一种具有PDC组合齿的单牙轮钻头.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CN105804663A(43)申请公布日2016.07.27(21)申请号201610349072.6(51)Int.Cl.(22)申请日2016.05.24E21B10/50(2006.01)E21B10/16(2006.01)(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市金牛区二环路北一段申请人四川川石·克锐达金刚石钻头有限公司西南石油大学成都为一石油科技有限公司(72)发明人程文明陈炼杨迎新杨燕范晓勒(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权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种具有PDC组合齿的单牙轮钻头(57)摘要本发明公开了一种具有PDC组合齿的单牙轮钻头，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，包括钻头体和牙轮，牙轮与钻头体为转动连接，牙轮上设置有切削齿，牙轮上的切削齿至少有一颗为PDC组合齿，PDC组合齿由两颗PDC齿组合而成，PDC齿由本体和覆盖本体支撑面60％以上区域的聚晶金刚石层构成，两颗PDC齿的组合方式为聚晶金刚石层紧密贴合，并由外侧的两本体夹持呈四层夹心结构；PDC组合齿设置在牙轮上时，PDC组合齿的聚晶金刚石层贴合面的法线与牙轮上该PDC组合齿设置点处的牙轮轮廓曲面的法线的夹角在75-90°之间。本发明能够提高单牙轮钻头的破岩效率和使用寿命。CN105804663ACN105804663A权利要求书1/1页1.一种具有PDC组合齿的单牙轮钻头，包括钻头体和牙轮，牙轮与钻头体为转动连接，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PDC组合齿，PDC组合齿由两颗PDC齿组合而成，PDC齿由本体和覆盖本体支撑面60％以上区域的聚晶金刚石层构成，两颗PDC齿的组合方式为聚晶金刚石层紧密贴合，并由外侧的两本体夹持呈四层夹心结构，且靠近牙轮部分的厚度大于远离牙轮部分的厚度，最远离牙轮的尖端部分的两侧本体厚度均小于中间聚晶金刚石层厚度的2倍，固定于牙轮内的两侧本体厚度均大于中间聚晶金刚石层厚度的3倍；PDC组合齿的聚晶金刚石层贴合面的法线与牙轮上该PDC组合齿设置点处的牙轮轮廓曲面的法线的夹角在75-90°。2.如权利要求1所述的具有PDC组合齿的单牙轮钻头，其特征在于：PDC组合齿的聚晶金刚石层贴合面的法线与牙轮上该PDC组合齿设置点处的牙轮轮廓曲面的法线的夹角为90°。3.如权利要求1或2所述的具有PDC组合齿的单牙轮钻头，其特征在于：PDC组合齿的聚晶金刚石层平面与过该PDC组合齿设置点的轴平面之间的夹角在45-90°。4.如权利要求3所述的具有PDC组合齿的单牙轮钻头，其特征在于：PDC组合齿的聚晶金刚石层平面与过该PDC组合齿设置点的轴平面之间的夹角在60-90°。5.如权利要求4所述的具有PDC组合齿的单牙轮钻头，其特征在于：PDC组合齿的聚晶金刚石层平面与过该PDC组合齿设置点的轴平面垂直。6.如权利要求1所述的具有PDC组合齿的单牙轮钻头，其特征在于：PDC组合齿设置在牙轮的恒接触区上。7.如权利要求1所述的具有PDC组合齿的单牙轮钻头，其特征在于：PDC组合齿设置在牙轮的交替接触区上。8.如权利要求1所述的具有PDC组合齿的单牙轮钻头，其特征在于：PDC组合齿的两侧本体的外侧被斜切，形成上窄下宽的楔形结构的PDC组合齿。9.如权利要求1所述的具有PDC组合齿的单牙轮钻头，其特征在于：PDC组合齿的两侧本体的外侧被内凹曲线切除，形成上窄下宽结构的PDC组合齿。10.如权利要求9所述的具有PDC组合齿的单牙轮钻头，其特征在于：PDC组合齿的两侧本体被多段曲线组合而成或由曲线和直线组合而成的内凹曲线切除，形成上窄下宽结构的PDC组合齿。2CN105804663A说明书1/6页一种具有PDC组合齿的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，具体的讲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