一种具有旋转齿的复合钻头.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CN106401484A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201611049383.7(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(51)Int.Cl.E21B10/00(2006.01)E21B10/50(2006.01)E21B10/20(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图10页(54)发明名称一种具有旋转齿的复合钻头(57)摘要本发明公开了一种具有旋转齿的复合钻头，包括钻头体、固定切削结构和牙轮，固定切削结构上设置有固定切削齿，牙轮与钻头体为转动连接，牙轮能相对钻头体转动，钻头体上设有至少一个牙轮，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上无法采用复合齿（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。CN106401484ACN106401484A权利要求书1/1页1.一种具有旋转齿的复合钻头，包括钻头体、固定切削结构和牙轮，固定切削结构上设置有固定切削齿，牙轮与钻头体为转动连接，牙轮能相对钻头体转动，牙轮上设置有切削齿，其特征在于：钻头体上设有至少一个牙轮，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.根据权利要求1所述的具有旋转齿的复合钻头，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.根据权利要求1所述的具有旋转齿的复合钻头，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.根据权利要求1或3所述的具有旋转齿的复合钻头，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.根据权利要求1所述的具有旋转齿的复合钻头，其特征在于：旋转齿上的切削元件为1-6个。6.根据权利要求1所述的具有旋转齿的复合钻头，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。7.根据权利要求1所述的具有旋转齿的复合钻头，其特征在于：旋转齿设置在钻头体的固定切削结构上。8.根据权利要求1或2所述的具有旋转齿的复合钻头，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.根据权利要求8所述的具有旋转齿的复合钻头，其特征在于：旋转齿的旋转轴与牙轮之间采用滚珠锁紧。10.根据权利要求1或2所述的具有旋转齿的复合钻头，其特征在于：旋转齿的旋转轴与牙轮之间设置有密封结构。2CN106401484A说明书1/6页一种具有旋转齿的复合钻头技术领域[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，尤其涉及一种复合钻头。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]PDC钻头上的切削齿固接在钻头体上，切削齿与钻头体相对固定，PDC钻头属固定切削结构钻头。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结构钻头。[0004]钻头体上同时具有固定切削结构和牙轮结构（非固定切削结构）的复合钻头是近年来逐渐兴起并推广应用的新型破岩工具。复合钻头钻进过程中，牙轮绕钻头轴线旋转的同时还绕自身的轴线自转，牙轮上的切削齿在复杂的复合运动下与井底岩石互作用。牙轮切削齿破岩的过程中，切削齿相对岩石的作用方向在不断