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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CN107905737A(43)申请公布日2018.04.13(21)申请号201711396639.6(22)申请日2017.12.21(71)申请人中石化江钻石油机械有限公司地址430223湖北省武汉市东湖新技术开发区庙山小区华工园一路5号申请人中石化石油机械股份有限公司(72)发明人涂关富刘强刘晓波江诗贵(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人胡建平(51)Int.Cl.E21B10/46(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种三级切削镶齿牙轮混合钻头(57)摘要本发明涉及一种三级切削镶齿牙轮混合钻头,包括有钻头体,刀翼和牙轮,其特征在于所述刀翼上内锥、鼻部和肩部的所有固定切削齿分别组成两组对应的固定切削齿,并形成两条至少在鼻部和肩部相间隔的固定切削齿切削轮廓包络线,两条固定切削齿切削轮廓包络线在鼻部和肩部高低间隔,构成固定切削齿的两级切削;所述牙轮的切削齿切削位主要对应于刀翼的鼻部和肩部,牙轮切削齿的全部或部分所形成的牙轮切削齿最外切削轮廓包络线高于最外固定切削齿切削轮廓包络线,构成第三级切削。本发明能有效提高在硬塑性地层的机械钻速,并保持和延长混合钻头的使用寿命,进一步扩大了混合钻头的地层适应性。CN107905737ACN107905737A权利要求书1/1页1.一种三级切削镶齿牙轮混合钻头,包括有钻头体,钻头体上设置刀翼和喷嘴,刀翼从内至外划分为内锥、鼻部、肩部和保径段,刀翼上沿内锥、鼻部、肩部和保径段安设固定切削齿,在至少两对相邻的刀翼间安设有牙掌,牙掌上端与钻头体相联成一体,牙掌的下端安设有牙轮,其特征在于所述刀翼上内锥、鼻部和肩部的固定切削齿由内到外排列布设,覆盖整个井底,形成固定切削齿的切削轮廓包络线,所述刀翼上内锥、鼻部和肩部的所有固定切削齿分别组成两组对应的固定切削齿,并形成两条至少在鼻部和肩部相间隔的固定切削齿切削轮廓包络线,两条固定切削齿切削轮廓包络线在鼻部和肩部高低间隔,构成固定切削齿的两级切削;所述牙轮为镶齿牙轮,所述牙轮的切削齿切削位主要对应于刀翼的鼻部和肩部,所述牙轮切削齿的全部或部分所形成的牙轮切削齿最外切削轮廓包络线高于最外固定切削齿切削轮廓包络线,构成第三级切削。2.按权利要求1所述的三级切削镶齿牙轮混合钻头,其特征在于所述的牙轮切削齿最外切削轮廓包罗线高于最外固定切削齿切削轮廓包络线的间距为0.5~2mm。3.按权利要求1或2所述的三级切削镶齿牙轮混合钻头,其特征在于所述的牙轮切削齿的最外切削轮廓包罗线与最外固定切削齿的切削轮廓包罗线平行间隔。4.按权利要求1或2所述的三级切削镶齿牙轮混合钻头,其特征在于所有牙轮切削齿分别组成两组对应的牙轮切削齿,并形成两条相间隔的牙轮切削齿切削轮廓包络线,其中一部分牙轮切削齿形成牙轮切削齿最外切削轮廓包络线,另一部分牙轮切削齿形成牙轮切削齿次级切削轮廓包络线,最外切削轮廓包络线高于次级切削轮廓包络线,间距为0.5~2mm。5.按权利要求1或2所述的三级切削镶齿牙轮混合钻头,其特征在于所述的两条固定切削齿切削轮廓包络线在内锥部位高低间隔。6.按权利要求1或2所述的三级切削镶齿牙轮混合钻头,其特征在于所述的两条相间隔的固定切削齿切削轮廓包络线相差间距为0.2~2mm。7.按权利要求1或2所述的三级切削镶齿牙轮混合钻头,其特征在于各个刀翼上的所有固定切削齿回转半径各不相同,即每个刀翼的布齿结构各不相同,每颗切削齿在井底的切削轨迹各不相同。8.按权利要求7所述的三级切削镶齿牙轮混合钻头,其特征在于所述牙轮的切削齿在切削轨迹的最低点时齿中心线与刀翼上对应各固定切削齿的齿中心线重合或相近。9.按权利要求1或2所述的三级切削镶齿牙轮混合钻头,其特征在于所述的刀翼为2~6个,所述的牙轮的为2~4个,且牙轮个数等于或少于刀翼数。10.按权利要求1或2所述的三级切削镶齿牙轮混合钻头,其特征在于所述的牙轮切削齿为硬质合金齿,或硬质合金和聚晶金刚石复合齿;所述的固定切削齿为金刚石复合片。2CN107905737A说明书1/3页一种三级切削镶齿牙轮混合钻头技术领域[0001]本发明涉及到一种用于石油、天然气和地质钻井用的三级切削镶齿牙轮混合钻头,该钻头适用于在夹层、硬地层、硬塑性地层的钻进。背景技术[0002]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,牙轮钻头的机械钻速也很慢。另一方面,当钻头遇到一些