一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头.pdf

(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CN109898998A(43)申请公布日2019.06.18(21)申请号201910158067.0(22)申请日2019.03.03(71)申请人兰州城市学院地址730070甘肃省兰州市安宁区街坊路11号(72)发明人孙艳超杨斌王国伟(51)Int.Cl.E21B10/50(2006.01)E21B10/44(2006.01)E21B10/61(2006.01)E21B7/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头(57)摘要本发明提供了一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，包括：钻头体、刀翼、牙轮；所述刀翼设置在钻头体的顶端，且刀翼与钻头体为一体式结构；所述保径部分设置在刀翼的外壁上；本发明通过对破岩钻头的改进，具有钻头底部进行一次切削，形成初级岩屑，初级岩屑在钻井液的携带返排下返至牙轮处，牙轮可进行二次破碎、螺旋刀翼在纵向上滑移与井壁产生的是面接触，远远大于传统直刀翼的线接触方式，可以减少钻井过程中的纵向振动、钻头切削产生的岩屑在螺旋面垂直分力的作用下向上返排，流体携带岩屑对螺旋刀翼面产生反作用力可对钻头增压，从而有效的解决了本发明在背景技术一项中提出的问题和不足。CN109898998ACN109898998A权利要求书1/1页1.一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，包括：钻头体(1)、刀翼(2)、齿柱(3)、复合片(4)、顶齿(5)、锥齿(6)、单齿(7)、牙轮(8)、保径部分(9)、卸扣槽(10)、丝扣(11)、流道(12)、水眼(13)；其特征在于：所述刀翼(2)设置在钻头体(1)的顶端，且刀翼(2)与钻头体(1)为一体式结构；所述保径部分(9)设置在刀翼(2)的外壁上；所述顶齿(5)镶焊安装在刀翼(2)的顶端；所述锥齿(6)镶焊安装在刀翼(2)的顶端，且锥齿(6)位于顶齿(5)的两侧；所述顶齿(5)与锥齿(6)均由齿柱(3)与复合片(4)烧结而成；所述单齿(7)镶焊安装在钻头体(1)顶端的中间位置；所述牙轮(8)安装在钻头体(1)的上部；所述卸扣槽(10)开设在钻头体(1)下部的外壁上；所述丝扣(11)位于钻头体(1)的底部；所述水眼(13)贯通设置在钻头体(1)上；所述流道(12)贯通设置在钻头体(1)的内部，且流道(12)的末端与水眼(13)相贯通。2.根据权利要求1所述的一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，其特征在于：所述刀翼(2)的整体外观呈螺旋状，且刀翼(2)共设置有三处，刀翼(2)在钻头体(1)的顶端呈环形阵列状分布。3.根据权利要求1所述的一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，其特征在于：所述保径部分(9)的整体外观呈螺旋形，且保径部分(9)的外壁上均匀、规则地镶嵌金刚石颗粒。4.根据权利要求1所述的一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，其特征在于：所述顶齿(5)与锥齿(6)均设置在刀翼(2)顶端左侧的外壁上，且锥齿(6)在顶齿(5)的两侧对称设置有N处，每处锥齿(6)的直径均不相同，所述直径由中间向两侧逐级递减。5.根据权利要求1所述的一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，其特征在于：所述水眼(13)由两部分构成，外侧部分的三个水眼(13)位于牙轮(8)和刀翼(2)之间，内侧部分的一个水眼位于刀翼(2)的顶端，且每处水眼(13)的孔径由内到外逐渐变细。6.根据权利要求1所述的一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，其特征在于：所述流道(12)从丝扣(11)处至钻头体(1)顶端处由粗到细逐渐过渡。7.根据权利要求1所述的一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，其特征在于：所述牙轮(8)的外形设计为单锥牙轮，锥面镶装硬质合金齿，内部有轴承跑道和台肩。8.根据权利要求1所述的一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，其特征在于：所述齿柱(3)由碳化钨硬质合金加工而成，且复合片(4)为包裹在齿柱(3)外部的聚晶金刚石层。2CN109898998A说明书1/5页一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头技术领域[0001]本发明涉及破岩钻头技术领域，更具体的说，尤其涉及一种通过螺旋进给的方式实现辅助返排，而反作用力作用于钻头实现增大钻压，同时螺旋结构设计减少工作过程中破岩钻头的振动。背景技术[0002]目前在难钻地层中，钻头的使用寿命以及机械钻速急需提高。但是伴随着材料学的发展，PDC复合片材料技术日趋成熟。于是，诞生了PDC-牙轮复合钻头，其在硬性地层、致密性地层、高研磨性地层以及定向井中有着钻井效率高、造斜稳定、钻头使用寿命长等优势。虽然复合钻头在难钻地层取得了理想的效果，但是，其理论基础以及设计技术相较牙轮钻头以及PDC钻头还很不成熟。[0003]