CN212508084U - 一种镶齿牙轮和pdc混合钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种镶齿牙轮和PDC混合钻头，包括有钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼从内至外划分为内锥部、鼻部、肩部、规径和保径段，刀翼前面安设有固定切削齿，在至少两对相邻的刀翼间安设有牙掌，牙掌上端与钻头体相联成一体，牙掌的下端安设有牙轮，牙轮上间隔安设有切削齿，其特征在于所述牙轮的切削齿全部或部分为孕镶齿。本实用新型增强了混合钻头牙轮部件的耐磨能力，防止其早期磨损失效，从而提高混合钻头的整体使用寿命；规径处固定切削齿的后面设置有孕镶齿，增强了混合钻头规径面的耐磨能力,提高了对PDC部分修边切削元件的保护效果，也提高了混合钻头的井眼保持能力。

Description

一种镶齿牙轮和PDC混合钻头

技术领域

本实用新型涉及到一种用于石油、天然气和地质钻井用的镶齿牙轮和PDC混合钻头，该钻头适用于在研磨性较强的夹层和硬地层的钻进。

背景技术

在现有技术中，当钻井遇到硬地层时，常用的PDC金刚石钻头主要是通过刮削运动方式来实现井下钻进，金刚石钻头的鼻部和肩部上主要的切削元件很难有效吃入井底岩石，金刚石钻头的机械钻速将变得非常缓慢；而牙轮钻头以冲击压碎方式破碎岩石，容易使岩石产生较深的破碎齿坑，但由于地层硬，不能使岩石产生体积破碎，牙轮钻头的机械钻速也很慢。另一方面，当钻头遇到一些软硬夹层较多的地层时，PDC金刚石钻头的切削元件极易受到冲击破损，为了应对这种情况，提出了一种牙轮钻头和PDC金刚石钻头组合而成的混合钻头，该混合钻头虽有较强的综合性能，通过牙轮对地层先进行预破碎，释放地层应力，然后再让固定翼切削齿对地层进行刮削，有效的提高了钻头机械钻速，同时固定翼切削齿也得到了有效的保护，延长了钻头使用寿命。但牙轮和金刚石钻头的结构还不尽合理。由于牙轮部件切削齿大都为硬质合金齿，其耐磨性远低于金刚石复合片的耐磨性，一般在研磨性地层钻进时，混合钻头的失效均是由牙轮的硬质合金齿先磨损失效进而导致混合钻头失效，一般情况下牙轮外排齿的失效要比内排齿失效更严重，从而影响了混合钻头的整体使用寿命。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足提供一种耐磨性强、使用寿命长的镶齿牙轮和PDC混合钻头，以解决现有的混合钻头在研磨性地层牙轮部分耐磨性不足导致混合钻头先期失效的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括有钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼从内至外划分为内锥部、鼻部、肩部、规径和保径段，刀翼前面安设有固定切削齿，在至少两对相邻的刀翼间安设有牙掌，牙掌上端与钻头体相联成一体，牙掌的下端安设有牙轮，牙轮上间隔安设有切削齿，其特征在于所述牙轮的切削齿全部或部分为孕镶齿。

按上述方案，所述的牙轮外排、次外排切削齿全部或部分为孕镶齿，其余牙轮切削齿为硬质合金齿。

按上述方案，所述的牙轮背锥齿全部或部分为孕镶齿。

按上述方案，所述的牙轮上的孕镶齿冠形状为球形、锥球形、楔形、圆柱平顶或勺形。

按上述方案，所述的牙轮切削齿所形成的最外切削轮廓包络线高于或齐平于刀翼固定切削齿所形成的最外切削轮廓包络线。

按上述方案，在所述刀翼规径处固定切削齿的后面设置有孕镶齿，所述的孕镶齿过盈镶嵌在刀翼上，所述的孕镶齿沿轴向对应前面的固定切削齿设置1～3颗，沿周向对应前面的固定切削齿设置1～2排。

按上述方案，所述的刀翼前面安设的固定切削齿为金刚石复合片。

本实用新型的有益效果在于：1、孕镶材料的耐磨性和抗冲击性能兼具，增强了混合钻头牙轮部件的耐磨能力，防止其早期磨损失效，从而提高混合钻头的整体使用寿命；2、规径处固定切削齿的后面设置有孕镶齿，增强了混合钻头规径面的耐磨能力,提高了对PDC部分修边切削元件的保护效果，也提高了混合钻头的井眼保持能力。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例倒置时的立体结构图。

图2为本实用新型一个实施例中牙轮切削齿与固定切削齿的最外轮廓包络线的投影图。

图3为本实用新型一个实施例倒置时的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1至图3所示，本实施例提供了一种镶齿牙轮PDC混合钻头，包括有钻头体101，钻头体上安设3个刀翼102和6个喷嘴103，刀翼102从钻头中心轴线至外划分为内锥部、鼻部、肩部、规径和保径段；刀翼各部位前面安设有固定切削齿104，固定切削齿104为金刚石复合片，刀翼的固定切削齿104由内到外覆盖整个井底，每个刀翼上固定切削齿104切削轨迹各不相同，如图3所示，1至18号金刚石复合片分别分布在3个不同的刀翼102上，复合片由钻头轴线向外覆盖整个井底(如图2所示)，每颗切削齿在井底的切削轨迹均不相同，形成固定切削齿的最外轮廓包络线110；在所述刀翼规径处固定切削齿的后面设置有孕镶齿，所述的孕镶齿过盈镶嵌在刀翼上，所述的孕镶齿沿轴向对应前面的固定切削齿设置2颗，沿周向对应前面的固定切削齿设置1排。在各相邻刀翼之间安设有牙掌105，牙掌上端与钻头体焊接成一体，牙掌的下端设置轴颈，牙轮106套装在轴颈上并通过钢珠轴向锁定，牙轮和刀翼相互交错安设；所述的牙轮为镶齿牙轮，牙轮106上安设有牙轮切削齿107、牙轮背锥齿108。其中牙轮切削齿有8排，分别为外排18B、次外排17B、第三排16B、第四排为15B、第五排14B、第六排12B、第七排10B、第八排9B，其中牙轮背锥齿108及外排18B齿排、次外排17B全部为孕镶齿，也可以部分为孕镶齿。背锥齿冠部形状为圆柱平顶形，外排18B切削齿冠部形状为半球形，次外排17B冠部形状为锥球形。其余牙轮切削齿排为硬质合金齿。牙轮切削齿所形成的最外切削轮廓包络线111高于刀翼固定切削齿所形成的最外切削轮廓包络线110。

Claims (7)

1.一种镶齿牙轮和PDC混合钻头，包括有钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼从内至外划分为内锥部、鼻部、肩部、规径和保径段，刀翼前面安设有固定切削齿，在至少两对相邻的刀翼间安设有牙掌，牙掌上端与钻头体相联成一体，牙掌的下端安设有牙轮，牙轮上间隔安设有切削齿，其特征在于所述牙轮的切削齿全部或部分为孕镶齿。

2.按权利要求1所述的镶齿牙轮和PDC混合钻头，其特征在于所述的牙轮外排、次外排切削齿全部或部分为孕镶齿，其余牙轮切削齿为硬质合金齿。

3.按权利要求2所述的镶齿牙轮和PDC混合钻头，其特征在于所述的牙轮背锥齿全部或部分为孕镶齿。

4.按权利要求1或2所述的镶齿牙轮和PDC混合钻头，其特征在于所述的牙轮上的孕镶齿冠形状为球形、锥球形、楔形、圆柱平顶或勺形。

5.按权利要求1或2所述的镶齿牙轮和PDC混合钻头，其特征在于所述的牙轮切削齿所形成的最外切削轮廓包络线高于或齐平于刀翼固定切削齿所形成的最外切削轮廓包络线。

6.按权利要求1或2所述的镶齿牙轮和PDC混合钻头，其特征在于在所述刀翼规径处固定切削齿的后面设置有孕镶齿，所述的孕镶齿过盈镶嵌在刀翼上，所述的孕镶齿沿轴向对应前面的固定切削齿设置1~3颗，沿周向对应前面的固定切削齿设置1~2排。

7.按权利要求1所述的镶齿牙轮和PDC混合钻头，其特征在于所述的刀翼前面安设的固定切削齿为金刚石复合片。

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