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(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103132911A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103132911103132911A(43)申请公布日2013.06.05(21)申请号201310063619.2(22)申请日2013.02.28(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)发明人杨迎新陈炼任海涛林敏牛世伟姚峰周春晓(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)权权利要求书1页利要求书1页说明书11页说明书11页附图17页附图17页(54)发明名称一种盘式镶齿牙轮钻头(57)摘要本发明公开了一种盘式镶齿牙轮钻头,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,具体的讲涉及一种牙轮钻头。包括钻头体、至少一个牙轮,所述牙轮上镶固有横镶牙齿,且横镶牙齿的齿顶偏转角α的取值范围是70°≤|α|≤90°,横镶牙齿的镶固部分的横断面轮廓为非圆形。本发明提出一种新的结构形式,该结构形式下的牙齿以滚动碾压、劈裂的方式作用于井底岩石,尤其对于硬脆性地层、硬研磨性地层的钻进具有独特优势,在保证钻头较高破岩效率的同时,延长钻头牙齿和轴承的寿命,进而延长钻头使用寿命。CN103132911ACN10329ACN103132911A权利要求书1/1页1.一种盘式镶齿牙轮钻头,包括钻头体(1)、至少一个牙轮(2),其特征在于:所述牙轮(2)上镶固有横镶牙齿(3),且横镶牙齿(3)的齿顶偏转角α的取值范围是70°≤|α|≤90°,横镶牙齿的镶固部分(31)的横断面轮廓为非圆形。2.如权利要求1所述的盘式镶齿牙轮钻头,其特征在于:所述钻头体(1)上的至少一个牙轮(2)上至少有1个齿圈上,所述横镶牙齿(3)数目占所在齿圈牙齿数的比率至少为50%,且横镶牙齿(3)的4分齿顶宽度不小于牙齿镶固部分(31)的宽度。3.如权利要求1所述的盘式镶齿牙轮钻头,其特征在于:所述横镶牙齿(3)的镶固部分(31)的柱面上设置有平行于牙齿的轴线的齿状直条,且横镶牙齿(3)通过镶固部分(31)柱面上的齿状直条嵌入牙轮(2)齿孔壁的方式,或齿状直条与牙轮(2)齿孔形成多点接触式的过盈配合方式镶固于牙轮(2)的齿孔内。4.如权利要求1所述的盘式镶齿牙轮钻头,其特征在于:所述牙轮(2)上的不同齿圈的横镶牙齿(3)全部或部分交错布置。5.如权利要求1所述的盘式镶齿牙轮钻头,其特征在于:至少有一个所述牙轮(2)上至少有一圈齿均为横镶牙齿(3),且该圈横镶牙齿(3)的齿顶偏转角α取相反值交错布置。6.如权利要求1所述的盘式镶齿牙轮钻头,其特征在于:所述横镶牙齿(3)的4分齿顶宽度大于等于镶固部分(31)的长度。7.如权利要求1至6中任一权利要求中所述的盘式镶齿牙轮钻头,其特征在于:所述牙轮(2)上的横镶牙齿(3)的4分齿顶厚度不大于牙齿镶固部分(31)宽度的25%。8.如权利要求1至6中任一权利要求中所述的盘式镶齿牙轮钻头,其特征在于:所述钻头体(1)上的每个牙轮(2)的偏移值不大于钻头直径的1.5%。9.如权利要求7或8所述的盘式镶齿牙轮钻头,其特征在于:所述钻头体(1)上至少有50%的齿圈采用横镶牙齿(3),横镶牙齿(3)的齿顶偏转角α的取值范围是85°≤|α|≤90°,且钻头体(1)上牙轮(2)的偏移值不大于钻头直径的0.5%。10.如权利要求9所述的盘式镶齿牙轮钻头,其特征在于:所述横镶牙齿(3)沿齿顶厚方向上的两个侧面为内凹曲面,且牙齿的4分齿顶宽度不小于牙齿镶固部分(31)宽度、4分齿顶厚度不大于牙齿镶固部分(31)宽度的25%。2CN103132911A说明书1/11页一种盘式镶齿牙轮钻头技术领域[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。目前钻井工程中所使用的三牙轮钻头包括钢齿钻头(又称铣齿钻头)和硬质合金齿钻头(又称镶齿钻头)。钢齿钻头是在牙轮坯体上直接铣出切削齿,齿的强度较低、耐磨性较差,一般用于软地层;镶齿钻头在牙轮体预留的齿孔内镶固硬质合金牙齿(以下简称硬质合金齿或牙齿),硬质合金齿的硬度和耐磨性明显优于钢齿,一般用于较硬地层。三牙轮钻头主要以冲击压碎的形式破岩,即牙齿通过对岩石的冲击、挤压和伴有少量的滑移刮切来破碎岩石,其缺点是能量利用率不高,破岩效率较低,且钻头工作过程中,轴承受到的冲击大,动载系数大。在结构形式上,为了满足镶齿牙轮钻头冲压破碎破岩工作方式的需要,现有钻头采用了以下三个技术手