旋转齿单牙轮钻头.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CN106639887A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201611055703.X(22)申请日2016.11.25(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号申请人成都为一石油科技有限公司(72)发明人陈炼杨迎新谢宗亮任海涛杨立源(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人管高峰钱成岑(51)Int.Cl.E21B10/16(2006.01)E21B10/50(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图7页(54)发明名称旋转齿单牙轮钻头(57)摘要本发明公开了一种旋转齿单牙轮钻头，属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探设备技术领域，包括钻头体，以及转动连接于钻头体上的牙轮，牙轮上设置有切削齿，牙轮上的切削齿至少有一颗为旋转齿，旋转齿与牙轮形成转动连接，旋转齿的前切削面或旋转齿的前切削面的几何中心相对旋转齿的旋转轴线偏移，且旋转齿的后切削面或后切削面的几何中心在前切削面的偏移方同侧，前切削面相对后切削面靠近旋转齿的旋转轴线，并能绕旋转轴线在牙轮上旋转。本发明解决现有技术牙轮钻头无法采用复合齿(例如PDC齿)的问题，同时其采用与现有技术一致的切削齿(如硬质合金齿)时，切削齿的磨损及磨损钝化速度也均更好。CN106639887ACN106639887A权利要求书1/1页1.一种旋转齿单牙轮钻头，包括钻头体，以及转动连接于钻头体上的牙轮，牙轮上设置有切削齿，其特征在于：牙轮上的切削齿至少有一颗为旋转齿，旋转齿与牙轮形成转动连接，旋转齿的前切削面或旋转齿的前切削面的几何中心相对旋转齿的旋转轴线偏移，且旋转齿的后切削面或后切削面的几何中心在前切削面的偏移方同侧，前切削面相对后切削面靠近旋转齿的旋转轴线，并能绕旋转轴线在牙轮上旋转。2.如权利要求1所述的旋转齿单牙轮钻头，其特征在于：旋转齿包括与牙轮转动连接的旋转轴，以及固定在旋转轴上的切削元件，切削元件选自聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石复合齿、热稳定聚晶金刚石复合齿、孕镶金刚石齿、立方碳化硼、陶瓷齿、或聚晶金刚石与孕镶金刚石相复合而成的复合齿中的一种或多种，且切削元件为聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石复合齿、或聚晶金刚石与孕镶金刚石相复合而成的复合齿时，其切削齿的聚晶金刚石层的前端面为前切削面。3.如权利要求1所述的旋转齿单牙轮钻头，其特征在于：旋转齿的前切削面或旋转齿的前切削面的几何中心相对旋转齿的旋转轴线的偏移距大于旋转齿的旋转轴半径的八分之一，小于旋转轴半径的两倍。4.如权利要求1或3所述的旋转齿单牙轮钻头，其特征在于：旋转齿的前切削面或旋转齿的前切削面的几何中心相对旋转齿的旋转轴线的偏移距在1～32mm之间。5.如权利要求2所述的旋转齿单牙轮钻头，其特征在于：旋转齿上的切削元件为1-6个。6.如权利要求1所述的旋转齿单牙轮钻头，其特征在于：旋转齿设置在牙轮的恒接触区或交替接触区上。7.如权利要求1所述的旋转齿单牙轮钻头，其特征在于：旋转齿的前切削面的过几何中心的法线与其旋转轴线相交。8.如权利要求1或2所述的旋转齿单牙轮钻头，其特征在于：旋转齿的旋转轴与牙轮之间设置有限制旋转齿在旋转轴线方向上的运动的锁紧结构。9.如权利要求8所述的旋转齿单牙轮钻头，其特征在于：旋转齿的旋转轴与牙轮之间采用滚珠锁紧。10.如权利要求1或2所述的旋转齿单牙轮钻头，其特征在于：旋转齿的旋转轴与牙轮之间设置有密封结构。2CN106639887A说明书1/6页旋转齿单牙轮钻头技术领域[0001]本发明属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探设备技术领域，尤其涉及一种单牙轮钻头。背景技术[0002]钻头是钻井工程中用以破碎岩石、形成井筒的破岩工具。现今钻井工程中所使用的钻头主要有牙轮钻头和PDC(聚晶金刚石复合片)钻头。[0003]牙轮钻头上的牙轮通过轴承系统与钻头体形成转动连接，钻头工作时，钻头体旋转带动牙轮绕钻头轴线转动的同时，牙轮还会绕自身的轴线转动，牙轮上的切削齿在上述两种运动的合成下作复杂的复合运动，牙轮钻头属非固定切削齿钻头。[0004]单牙轮钻头是牙轮钻头中的一种，是钻井工程中使用的主要破岩工具之一，特别是在深井超深井的小井眼钻井中发挥着重要的作用。单牙轮钻头主要利用牙轮上的牙齿(切削齿)对岩石的挤压刮切作用破岩，牙轮上的切削齿在井底以网状形式刮切岩石。单牙轮钻头牙轮上的切削齿一部分(牙轮前端)始终与井底接触破岩，一部分切削齿轮换与井底接触破岩,这就把单牙轮钻头的牙轮分成了恒接触区(牙轮前端，如图9的附图标记21)和交替接触区(如图9的附图标记22)。[0005]单牙轮钻头钻进过程中牙轮绕钻头轴线旋转的同时还