[实用新型]一种尖圆齿混合钻头

说明书

本实用新型公开了一种尖圆齿混合钻头，包括钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼从内至外划分为内锥、鼻部、肩部和保径段，刀翼上安设有固定切削齿，牙掌安设于刀翼之间，牙掌上端与钻头体相联一体，牙掌的下端安设有牙轮，其特征在于：在刀翼上安设的固定切削齿包括圆形齿和尖形齿，所述尖形齿布置在内锥、鼻部、肩部的任何一个部位。将尖形齿布置在钻头的固定切削齿上，尖形齿和圆形齿组合形式下切削地层，尖形齿在岩石中切出一条条较小的环状“卸荷槽”，使地层应力预先释放，同时圆形齿则以刮削方式切削其强度已大大减弱的大块岩石，达到快速钻进的目的。这样大大提高了切削效率，降低了切削齿的磨损速度。

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新型尖形齿混合钻头，该钻头适用于在硬塑性地层和夹层地层的钻井。

背景技术

在现有技术中，当钻头遇到硬塑性地层时，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，出现一种由牙轮钻头和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，但PDC切削齿的刮削运动容易造成PDC切削齿的早期失效，另外牙轮和金刚石钻头的布齿结构还不尽合理，由于牙轮钻头特有冲击压碎的破岩机理，牙轮旋转产生的冲击载荷易导致金刚石钻头固定切削齿的破碎，从而导致钻头机械钻速的降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能提高破岩效率和钻头使用寿命的尖圆齿混合钻头。

本发明所采用的技术方案为：一种尖圆齿混合钻头，包括钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼从内至外划分为内锥、鼻部、肩部和保径段，刀翼上安设有固定切削齿，牙掌安设于刀翼之间，牙掌上端与钻头体相联一体，牙掌的下端安设有牙轮，其特征在于：在刀翼上安设的固定切削齿包括圆形齿和尖形齿，所述尖形齿布置在内锥、鼻部、肩部的任何一个部位。

按上述技术方案，所述尖形齿布置在刀翼的一排齿上时，二排齿同轨位置布置圆形齿；或尖形齿布置在二排齿上时，一排齿同轨位置布置圆形齿。

按上述技术方案，所述尖形齿包括柱形齿柱和齿冠，所述齿冠由两个偏楔面和齿顶面组成，两个偏楔面由两个面从齿柱两侧向内倾斜并偏转延伸至上端与齿顶面交汇而成。

按上述技术方案，当两偏楔面相对圆柱体轴线的偏转角度为0°时，形成细顶尖形齿，两偏楔面与齿柱的中心轴线平行，所述齿顶面与齿柱的中心轴线平行；当偏楔面相对圆柱体轴线的偏转角度大于0°时，所述齿顶面位于齿柱侧面与底面的交汇处，形成宽顶尖形齿。

按上述技术方案，所述偏楔面的相对圆柱体轴线的偏转角度为0～70°，所述齿顶面的宽度为0.5～5mm。

按上述技术方案，两偏楔面与齿柱的中心轴线的夹角相等或不相等。

按上述技术方案，同排齿上的细顶尖形齿和宽顶尖形齿交替布置。

按上述技术方案，所述的刀翼为2～6个，所述的牙轮为2～4个。

按上述技术方案，在刀翼的部分同排固定切削齿中，圆形齿和尖形齿交替布置。

按上述技术方案，所述的尖形齿和圆形齿均为聚晶金刚石复合片或由多晶超研磨材料制造的复合片。