[实用新型]一种具有复合切削齿的牙轮钻头

说明书

一种具有复合切削齿的牙轮钻头，其牙轮的切削面处同时布设有PDC复合片和锥齿。PDC复合片横向或斜向嵌设固定于牙轮表面、并沿切削面圆周规则布设形成切削环，锥齿设置于切削环中两相邻PDC复合片之间。本实用新型通过采用PDC复合片和锥齿代替现有牙轮尖齿结构，利用PDC复合片所具有的对岩石较强的刮削/切削力，增加切削齿着地后的吃入深度，从而减小了牙轮钻头纵向振动幅度，有利于缓解冲击作用对切削齿的磨损；利用布设与PDC复合片间的锥齿进一步减小牙轮钻头纵向振动幅度，缓冲PDC复合片着地时的冲击力，有利于缓解断齿、崩齿情况，并可采用较大的钻压以获得较高的钻进速度。

技术领域

本实用新型涉及石油钻探设备技术领域，尤其涉及一种具有复合切削齿的牙轮钻头。

背景技术

牙轮钻头在钻进过程中，依靠加压机构和回转机构施加的轴压力和回转力矩，使岩石在轴压静载荷、纵向振动载荷以及滑动剪切力的联合作用下，由牙轮上的切削齿压碎、凿碎和剪碎，从而形成钻孔。其中，纵向振动载荷是由牙轮切削齿跟随牙轮旋转滚动时交替以单齿或双齿着地而产生的，其为钻头提供主要的破岩冲击力。为保证破岩冲击强度，现有牙轮上布设的切削齿常采用高度较大的锥形齿等尖齿结构。而较高的切削齿产生的纵向振动幅度也较大，加速切削齿的磨损，并影响钻头钻进速度。

为解决上述问题，申请人采用PDC复合片替代现有牙轮上的尖齿结构，并就该技术方案提起了申请号为CN2017212456480的中国实用新型专利申请。但该技术方案在实际应用过程中，由于PDC复合片抗冲击能力较弱，限制了钻压的提升，从而影响钻进速度。若强行提高钻压，则PDC复合极易出现断齿、崩齿等严重失效情况。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有复合切削齿的牙轮钻头，以解决上述现有技术不足。通过采用PDC复合片和锥齿代替现有牙轮尖齿结构，利用PDC复合片所具有的对岩石较强的刮削/切削力，增加切削齿着地后的吃入深度，从而减小了牙轮钻头纵向振动幅度，有利于缓解冲击作用对切削齿的磨损；利用布设与PDC复合片间的锥齿进一步减小牙轮钻头纵向振动幅度，缓冲PDC复合片着地时的冲击力，有利于缓解断齿、崩齿情况，并可采用较大的钻压以获得较高的钻进速度。

为了实现本实用新型的目的，拟采用以下技术：

一种具有复合切削齿的牙轮钻头，其特征在于，牙轮的切削面处同时布设有PDC复合片和锥齿，PDC复合片横向或斜向嵌设固定于牙轮表面、并沿切削面圆周规则布设形成切削环，锥齿设置于切削环中两相邻PDC复合片之间。

进一步，PDC复合片的聚晶金刚石层的径向截面与切削面的夹角为70°~90°。

进一步，切削环内所有PDC复合片的聚晶金刚石层朝向相同。

进一步，切削环与切削面同轴旋转。

进一步，切削面处设有若干同轴但半径不同的切削环。

进一步，锥齿采用金刚石复合片或金刚石孕镶块。

进一步，锥齿的高度与PDC复合片最高点高度之比为0.8~1:1。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型利用PDC复合片所具有的对岩石较强的刮削/切削力，增加切削齿着地后的吃入深度，从而减小了牙轮钻头纵向振动幅度，有利于缓解冲击作用对切削齿的磨损。

2、本实用新型利用布设与PDC复合片间的锥齿进一步减小牙轮钻头纵向振动幅度，缓冲PDC复合片着地时的冲击力，有利于缓解断齿、崩齿情况，并可采用较大的钻压以获得较高的钻进速度。

3、本实用新型通过采用PDC复合片和锥齿代替现有牙轮尖齿结构，在原有牙轮钻头所具有的压碎、凿碎和剪碎作用的基础上，增加了对岩石的刮削/切削作用，有利于钻井速度的提高。

附图说明