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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111502552A(43)申请公布日2020.08.07(21)申请号202010422991.8(22)申请日2020.05.19(71)申请人武汉亿斯达工具有限公司地址430205湖北省武汉市东湖新技术开发区黄龙山东路3号武汉亿斯达工具有限公司综合楼(72)发明人张建平王建国胡军胡达(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340代理人李振文(51)Int.Cl.E21B10/50(2006.01)E21B12/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头(57)摘要一种具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,设置有2—6个镶嵌了PDC切削齿的PDC刀翼,相邻两个PDC刀翼之间设置有镶嵌牙轮齿的牙轮,设有牙轮保护结构,所述牙轮保护结构包含靠近牙轮的顶端的钻头本体上设置的保护块,以及在钻头本体上与牙轮相邻的位置环绕牙轮设置的至少一个安全销,从而有效防止牙轮脱落以及牙轮泥包;由此,本发明的牙轮在钻头旋转时通过地层的反作用力自转,同时对岩石进行敲击、刮削和辗压,牙轮保护结构具有在牙轮轴承失效时防止牙轮脱落以及防止牙轮泥包的优点,减小了钻头在钻井施工中的掉牙轮和泥包风险,提高了钻头的安全性。CN111502552ACN111502552A权利要求书1/1页1.一种具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,设置有2—6个镶嵌了PDC切削齿的PDC刀翼,相邻两个PDC刀翼之间设置有镶嵌牙轮齿的牙轮,其特征在于:设有牙轮保护结构,所述牙轮保护结构包含靠近牙轮的顶端的钻头本体上设置的保护块,以及在钻头本体上与牙轮相邻的位置环绕牙轮设置的至少一个安全销,从而有效防止牙轮脱落以及牙轮泥包。2.如权利要求1所述的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,其特征在于:所述保护块靠近牙轮顶端的形状为平面,该平面距离牙轮顶端的间隙为0.5-10mm。3.如权利要求1所述的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,其特征在于:所述保护块的端面与牙轮中心轴线垂直并相交,并且能以垂足为圆心在保护块端面上能形成一个最大直径在6-36mm之间的完整圆形。4.如权利要求1所述的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,其特征在于:保护块一体成型于钻头本体或分体焊接到钻头本体上。5.如权利要求1所述的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,其特征在于:所述安全销为圆柱形或圆锥台形,顶部是平面或球顶形状,所述安全销与钻头中心轴线形成夹角的范围是5—85°,各安全销的顶部与牙轮的间距为1—30mm。6.如权利要求1所述的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,其特征在于:所述安全销布置在PDC刀翼和牙轮之间的流道本体上或布置在PDC刀翼面向牙轮的侧面上。7.如权利要求1所述的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,其特征在于:布置有2个及以上安全销时,相邻两个安全销的间距为5-60mm。8.如权利要求1所述的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,其特征在于:至少有一个安全销指向牙轮的任意相邻两排牙齿之间。9.如权利要求1所述的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,其特征在于:至少有一个安全销指向牙轮的任意牙齿。10.如权利要求1所述的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头,其特征在于:在PDC刀翼和安全销之间布置有1—3个喷嘴孔,喷嘴孔内径为8—36mm,所述的喷嘴孔与相邻PDC刀翼的间距是2—20mm,与相邻安全销的间距是1—10mm,喷嘴孔内装配有圆柱形硬质合金喷嘴,硬质合金喷嘴采用螺纹连接或者焊接的形式装配在喷嘴孔内。2CN111502552A说明书1/5页具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头技术领域[0001]本发明涉及钻井勘探工具的技术领域,尤其涉及一种用于石油天然气钻探开采钻井或其它地层钻井用的具有牙轮保护结构的PDC牙轮复合钻头。背景技术[0002]目前在地层钻井中普遍应用的全面钻进钻头主要有两种,一种是PDC钻头,另一种是牙轮钻头。[0003]PDC钻头一般为刀翼式结构,即钻头上设置有若干个PDC刀翼,在刀翼上布置有用于切削地层的圆柱形PDC切削齿,每个刀翼之间设置有供钻井液流动的流道,在流道内设置有按照一定喷射角度布置的的喷嘴,钻井液从钻头内部流道中经过喷嘴喷射出来清洗冷却切削齿,同时将岩屑带入环空。PDC钻头主要靠剪切方式破碎地层岩石,其优点是固定切削结构使用安全性高、井底事故少、使用寿命长、机械钻速快;其缺点是在工作中反扭矩大,PDC切削齿不耐冲击,容易发生金刚石复合层剥落、切削齿碎裂等失效形式,另外在塑性地层中PDC切削齿不容易吃入地层。[0004]牙轮钻头是在钻头上设置有能自转的牙轮,牙轮上镶嵌有硬质合金齿,牙轮通