一种复合式偏心单牙轮钻头.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(10)申请公布号CNCN103541660103541660A(43)申请公布日2014.01.29(21)申请号201310546331.0(22)申请日2013.11.07(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(72)发明人陈炼杨迎新任海涛林敏周春晓杨玮(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)权权利要求书1页利要求书1页说明书7页说明书7页附图6页附图6页(54)发明名称一种复合式偏心单牙轮钻头(57)摘要本发明公开了一种复合式偏心单牙轮钻头，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、牙轮、牙轮前固定切削结构，所述牙轮上布置有牙轮切削齿，所述牙轮前固定切削结构上布置有固定切削齿，所述钻头体上设置有轴颈，所述牙轮与所述轴颈形成转动连接，所述牙轮前固定切削结构与所述轴颈的前端固定连接，所述轴颈的轴线与钻头的轴线存在偏移S，S的取值范围是0＜|S|≤d/3，d为钻头外径。本发明的目的是提供一种复合式偏心单牙轮钻头，在提高钻头破岩效率的同时，能改善钻头的水力情况，增加钻头使用寿命。CN103541660ACN103546ACN103541660A权利要求书1/1页1.一种复合式偏心单牙轮钻头，包括钻头体（1）、牙轮（2）、牙轮前固定切削结构（3），所述牙轮（2）上布置有牙轮切削齿（5），所述牙轮前固定切削结构（3）上布置有固定切削齿（6），所述钻头体（1）上设置有轴颈（4），所述牙轮（2）与所述轴颈（4）形成转动连接，其特征在于：所述牙轮前固定切削结构（3）与所述轴颈（4）的前端固定连接，所述轴颈（4）的轴线与钻头的轴线存在偏移S，S的取值范围是0＜|S|≤d/3，d为钻头外径。2.根据权利要求1所述的一种复合式偏心单牙轮钻头，其特征在于：在所述钻头体（1）上相对轴颈（4）的轴线偏移的反向的180°区域内设置有止推块（11）。3.根据权利要求1所述的一种复合式偏心单牙轮钻头，其特征在于：所述牙轮（2）的轴倾角α的范围是45°＜α≤90°。4.根据权利要求1或2所述的一种复合式偏心单牙轮钻头，其特征在于：所述牙轮前固定切削结构（3）上设置有内锥（31）。5.根据权利要求1所述的一种复合式偏心单牙轮钻头，其特征在于：所述牙轮前固定切削结构（3）及轴颈（4）内设置有与钻头体内的内流道相连通的喷嘴孔（32）。6.根据权利要求1所述的一种复合式偏心单牙轮钻头，其特征在于：所述牙轮前固定切削结构（3）的切削轮廓面为球冠面或近似球冠面。7.根据权利要求1所述的一种复合式偏心单牙轮钻头，其特征在于：所述钻头体上设置有切削齿（7）。8.根据权利要求1或6所述的一种复合式偏心单牙轮钻头，其特征在于：所述牙轮（2）上的牙轮切削齿（5）、牙轮前固定切削结构（3）上的固定切削齿（6）为PDC齿。9.根据权利要求7所述的一种复合式偏心单牙轮钻头，其特征在于：所述钻头体上的切削齿（7）为PDC齿。2CN103541660A说明书1/7页一种复合式偏心单牙轮钻头[0001]技术领域[0002]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，具体的讲涉及一种复合式偏心单牙轮钻头。背景技术[0003]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。[0004]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。[0005]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对岩石的挤压刮切作用破岩，牙轮上的牙齿在井底以网状形式刮切岩石。单牙轮钻头的牙轮与井底的接触为满眼接触，单牙轮钻头为满眼钻头。单牙轮钻头牙轮上的牙齿一部分（牙轮前端）始终与井底接触破岩，一部分牙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7、图8的21）和交替接触区（如图7、图8的22）。[0006]对于恒接触区（牙轮前端）21的切削齿来讲，其寿命往往低于交替接触区22，因为恒接触区21的切削齿始终处于工作状态（如图7、图8），牙轮前端的转动不能给其上的切削齿带来轮换的效果。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，牙轮上的切削齿相对井底岩石的刮切方向