CN116517475B - 一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头，包括上接头和钻头基体，上接头连接上部钻井工具，钻头基体布局水眼、刀翼和牙齿，钻头采用周向40°均匀间隔分布的九刀翼设计，三个主刀翼延伸至钻头中心，三个副刀翼和三个短刀翼交错布局，各刀翼前后排交错布置喙形PDC主齿和PDC副，设计上方略宽、下方较窄的PDC彖形片，彖形尖锥以刺入‑劈裂的方式破坏岩石，前后排及同排主齿和副齿安装高度差0.5‑1mm、齿倾角8‑10°。喙形齿多刀翼PDC钻头主齿刺入‑劈裂、副齿剪切共同破岩，大幅度减少破岩所需扭矩；多刀翼设计平衡了井底岩石‑刀翼的受力分布，降低单位时间牙齿磨损量。本发明解决了现有技术中的切削部位磨损严重、进齿慢和布齿不合理的技术问题。

Description

一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，具体涉及一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头。

背景技术

钻头是石油钻井中用来破碎岩石以形成井眼的工具。石油钻井中常用钻头主要为孕镶金刚石钻头、刮刀钻头、牙轮钻头和聚晶金刚石复合片钻头。聚晶金刚石复合片由聚晶金刚石层和基体复合而成，聚晶金刚石复合片(也称PDC齿、复合片、切削齿或齿)因其具有优异的力学和化学性能，如强度高、韧性好及抗腐蚀性能好，而被广泛用来制造超硬刀具、地质深井及太空钻头上。

随着切削齿材料技术和钻头设计技术的不断进步，其独特的钻井安全性、结构形式的灵活性以及剪切破岩的高效切削性，使PDC钻头在油气钻井工程中的地层适应范围越来越广，据统计目前在世界范围内钻井总进尺数的70%都是由PDC钻头完成的，占有绝对的重要地位。PDC钻头的使用范围逐渐从软、中硬地层，逐渐扩展到硬地层、含有夹层的以及含砾石的复杂地层。

但当前面对复杂难钻地层，常规PDC钻头进尺慢，寿命短，从而频繁的起下钻作业，严重影响钻井周期。目前常规PDC钻头，为加强钻头攻击性，多为5、6刀翼双排齿，齿形单一布齿简单，钻头本体也不耐磨，极易造成钻头损坏及缩径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头，以解决现有技术中的切削部位磨损严重、进齿慢和布齿不合理的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头，包括上接头、钻头基体、主刀翼、副刀翼和短刀翼，所述上接头通过螺纹连接钻头基体，钻头基体为九刀翼结构，钻头基体上均布设置有多个主刀翼、副刀翼和短刀翼，多个所述主刀翼、副刀翼和短刀翼沿周向40°均匀排布在钻头基体上，主刀翼、副刀翼和短刀翼上设置有多个切削齿结构，所述主刀翼为直线型结构，主刀翼垂直于钻头基体的法面，所述副刀翼和短刀翼采用微螺旋结构，钻头基体的相邻刀翼之间设有排屑槽，钻头基体的内部设有钻井液流道和水眼通道。

进一步的，主刀翼、副刀翼和短刀翼的结构分为保径端和切削翼，所述保径端设置在切削翼的上端，保径端为靠近上接头的一端，保证了井壁直径尺寸以及井壁光滑，所述保径端上设置有防卡齿和规径齿；钻头的切削翼分为第一切削区、第二切削区和第三切削区，钻头基体从边缘到中心依次为第一切削区、第二切削区和第三切削区，所述第一切削区负责破碎钻头中心的岩石，安放有倒锥齿、PDC主齿和PDC副齿，所述第二切削区为钻头主要切削区负责钻进和破碎新的岩层，安放有喙形PDC主齿和PDC副齿，所述第三切削区为扩径区负责扩大井眼的直径，安放有PDC主齿和合金齿。

进一步的，钻头基体设计为九刀翼结构，九刀翼结构的喙形PDC主齿安放在不同圆周上，主刀翼、副刀翼和短刀翼之间的喙形PDC主齿错位布齿，使得第二切削区上喙形PDC主齿均匀分布，增加喙形PDC主齿的利用率，提高钻头的破岩效率；所述第二切削区前后排齿之间设有高度差，同排相邻牙齿也设有高度差，高度差皆为0.5-1mm，前后排齿安放与地层齿倾角为8-10°，通过设置合理的高度差和齿倾角降低钻头一次性吃入量，防止发生牙齿崩坏和掉落，增加钻头的使用寿命。

进一步的，喙形PDC主齿由PDC彖形片和球柱合金基座组成，PDC彖形片为圆柱彖形结构，球柱合金基座为圆柱半球结构；球柱合金基座一端设有阶梯状的第一表面，PDC彖形片设有与第一表面相反的阶梯状的第二表面，第二表面与第一表面相配合；阶梯状设计局部增加了PDC彖形片切削部位的厚度，防止在切削过程中因受力不均发生脆断，提高PDC彖形片的使用寿命。

进一步的，PDC彖形片还设有远离第二表面的第三表面和最下端的第四表面，第三表面和第四表面之间相交设置，第三表面和第四表面为锥形流线结构，锥形流线结构的设置优化了牙齿在破岩时的受力方式以及切削面积；所述第三表面上有第一曲线、第二曲线、第三曲线、第一脊线、第二脊线、切削刃Ⅰ和切削刃Ⅱ，所述第四表面上有切削刃Ⅲ、过度曲面、切平面、第四曲线和第五曲线。

进一步的，第一脊线与PDC彖形片轴线夹角为90°，第一脊线和第二曲线之间形成导屑面Ⅰ，导屑面Ⅰ为曲面结构；所述第二脊线为曲线，第二脊线的一端与第一脊线相切，第二脊线一端往下延伸与第五曲线相交，第二脊线与第一曲线之间形成导屑面Ⅱ，导屑面Ⅱ为曲面结构；第二脊线上有上端点和下端点，上端点和下端点之间水平间距为2mm，导屑面Ⅰ和导屑面Ⅱ之间平滑相切，导屑面Ⅰ与导屑面Ⅱ沿切削刃Ⅰ和切削刃Ⅱ对称分布在PDC彖形片两边；第四曲线右端与圆柱表面相切，第四曲线左端与第五曲线相交，过度曲面由第四曲线绕圆柱中心旋转形成；第五曲线位于PDC彖形片最下端，第五曲线突出圆柱距离为3mm，切平面与圆柱表面及第五曲线相切，切平面沿第五曲线对称分布；切削刃Ⅱ和切削刃Ⅲ在钻压下相交形成的尖锥首先刺入岩石，钻头旋转带动喙形PDC主齿旋转，切削刃Ⅱ和切削刃Ⅲ周向切开岩石，凹曲形的导屑面Ⅰ与导屑面Ⅱ将切削后的岩石铲除，并且不断岩屑从牙齿底部翻转破碎，最后钻井液携带翻转破碎后岩石离开破岩区域。

进一步的，PDC主齿由PDC主齿三刃片和半球合金基座组成，PDC主齿三刃片和半球合金基座之间设置了用于防止脱落、滑移的三角形配合槽一，PDC主齿三刃片和半球合金基座通过烧结的方式连接；所述PDC副齿由PDC副齿三刃片和圆柱合金基座组成，PDC副齿三刃片和圆柱合金基座之间设置了用于防止脱落、滑移的三角形配合槽二，PDC副齿三刃片和圆柱合金基座通过烧结的方式连接。

进一步的，排屑槽内均匀设置有水眼通道，水眼通道由主水眼和副水眼组成，主水眼直径为28mm，数量为三个，副水眼直径为24mm，数量为九个；所述主水眼分布在钻头基体中心，副水眼分布在钻头基体边缘。

基于上述技术方案，本发明可以产生如下有益效果：

1、新型喙形PDC主齿的设计。通过设计具有彖刃和导屑面的喙形PDC主齿，与传统PDC齿以切削剪切岩石相比，喙形PDC主齿从根本上转变了PDC牙齿破岩方式，使的钻头所需要的扭矩大幅度降低，提高了牙齿的破岩效率。

2、刀翼设计及布局。采用九刀翼的设计，且相互沿钻头基体周向40°均匀间隔分布在钻头基体上。九刀翼设计平衡了井底岩石-刀翼的受力分布，降低单位时间牙齿磨损量，提高钻头耐磨抗碰的能力和使用寿命。

3、齿形的优选以及布局。选择优质三刃PDC齿、硬质合金平面齿和倒锥齿，根据各类牙齿的特性的混合布局。刀翼上喙形PDC主齿安放在不同圆周上，其主刀翼、副刀翼及短刀翼之间错位布齿，使得喙形PDC主齿分布均匀，增加喙形PDC主齿的利用率，提高钻头的切削破岩效率。

4、牙齿高差齿倾角设计。前后排齿之间设有高度差，同排相邻牙齿也设有高度差，其高度差皆为0.5-1mm。设置0.5-1mm的高差使得每转破岩总量较小，钻头所需要的扭矩小，减小牙齿发生齿崩的几率。前后排齿安放与地层齿倾角为8-10°，选择较小的齿倾角使得牙齿吃入岩石深度较小，减少对岩石得一次性切削量进一步降低齿崩的风险。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的结构俯视图；

图3为本发明的剖视图；

图4为本发明的喙形PDC主齿结构示意图；

图5为本发明的PDC彖形片三视图；

图6为本发明的PDC彖形片侧视和仰视局部示意图；

图7为本发明的PDC主齿结构示意图；

图8为本发明的PDC副齿结构示意图；

图中：1—上接头；2—钻头基体；3—主刀翼；4—副刀翼；5—短刀翼；6—排屑槽；7—钻井液流道；8—水眼通道；9—防卡齿；10—规径齿；11—倒锥齿；12—PDC主齿；13—PDC副齿；14—喙形PDC主齿；15—合金齿；16—第一切削区；17—第二切削区；18—第三切削区；101—PDC彖形片；102—球柱合金基座；103—第一表面；104—第二表面；105—第四表面；106—第三表面；107—第一曲线；108—第二曲线；109—第三曲线；110—第一脊线；111—第二脊线；112—导屑面Ⅰ；113—切削刃Ⅰ；114—导屑面Ⅱ；115—切削刃Ⅱ；116—上端点；117—下端点；118—切削刃Ⅲ；119—过度曲面；120—切平面；121—第四曲线；122—第五曲线；201—PDC主齿三刃片；202—半球合金基座；203—三角形配合槽一；301—PDC副齿三刃片；302—圆柱合金基座；303—三角形配合槽二；401—主水眼；402—副水眼。

实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头做进一步详细的描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明提供的一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头，包括上接头1、钻头基体2、主刀翼3、副刀翼4和短刀翼5，所述上接头1通过螺纹连接钻头基体2，钻头基体2上设置有多个主刀翼3、副刀翼4和短刀翼5，多个所述主刀翼3、副刀翼4和短刀翼5沿周向40°均匀排布在钻头基体2上，主刀翼3、副刀翼4和短刀翼5上设置有多个切削齿结构，所述主刀翼3为直线型结构，主刀翼3垂直于钻头基体2的法面，所述副刀翼4和短刀翼5采用微螺旋结构，钻头基体2的相邻刀翼之间设有排屑槽6，钻头基体2的内部设有钻井液流道7和水眼通道8。

主刀翼3起主切削作用，副刀翼4和短刀翼5起增强钻头的布齿密度、优化布齿位置和协助主刀翼3破岩的作用，主刀翼3、副刀翼4及短刀翼5上均设有多种类型的钻头牙齿，各类牙齿相互配合，提高了切削效率；在本申请的具体实施例中，主刀翼3、副刀翼4及短刀翼5的数量分别为三个，相互沿钻头基体2周向40°均匀间隔分布在钻头基体2上，采用中心对称布局，主刀翼3的刀翼长度最长，从钻头基体2的中心线到最外端，负责破碎整个钻头水平面投影面的岩石，副刀翼4协助主刀翼破碎钻头中心区域以外的岩石，短刀翼5协助主刀翼3破碎与地层最先接触区域的岩石。具体地，钻头基体2上九刀翼的设计，增加了钻头与岩层的接触面积，防止钻头与井底发生碰撞时受力不均发生角度倾斜，平衡了井底岩石-刀翼的受力分布，降低单位时间牙齿磨损量，提高钻头耐磨抗碰的能力和使用寿命。

在本实施例中，第二切削区17前后排齿之间设有高度差，同排相邻牙齿也设有高度差，高度差皆为0.5-1mm，设计0.5-1mm的高差使得每转破岩总量较小，钻头所需要的扭矩小，在作业时扭矩的输入更平稳，与井底岩石切削受力更小不易崩坏。前后排齿安放与地层齿倾角为8-10°，设计较小的齿倾角使得牙齿吃入岩石深度较小，减少对岩石的一次性切削量进一步降低齿崩的风险。

可以根据岩石硬度等级表选择相应的高度差，当钻进坚固或较坚固的岩层时，比如花岗岩、石英斑岩、硅质片岩、石灰岩、砂岩、石英矿脉、大理岩、白云岩和黄铁矿等，选择牙齿高度差为0.5mm；当钻进中等坚固的岩层时，比如泥质页岩和致密的泥灰岩等，选择牙齿高度差为0.7mm；当钻进比较软和软的岩层时，比如碎石质土壤、破碎的页岩、粘结成块的砾石、碎石、坚固的煤、硬化的粘土等，选择牙齿高度差为1mm。

主刀翼3、副刀翼4和短刀翼5的结构分为保径端和切削翼，所述保径端设置在切削翼的下端，保径端为靠近上接头1的一端，保径端使得钻头在钻进过程中井眼的直径大小固定且井壁圆整，防止取出钻头时卡钻，切削翼用于安放多种类型的钻头牙齿，用于直接切削地层岩石。所述保径端上设置有防卡齿9和规径齿10，主刀翼3的切削翼分布有倒锥齿11、PDC主齿12、PDC副齿13、喙形PDC主齿14和合金齿15；副刀翼4和短刀翼5的切削翼5分布有倒锥齿11、PDC主齿12、PDC副齿13和喙形PDC主齿14。

如图3所示，钻头基体2的钻头破岩区域分为第一切削区16、第二切削区17和第三切削区18，钻头基体2从边缘到中心依次为第一切削区16、第二切削区17和第三切削区18，所述第一切削区16安放有倒锥齿11、PDC主齿12和PDC副齿13，第二切削区17安放有喙形PDC主齿14和PDC副齿13，第三切削区18安放有PDC主齿12和合金齿15。

主刀翼3和副刀翼4的第二切削区17上的喙形PDC主齿14的安放数量为3颗，短刀翼5的第二切削区17上的喙形PDC主齿14的安放数量为2颗，第二切削区17前排为喙形PDC主齿14，后排为PDC副齿13，PDC副齿13安放于相邻喙形PDC主齿14之间，前排喙形PDC主齿14刺入、破坏和切削岩石后，后排PDC副齿13切削前排喙形PDC主齿14空隙的岩石，根据牙齿的特性布齿，提高了牙齿的利用率，提升了钻头的整体破岩效率。

钻头基体2为九刀翼结构，九刀翼结构的喙形PDC主齿14安放在不同圆周上，主刀翼3、副刀翼4和短刀翼5之间的喙形PDC主齿14错位布齿，使得第二切削区17上喙形PDC主齿14均匀分布，增加喙形PDC主齿14的利用率，提高钻头的破岩效率；所述第二切削区17前后排齿之间设有高度差，同排相邻牙齿也设有高度差，高度差皆为0.5-1mm，前后排齿安放与地层齿倾角为8-10°。

如图4所示，根据生物界鸟嘴的形状及对其受力分析可知，在钻头破岩时彖形结构具有受力小，破岩效率高的优点，因此设计了新型的喙形PDC主齿14。喙形PDC主齿14由PDC彖形片101和球柱合金基座102组成，PDC彖形片101为圆柱彖形结构，球柱合金基座102为圆柱半球结构；球柱合金基座102一端设有阶梯状的第一表面103，PDC彖形片101设有与第一表面103相反的阶梯状的第二表面104，第二表面104与第一表面103相配合。PDC彖形片101的设计上方略宽、下方较窄。

如图5-图6所示，PDC彖形片101还设有远离第二表面104的第三表面106和最下端的第四表面105，所述第三表面106上有第一曲线107、第二曲线108、第三曲线109、第一脊线110、第二脊线111、切削刃Ⅰ113和切削刃Ⅱ115，所述第四表面105上有切削刃Ⅲ118、过度曲面119、切平面120、第四曲线121和第五曲线122，第一脊线110与PDC彖形片101轴线夹角为90°，第一脊线110和第二曲线108之间形成导屑面Ⅰ112，导屑面Ⅰ112为曲面结构；第二脊线111为曲线，第二脊线111的一端与第一脊线110相切，第二脊线111一端往下延伸与第五曲线118相交，第二脊线111与第一曲线107之间形成导屑面Ⅱ114，导屑面Ⅱ114为曲面结构；第二脊线111上有上端点116和下端点117，上端点116和下端点117之间水平间距为2mm，导屑面Ⅰ112和导屑面Ⅱ114之间平滑相切，导屑面Ⅰ112与导屑面Ⅱ114沿切削刃Ⅰ113和切削刃Ⅱ115对称分布在PDC彖形片101两边；第四曲线116右端与圆柱表面相切，第四曲线116左端与第五曲线118相交，过度曲面119由第四曲线116绕圆柱中心旋转形成；第五曲线118位于PDC彖形片101最下端，第五曲线118突出圆柱距离为3mm，切平面119与圆柱表面及第五曲线118相切，切平面119沿第五曲线118对称分布。

主刀翼3从钻头基体2中心到边缘分别分布有合金齿15、PDC主齿12、喙形PDC主齿14、PDC副齿13、倒锥齿11，牙齿数量分别是：倒锥齿11为2颗、PDC主齿12为7颗、PDC副齿13为8颗、喙形PDC主齿14为3颗、合金齿15为1-3颗。

副刀翼4从钻头基体2中心到边缘分别分布有PDC主齿12、喙形PDC主齿14、PDC副齿13、倒锥齿11，牙齿数量分别是：喙形PDC主齿14为3颗、PDC主齿12为5颗、PDC副齿13为6颗、倒锥齿11为2颗、合金齿15为3颗。

短刀翼5从钻头基体2中心到边缘分别分布有喙形PDC主齿14、PDC主齿12、PDC副齿13、倒锥齿11，牙齿数量分别是：喙形PDC主齿14为2颗、PDC主齿12为5颗、PDC副齿13为5颗、倒锥齿11为2颗。

主刀翼3、副刀翼4和短刀翼5上牙齿数量和组合可根据地层特点以及现场施工要求发生自由组合，以此来提高钻头的机械钻速，增大钻头的寿命。

如图7所示，PDC主齿12由PDC主齿三刃片201和半球合金基座202组成，PDC主齿三刃片201和半球合金基座202之间设置了用于防止脱落、滑移的三角形配合槽一203，PDC主齿三刃片201和半球合金基座202通过烧结的方式连接。

如图8所示，PDC副齿13由PDC副齿三刃片301和圆柱合金基座302组成，PDC副齿三刃片301和圆柱合金基座302之间设置了用于防止脱落、滑移的三角形配合槽二303，PDC副齿三刃片301和圆柱合金基座302通过烧结的方式连接。

如图2所示，排屑槽6内均匀设置有水眼通道8，水眼通道8由主水眼401和副水眼402组成，主水眼401直径为28mm，数量为三个，副水眼402直径为24mm，数量为九个；所述主水眼401分布在钻头基体2中心，副水眼402分布在钻头基体2边缘。

具体的，喙形PDC主齿14破岩机理为：喙形PDC主齿14与地层接触后钻头最下端喙形PDC主齿与地层接触后，在钻压下切削刃Ⅱ115和切削刃Ⅲ118相交形成的尖锥首先刺入岩石，钻头旋转带动喙形PDC主齿旋转，此时切削刃Ⅱ115和切削刃Ⅲ118周向切开岩石，凹曲形的导屑面Ⅰ112与导屑面Ⅱ114将切削后的岩石铲除，并且不断岩屑从牙齿底部翻转破碎，最后钻井液携带翻转破碎后岩石离开破岩区域。与传统PDC齿剪切刮蹭岩石相比，喙形PDC主齿14从根本上转变了PDC牙齿破岩方式，使得钻头所需要的扭矩大幅度降低，提高了牙齿的破岩效率，传统PDC齿的破碎方式是以切削剪切破坏为主，以挤压破坏为辅，牙齿切削刃与地层接触强行切削岩石，导致牙齿所受的力较大，钻头所需的扭矩较大，牙齿容易崩坏，钻头寿命短。喙形PDC主齿14从根本上转变了PDC牙齿破岩方式，以刺入劈裂切削为主，以点破面为辅，使得钻头所需要的扭矩大幅度降低，保护了牙齿。

可以理解，本发明使通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头，其特征在于，包括上接头（1）、钻头基体（2）、主刀翼（3）、副刀翼（4）和短刀翼（5），所述上接头（1）通过螺纹连接钻头基体（2），钻头基体（2）为九刀翼结构，钻头基体（2）上均布设置有多个主刀翼（3）、副刀翼（4）和短刀翼（5），多个所述主刀翼（3）、副刀翼（4）和短刀翼（5）沿周向40°均匀排布在钻头基体（2）上，主刀翼（3）、副刀翼（4）和短刀翼（5）上设置有多个切削齿结构，所述主刀翼（3）为直线型结构，主刀翼（3）垂直于钻头基体（2）的法面，所述副刀翼（4）和短刀翼（5）采用微螺旋结构，钻头基体（2）的相邻刀翼之间设有排屑槽（6），钻头基体（2）的内部设有钻井液流道（7）和水眼通道（8）；

九刀翼结构的喙形PDC主齿（14）安放在不同圆周上，主刀翼（3）、副刀翼（4）和短刀翼（5）之间的喙形PDC主齿（14）错位布齿，使得第二切削区（17）上喙形PDC主齿（14）均匀分布，增加喙形PDC主齿（14）的利用率，提高钻头的破岩效率；所述第二切削区（17）前后排齿之间设有高度差，同排相邻牙齿也设有高度差，高度差皆为0.5-1mm，前后排齿安放与地层齿倾角为8-10°，通过设置合理的高度差和齿倾角降低钻头一次性吃入量，防止发生牙齿崩坏和掉落，增加钻头的使用寿命；

所述喙形PDC主齿（14）由PDC彖形片(101)和球柱合金基座（102）组成，PDC彖形片(101)为圆柱彖形结构，球柱合金基座（102）为圆柱半球结构；球柱合金基座（102）一端设有阶梯状的第一表面（103），PDC彖形片(101)设有与第一表面（103）相反的阶梯状的第二表面（104），第二表面（104）与第一表面（103）相配合；阶梯状设计局部增加了PDC彖形片(101)切削部位的厚度，防止在切削过程中因受力不均发生脆断，提高PDC彖形片(101)的使用寿命；

所述PDC彖形片(101)还设有远离第二表面（104）的第三表面（106）和最下端的第四表面（105），第三表面（106）和第四表面（105）之间相交设置，第三表面（106）和第四表面（105）为锥形流线结构，锥形流线结构的设置优化了牙齿在破岩时的受力方式以及切削面积；所述第三表面（106）上有第一曲线（107）、第二曲线（108）、第三曲线（109）、第一脊线（110）、第二脊线（111）、切削刃Ⅰ（113）和切削刃Ⅱ（115），所述第四表面（105）上有切削刃Ⅲ（118）、过度曲面（119）、切平面（120）、第四曲线（121）和第五曲线（122）。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头，其特征在于，所述主刀翼（3）、副刀翼（4）和短刀翼（5）的结构分为保径端和切削翼，所述保径端设置在切削翼的上端，保径端为靠近上接头（1）的一端，保证了井壁直径尺寸以及井壁光滑，所述保径端上设置有防卡齿（9）和规径齿（10）；钻头的切削翼分为第一切削区（16）、第二切削区（17）和第三切削区（18），钻头基体（2）从边缘到中心依次为第一切削区（16）、第二切削区（17）和第三切削区（18），所述第一切削区（16）负责破碎钻头中心的岩石，安放有倒锥齿（11）、PDC主齿（12）和PDC副齿（13），所述第二切削区（17）为钻头主要切削区负责钻进和破碎新的岩层，安放有喙形PDC主齿（14）和PDC副齿（13），所述第三切削区（18）为扩径区负责扩大井眼的直径，安放有PDC主齿（12）和合金齿（15）。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头，其特征在于，所述第一脊线（110）与PDC彖形片(101)轴线夹角为90°，第一脊线（110）和第二曲线（108）之间形成导屑面Ⅰ（112），导屑面Ⅰ（112）为曲面结构；所述第二脊线（111）为曲线，第二脊线（111）的一端与第一脊线（110）相切，第二脊线（111）一端往下延伸与第五曲线（122）相交，第二脊线（111）与第一曲线（107）之间形成导屑面Ⅱ（114），导屑面Ⅱ（114）为曲面结构；第二脊线（111）上有上端点（116）和下端点（117），上端点（116）和下端点（117）之间水平间距为2mm，导屑面Ⅰ（112）和导屑面Ⅱ（114）之间平滑相切，导屑面Ⅰ（112）与导屑面Ⅱ（114）沿切削刃Ⅰ（113）和切削刃Ⅱ（115）对称分布在PDC彖形片(101)两边；第四曲线（121）右端与圆柱表面相切，第四曲线（121）左端与第五曲线（122）相交，过度曲面（119）由第四曲线（121）绕圆柱中心旋转形成；第五曲线（122）位于PDC彖形片(101)最下端，第五曲线（122）突出圆柱距离为3mm，切平面（120）与圆柱表面及第五曲线（122）相切，切平面（120）沿第五曲线（122）对称分布；切削刃Ⅱ（115）和切削刃Ⅲ（118）在钻压下相交形成的尖锥首先刺入岩石，钻头旋转带动喙形PDC主齿（14）旋转，切削刃Ⅱ（115）和切削刃Ⅲ（118）周向切开岩石，凹曲形的导屑面Ⅰ（112）与导屑面Ⅱ（114）将切削后的岩石铲除，并且不断岩屑从牙齿底部翻转破碎，最后钻井液携带翻转破碎后岩石离开破岩区域。

4.根据权利要求2所述的一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头，其特征在于，所述PDC主齿（12）由PDC主齿三刃片（201）和半球合金基座（202）组成，PDC主齿三刃片（201）和半球合金基座（202）之间设置了用于防止脱落、滑移的三角形配合槽一（203），PDC主齿三刃片（201）和半球合金基座（202）通过烧结的方式连接；所述PDC副齿（13）由PDC副齿三刃片（301）和圆柱合金基座（302）组成，PDC副齿三刃片（301）和圆柱合金基座（302）之间设置了用于防止脱落、滑移的三角形配合槽二（303），PDC副齿三刃片（301）和圆柱合金基座（302）通过烧结的方式连接。

5.根据权利要求1所述的一种耐磨抗碰的新型喙形齿多刀翼PDC钻头，其特征在于，所述排屑槽（6）内均匀设置有水眼通道（8），水眼通道（8）由主水眼（401）和副水眼（402）组成，主水眼（401）直径为28mm，数量为三个，副水眼（402）直径为24mm，数量为九个；所述主水眼（401）分布在钻头基体（2）中心，副水眼（402）分布在钻头基体（2）边缘。