d比值为1≤h/d≤5。

前述本发明主方案及其进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并保护的方案：如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本使用新型与现有技术相比，其有益效果是：

在上述方案中，钻头在破碎井底岩石过程中，由于钻头中心区域设置有容心空间，因此心部区域未被切削的井底岩石会形成微岩柱并进入钻头的容心空间。岩柱增加到一定高度时，会接触到容心空间底部的破碎结构，并受到来自于破碎结构折断力的作用，迫使岩柱发生折断或者破裂形成微岩心，而后经钻头流道被钻井液携带至地面。这种在外力作用下使岩柱折断或破裂而形成岩心的方式，可以使心部岩石形成体积破碎、增加破岩效率的同时，还可以在地面上获得尺寸比普通岩屑大的微岩心或者破碎岩屑，可供地质工作者作录井之用。

附图说明

图1为复合钻头覆盖布齿图

图2为复合钻头俯视图

图3为微心复合钻头布齿图。

图4为微心复合钻头结构示意图。

图5为微心复合钻头俯视图。

图6为图5所示微心复合钻头在A区域的局部视图。

图7为微心复合钻头的运动切削结构为滚刀式牙轮切削结构。

图8为图7所示微心复合钻头在A区域的局部示意图。

图9为微心复合钻头的运动切削结构为盘刀切削结构示意图。

图10为图9所示微心复合钻头在A区域的局部示意图。

图11为微心复合钻头的运动切削结构为冲击切削结构示意图。

图12为图11所示微心复合钻头在A区域的局部示意图。

图13为微心复合钻头的岩柱折断元件为安设在容心空间底部的PDC齿示意图。

图14为图13所示微心复合钻头在A区域的局部示意图。

图15为图13所示微心复合钻头的原理图。

图16是复合钻头的心部岩柱折断元件为安设于容心空间底部的锥形齿且齿轴线与钻头中心线重合示意图。

图17是复合钻头的心部岩柱折断元件为安设于容心空间底部的锥形齿，且锥齿轴线与钻头中心线之间的距离为s的示意图。

图18是复合钻头的心部岩柱折断元件为安设于容心空间底部的锥形齿，且锥齿轴线与钻头中心线之间的夹角为α的示意图。

图19是复合钻头的心部岩柱折断元件为安设于容心空间底部的斜面结构示意图。

图20是复合钻头的心部折断结构连接有压力或冲击力发生装置的示意图。

图21为多级阶梯状容心空间示意图。

图22为锥台状容心空间示意图。

图23为喇叭状容心空间示意图。

图24为固定切削结构为孕镶竖齿示意图。

图25为固定切削结构为孕镶体示意图。

图26为塑心齿为平镶齿示意图。

图27为塑心齿为锥形齿示意图。

图28为塑心齿在容心空间的安装方位示意图。

图29为塑心齿在容心空间侧壁的安设方式示意图。

图30为塑心齿在容心空间侧壁的安设方式示意图。

图31为塑心齿在容心空间侧壁的安设方式示意图。

图32为塑心齿在容心空间侧壁的安设方式示意图。

图33为微心复合钻头喷嘴为扁长喷嘴。

其中：1为钻头体。

2为切削结构，21为固定切削结构，22为运动切削结构。

3为切削元件，31为固定切削元件，32为非固定切削元件,311心部切削元件。

4为容心空间。

5为岩柱折断元件，51为固定式岩柱折断元件，52为非固定式岩柱折断元件，53为冲击力发生装置，54斜面结构。

6为岩柱。

7为塑心齿。

8为孕镶竖齿。

9为排心通道。

10为排心出口。

11为喷射通道。

12为钻头内流道。

13喷嘴，131为扁长喷嘴。

14钻头中心线。

15理想岩心柱直径。

16井底岩石。

17轴承。

18孕镶齿。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明

如图1、2为常规PDC-牙轮复合钻头的覆盖布齿图和俯视图。它由钻头体1、切削结构2、安设在切削结构2上的切削元件3、喷嘴13等组成。其中切削结构2包括固定的PDC切削结构21和非固定的牙轮切削结构22，固定切削结构上安设的PDC齿31以刮切方式破碎井底岩石16，牙轮切削结构上安设的牙齿32以冲击滚压方式破碎井底岩石16。牙轮切削结构和固定切削结构在钻头的外1/3区域处共同破岩，其余区域由固定切削结构单独完成破岩。从喷嘴13喷出的钻井液将岩屑携带到地面，对井底进行清洗的同时冷却牙齿。钻头在钻压的作用下沿钻头轴线14方向向下吃入岩石16，在扭矩的作用下绕钻头轴线14刮切岩石16。非固定的牙轮切削结构在绕钻头轴线14进行公转，同时绕轴承17的轴线进行自转。参考图1的钻头覆盖图，为了使钻头能够持续的钻进并形成井筒，钻头切削元件31和32需要将井底岩石 16完全切削。钻头的心部切削齿331的齿刃一般与钻头轴线14相切或与钻头轴线相距很小的距离，一般小于2mm。

参照图3、图4、图5的微心复合钻头，包括钻头体1、切削结构2，切削结,2上安设有切削元件3，喷嘴13，钻头体1上设置有至少两种切削结构，其中包含至少一种运动切削结构，所述钻头体的中心区域设置有用于形成岩心柱的容心空间4。

上述方案中，所述运动切削结构是指切削单元或者切削元件能够相对于钻头本体运动，包括旋转和平动等方式，如牙轮切削结构、盘刀切削结构、滚刀切削结构、冲击切削结构。钻头本体上设置有至少两种切削结构，它的实现方式包括：1、其中一个为运动切削结构，另一个为固定切削结构，固定切削结构包含PDC切削结构和孕镶切削结构；2、两个切削结构均为运动切削结构，上文中提及的运动切削结构任意两种的组合。

容心空间的直径15由钻头稳定钻进时最心部的至少一颗切削元件决定，作为优选，切削元件为PDC齿，如图3中的切削齿311。容心空间所能形成岩柱的直径d的取值范围为10mm ≤d≤50mm，对于8¹/₂’、12¹/₄’钻头，d的范围一般为15mm≤d≤30mm，作为优选，d的范围为 20mm≤d≤30mm。容心空间的高度，其范围优选为1≤h/d≤5。

作为选择，切削结构中有至少一种固定切削结构。

作为优选，固定切削结构21上的切削元件31为PDC切削元件、孕镶切削元件中的一种或多种。

作为进一步优选，如图5～图14，复合钻头固定切削结构21的切削元件31为PDC齿。

作为进一步优选，如图24，复合钻头固定切削结构21的切削元件31为孕镶竖齿8。

作为进一步优选，如图25，复合钻头固定切削结构21的切削元件31为孕镶齿18。

作为选择，运动切削结构为牙轮切削结构和/或盘刀切削结构。

作为进一步优选，运动切削结构为牙轮切削结构、盘刀切削结构、滚刀切削结构、冲击切削结构中的至少一种。

如图5，运动切削结构22为牙轮切削结构，牙轮切削结构22与钻头体1形成转动连接。牙轮牙齿32，优选为硬质合金牙齿，以碾压冲击的方式作用于井底岩石，在井底形成一系列凸凹不平的预破碎坑。预破碎坑在一定程度上降低了岩石的强度，使固定切削齿31(一般为 PDC齿)更容易刮切掉岩石，减小了固定齿31的冲击损坏；而凸凹不平的凹坑，使固定齿31 自然吃入岩石，降低了侵入岩石的难度。

如图9，运动切削结构22为盘刀切削结构，盘刀切削结构22与钻头体1形成转动连接，其上镶装有切削元件32，作为优选，切削元件32为PDC齿。钻头工作时，非固定的盘刀切削结构22与固定切削结构21同时工作，在井底形成网状交叉的切削轨迹，可使固定切削结构21更易吃入岩石，提高破岩效率。

如图7，运动切削结构22为镶齿滚刀切削结构。镶齿滚刀切削结构22与钻头体1形成转动连接，与普通牙轮牙齿的镶固方式不同，其上的切削元件32采用宽而尖的牙齿横向安装的方式，这样，牙轮上牙齿之间的空当较小，牙齿的滚动连续性更好，使运动切削结构22工作时以近似静压的方式滚压破碎岩石，这种破岩方式，使钻头工作过程更稳定，破岩效率更高。

如图11，运动切削结构22为冲击切削结构。冲击切削结构22与具有传递冲击力的冲击机构相连，和钻头体1之间形成滑动连接，其上设置的切削元件32为冲击切削齿，如球形齿、锥球齿、锥形齿等。运动切削结构采用冲击切削结构，可充分利用冲击破岩方式的优势，使井底表面形成压入坑或破碎坑，同时也使井底岩石表面变的凸凹不平，有利于固定切削结构吃入岩石，提高破岩效率。

作为选择，容心空间4的底部设有岩柱折断元件5。岩柱折断元件5可以为固定式51或非固定式结构52，如图16～19为固定式折断结构，固定式折断结构51与钻头体通过焊接、过盈配合等方式固定连接，或与钻头体为一个整体。图20为连接有压力或冲击力发生装置53的非固定式折断结构。作为优选，岩柱折断元件5为固定式结构51。固定式岩柱折断元件51可以为安设于钻头体上的锥形齿、楔形齿、球形齿、PDC齿等或者多种齿形的组合。非固定式岩柱折断元件52为锥形齿、球形齿等。

作为优选，如图15，岩柱折断元件51是安装在容心空间4底部钻头体1上的至少一颗 PDC齿。每颗PDC齿前倾角的取值范围为5°≤b≤80°，每颗PDC齿侧转角的取值范围为5°≤c≤80°。

作为进一步优选，如图16，岩柱折断元件51为锥形齿。

作为选择，如图17、图18，岩柱折断元件51中心线与钻头中心线之间夹角α的取值范围为0°≤α≤45°，锥形齿、楔形齿或球形齿的齿轴线中心与钻头中心线之间距离s的取值范围为0≤s＜d/2，d为岩柱直径。作为优选，岩柱折断元件51中心线与钻头中心线之间夹角α为30°≤α≤45°，锥形齿、楔形齿或球形齿的齿轴线中心与钻头中心线之间距离s 为0≤s＜d/4。

作为优选，如图20，岩柱折断元件51为连接有压力或冲击力发生装置53的冲击齿，冲击齿可为锥形齿、锥球齿或球形齿，作为优选，冲击齿为锥形齿。岩柱在折断结构51产生的冲击力作用下破碎或断裂，形成岩心。

作为选择，如图19，岩柱折断元件5为安设于容心空间4底部的斜面结构54，且斜面法线与钻头中心线之间的夹角β的取值范围为10°≤β≤80°，作为优选，β的取值范围为 30°≤β≤60°。岩柱与斜面接触时，使岩柱6在斜面结构54产生的侧向挤压力或推力作用下发生折断，形成微岩心。斜面结构54可以为PDC齿、孕镶金刚石齿/块、硬质合金齿或具有耐磨层的切削齿。作为优选，斜面结构54为斜向放置的PDC齿，其法线方向与钻头中心线之间的夹角为45°。

作为选择，容心空间4为喇叭状、锥台状中的一种或多种组合。如图21为多级台阶状容心空间。图22为喇叭状容心空间，图23为锥台状容心空间。

这种实施方式，钻头上在井底先形成较大直径的岩柱，经过容心空间4不同半径位置处切削元件3的修正，切削元件优选为固定切削元件31，固定切削元件31优选为PDC齿，这样，可以逐渐过渡到所需要岩柱直径的大小，不仅可以提高岩心的成心率，还可以提高钻头钻进过程中的稳定性。

作为选择，如图15～图23,容心空间4的内壁设置有至少一颗塑心齿7。塑心齿为PDC齿、孕镶金刚石齿/块、硬质合金齿中的一种或几种的组合，或具有耐磨层材料的切削齿，作为优选，塑心齿7为PDC齿71，。作为优选，容心空间4的内壁设置有2-10颗塑心齿7。如图21，塑心齿由不同尺寸的PDC组成。塑心齿由至少两种齿型组成，如图32，塑心齿7由PDC齿和锥形齿组成。

作为进一步优选，如图28，塑心齿7交错固定于容心空间的内壁上。

作为进一步优选，如图27，塑心齿为固定于容心空间内壁上的硬质合金锥形齿72，所有塑心齿的齿顶在空间内处于同一圆柱面上，即齿顶距钻头轴线的距离相同。

作为进一步优选，如图29，塑心齿7为锥形齿72，锥形齿轴线与钻头轴线之间的夹角为γ，γ取值范围为30°≤γ≤90°，更进一步地，γ为90°。

作为进一步优选，如图30和图31，塑心齿7为锥形齿72及如图25的塑心齿7为PDC齿71。塑心齿7在容心空间侧壁安装后，每颗牙齿出露部分的最外侧距钻头轴线之间的距离ds不同，进一步地，从容心空间底部(最靠近井底一侧)到容心空间顶部(远离井底一侧)逐渐增大。这种实施方式，一方面，可以使岩柱在容心空间有更多的活动空间，有利于岩柱的折断和排出；另一方面，可以使塑心齿7对容心空间4的内壁形成多级保护，延长钻头取心工作寿命。

作为进一步优选，至少有两颗塑心齿的尺寸和/或形状不同，图26为塑心齿7由不同尺寸和形状的齿组成。

作为选择，如图33所示，钻头的喷嘴13形状为非圆喷嘴131。喷嘴131形状为扁长水孔或串状水孔，或扁长水孔、串状水孔、圆形水孔中两种或两种以上的组合。可以提高钻头钻头喷嘴处钻井液的喷射速度，有效对岩屑进行运移，同时及时对切削齿进行有效冷却。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.在一种微心复合钻头，包括钻头体、切削结构，喷嘴或者水眼，其特征在于：所述钻头体上设置有至少两种切削结构，其中包含至少一种运动切削结构，所述钻头体的中心区域设置有用于形成岩心柱的容心空间，所述容心空间的底部设有用于折断岩心柱的折断元件，所述容心空间所能形成岩心柱的最大直径d的范围为10mm≤d≤50mm。

2.根据权利要求1所述的一种微心复合钻头，其特征在于：所述切削结构中有至少一种固定切削结构。

3.根权利要求2所述的一种微心复合钻头，其特征在于：所述运动切削结构为牙轮切削结构和/或盘刀切削结构。

4.根据权利要求1所述的一种微心复合钻头，其特征在于：所述容心空间所能形成岩柱的最大高度h与岩柱直径d的范围为1≤h/d≤5。

5.根据权利要求1所述的一种微心复合钻头，其特征在于：所述岩柱折断元件为固定元件。

6.根据权利要求1所述的一种微心复合钻头，其特征在于：所述岩柱折断元件为非固定元件。

7.根据权利要求5或6所述的一种微心复合钻头，其特征在于：所述岩柱折断元件为安设的锥形齿、锥球齿或球形齿，所述岩柱折断元件的中心线与钻头中心线之间的夹角α范围为0°≤α≤45°，所述岩柱折断元件中心线与钻头中心线之间的距离s范围为0≤s≤d/2，d为岩柱的直径。

8.根据权利要求5或6所述的一种微心复合钻头，其特征在于：所述岩柱折断元件为斜面结构，且斜面法线与钻头中心线之间夹角β的取值范围为10°≤β≤80°。

9.根据权利要求1所述的一种微心复合钻头，其特征在于：所述容心空间的内壁设置有至少一颗塑心齿。

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