[发明专利]一种长寿命混合钻头

说明书

本发明涉及一种长寿命混合钻头，其包括：钻头体；牙掌，其一端与所述钻头体固定，另一端安装有牙轮，所述牙轮的表面固设外排齿；支护结构，其位于所述牙轮的一侧，所述支护结构的外侧面布设第一切削齿，所述支护结构和所述第一切削齿用于保护所述牙轮的外排齿、所述牙轮的背锥和掌尖；以及位于所述牙轮另的一侧裹护结构，所述裹护结构用于保护所述牙轮的外排齿、所述牙轮的背锥和掌尖，且所述裹护结构或所述支护结构至少其中之一设置于所述牙轮的一侧。本发明涉及的一种长寿命混合钻头，支护结构或者裹护结构可以支撑和分担牙轮外排齿、背锥和掌尖的受力，有效避免井壁或者井底直接磨损牙轮的外排、背锥和掌尖，避免牙轮密封处的提前失效。

技术领域

本发明涉及石油钻探工具技术领域，特别涉及一种长寿命混合钻头。

背景技术

目前，常用的PDC(polycrystalline diamond compact，聚晶金刚石复合片)钻头主要是通过刮削运动方式来实现井下钻进，当钻井遇到硬夹层或者硬地层时，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，而且当钻头遇到软硬夹层较多的地层时，PDC钻头的切削元件极易受到冲击破损；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，但由于地层硬或者软硬交错，不能使岩石产生有效体积破碎，牙轮钻头的机械钻速也会很慢。

相关技术中，一种牙轮钻头和PDC金刚石钻头组合而成的混合钻头，该混合钻头具有较强的综合性能，在钻井的过程中，通过牙轮对地层先进行预破碎，释放地层应力，然后再让固定刀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。

但是，在硬地层中，往往地层研磨性强，而混合钻头的刀翼往往偏离牙轮一定角度，导致牙轮需要一定程度上摩擦井壁，井壁的自然收缩容易直接磨损牙轮的外排、背锥和掌尖，最终导致牙轮密封处的提前失效，发生牙轮旷动。

因此，有必要设计一种新的长寿命混合钻头，以克服上述问题。

发明内容

本发明实施例提供一种长寿命混合钻头，以解决相关技术中在钻井时，牙轮需要一定程度上摩擦井壁，井壁的自然收缩容易直接磨损牙轮的外排、背锥和掌尖，最终导致牙轮密封处的提前失效，发生牙轮旷动的问题。

第一方面，提供了一种长寿命混合钻头，其包括：钻头体；牙掌，其一端与所述钻头体固定，另一端安装有牙轮，所述牙轮的表面固设外排齿；支护结构，其位于所述牙轮的一侧，所述支护结构的外侧面布设第一切削齿，所述支护结构和所述第一切削齿用于保护所述牙轮的外排齿、所述牙轮的背锥和掌尖；以及位于所述牙轮另的一侧裹护结构，所述裹护结构用于保护所述牙轮的外排齿、所述牙轮的背锥和掌尖，且所述裹护结构或所述支护结构至少其中之一设置于所述牙轮的一侧。

一些实施例中，所述牙掌与所述钻头体之间具有第一间隙，所述支护结构与所述牙轮之间具有第二间隙，所述第二间隙与所述第一间隙连通。

一些实施例中，沿所述钻头体的径向方向，所述支护结构的厚度由外至内逐渐变小，且所述第二间隙由外至内逐渐增大。

一些实施例中，当所述钻头体位于井内时，所述第一切削齿与井底或者井侧壁之间的距离为0～4mm。

一些实施例中，所述钻头体的端部还固设有刀翼，所述刀翼与所述支护结构间隔设置，沿所述钻头体的径向方向，所述刀翼与所述支护结构之间的间隙逐渐减小，且所述刀翼与所述支护结构之间设置喷嘴。

一些实施例中，所述钻头体的端部还固设有刀翼，自所述刀翼的一侧向靠近所述牙轮的方向延伸形成所述裹护结构，所述裹护结构的外表面与所述刀翼的外表面共面。

一些实施例中，所述裹护结构具有外侧面以及与所述外侧面相连接的底面，且所述外侧面与所述底面相连的拐角处设有第二切削齿，当所述钻头体位于井内时，所述第二切削齿与井底或者井侧壁之间的距离为0～4mm。