[发明专利]一种带有副切削齿的活动PDC齿

说明书

本申请提供一种带有副切削齿的活动PDC齿，属于钻井领域。其包括主切削齿圆柱形齿柱、主切削齿齿锥以及多个副切削齿；主切削齿齿锥一体成型地设置在主切削齿圆柱形齿柱的一端上；多个副切削齿间隔地安装在主切削齿圆柱形齿柱的侧壁上，并沿主切削齿圆柱形齿柱的轴向平行间隔设置；主切削齿圆柱形齿柱的相对外侧壁的中部处设置有相对称的滚珠槽，滚珠槽中安装有用于带动带有副切削齿的活动PDC齿滚动的滚珠；主切削齿圆柱形齿柱的一端上靠近主切削齿齿锥的位置处设置有用于与钻头胎体连接的弹簧，另一端的靠近底部的位置上对称地设置有两个弧形轨道。该结构将PDC齿的冲压和刮削效果结合起来，增强冲击效果，且能够极大地增强破岩效率。

技术领域

本申请涉及钻井领域，尤其涉及一种带有副切削齿的活动PDC齿。

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固定切削齿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，故牙轮钻头切削齿的切削效率也很低。

因此针对这种情况，中国专利文献CN200880016630.0公布了将PDC钻头和牙轮钻头创新之后的混合钻头，该混合钻头兼具PDC钻头和牙轮钻头优秀的破岩特性，但是功能不同，PDC切削齿主要起刮削作用，牙轮主要起冲击压碎的作用，然而牙轮倾斜放置和独特的形状，对岩石的冲击压碎效果主要体现在靠近边沿的外侧，PDC切削齿不能作用于牙轮冲击的地方，因此不能形成好的岩石切削带；同时由于靠近内侧的牙轮冲击效果很差，内部的PDC切削齿无法得到牙轮切削齿冲击的效果，内部的PDC切削齿的刮削作用被削弱，因此混合钻头的内中面冲击性能和刮削性能都较差，无法有效切削处于混合钻头中部的岩石，从而导致机械钻速有效性较低，破岩效率较低，并且即使吃入，也无法对岩石起到犁地的效果，刮削效率不能达到最高。

当钻头钻进极硬地层时,钻头很容易发生黏滑振动，PDC齿中对岩石起主要刮切效果的是聚晶金刚石层，PDC齿刮切工作时具有方向性，只能是聚晶金刚石层在前本体在后。如果PDC齿发生黏滑振动，在工作过程中直接受到反向作用力，很容易造成聚晶金刚石层的崩裂，严重降低PDC齿的工作寿命，甚至在极短的时间内使PDC齿损坏失效。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种带有副切削齿的活动PDC齿，旨在提高现有的钻头心部的切削性能，同时减小黏滑振动对PDC齿的损害。

本申请的技术方案是：

一种带有副切削齿的活动PDC齿，包括主切削齿圆柱形齿柱、主切削齿齿锥以及多个副切削齿；所述主切削齿齿锥一体成型地设置在所述主切削齿圆柱形齿柱的一端上；多个所述副切削齿间隔地安装在所述主切削齿圆柱形齿柱的侧壁上，并沿所述主切削齿圆柱形齿柱的轴向平行间隔设置；所述主切削齿圆柱形齿柱的相对外侧壁的中部处设置有相对称的滚珠槽，所述滚珠槽中安装有用于带动所述带有副切削齿的活动PDC齿滚动的滚珠；所述主切削齿圆柱形齿柱的一端上靠近所述主切削齿齿锥的位置处设置有用于与钻头胎体连接的弹簧，另一端的底部位置上对称地设置有两个弧形轨道。

作为本申请的一种技术方案，所述副切削齿钎焊在所述主切削齿圆柱形齿柱的侧壁上，相邻的所述副切削齿之间的间距为10mm～20mm；在所述主切削齿圆柱形齿柱的下端靠近所述副切削齿的部分布置有底部切削齿。

作为本申请的一种技术方案，所述副切削齿包括第一基体和安装在所述第一基体上的第一金刚石复合层；所述第一基体由下至上依次包括一体成型的四棱锥和锥状部。