一种复合式单牙轮钻头.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102022084A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102022084A(43)申请公布日2011.04.20(21)申请号201010614370.6(22)申请日2010.12.30(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)发明人陈炼杨迎新林敏任海涛(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人徐宏吴彦峰(51)Int.Cl.E21B10/08(2006.01)E21B10/50(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图7页(54)发明名称一种复合式单牙轮钻头(57)摘要本发明公开了一种复合式单牙轮钻头，包括钻头体（1）、牙轮（2）、牙轮尖（3），所述牙轮（2）与牙轮尖（3）上布置有切削齿（5），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，所述牙轮尖（3）与所述轴颈（4）的前端固定连接。本发明由固定切削结构和非固定切削结构复合而成的单牙轮钻头，提高钻头的破岩效率和切削齿的寿命。CN10284ACCNN102022084102022098AA权利要求书1/1页1.一种复合式单牙轮钻头，包括钻头体（1）、牙轮（2）、牙轮尖（3），所述牙轮（2）与牙轮尖（3）上布置有切削齿（5），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：所述牙轮尖（3）与所述轴颈（4）的前端固定连接。2.根据权利要求1所述的一种复合式单牙轮钻头，其特征在于：所述牙轮尖（3）上的所述切削齿（5）为聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石复合齿、热稳定聚晶金刚石切削齿、天然金刚石切削齿、孕镶金刚石切削齿、硬质合金切削齿、立方氮化硼切削齿、陶瓷切削齿、包含金刚石或立方氮化硼的切削齿。3.根据权利要求1或2所述的一种复合式单牙轮钻头，其特征在于：所述牙轮（2）与牙轮尖（3）的组合为球形轮廓结构。4.根据权利要求1或2所述的一种复合式单牙轮钻头，其特征在于：所述轴颈（4）与牙轮（2）之间设置有滚珠（4a）。2CCNN102022084102022098AA说明书1/3页一种复合式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，具体的讲涉及一种复合式单牙轮钻头。[0002]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。单牙轮钻头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。[0004]单牙轮钻头主要利用牙轮上的牙齿对岩石的挤压切削作用破岩。现有单牙轮钻头均属非固定切削齿钻头，钻头旋转时牙轮绕轴颈转动，牙轮上的牙齿在井底以网状形式刮切破岩。单牙轮钻头牙轮上的牙齿一部分（牙轮尖部分）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（牙轮尖部分）、交替接触区和不接触区。[0005]对于恒接触区（牙轮尖部分）的切削齿来讲，其寿命往往低于交替接触区和不接触区，因为恒接触区的切削齿始终处于工作状态，牙轮尖部分的转动不能给其切削齿带来轮换的效果。同时由于单牙轮钻头主要以网状刮切形式破岩，钻头钻进过程中牙轮上的切削齿相对井底岩石的刮切方向在不断的变化，这使单牙轮钻头上无法应用极适合于以刮切形式破岩的聚晶金刚石复合片（PDC齿）。原因在于聚晶金刚石复合片（PDC齿）是由基体和聚晶金刚石层两部分组成，对岩石起主要刮削效果的是聚晶金刚石层，如果PDC齿在工作过程中受力方向变化幅度过大，或者受到反向作用力，很容易造成聚晶金刚石层的崩裂，严重降低PDC齿的工作寿命。[0006]因此，现有单牙轮钻头上的切削齿一般为硬质合金齿。单牙轮钻头在井底工作时，牙轮上的牙齿磨损不均匀，其恒接触区（牙轮尖部分）的切削齿磨损较快、最严重，这使钻头机械钻速下降，钻头寿命降低。发明内容[0007]本发明的目的是提供一种由固定切削结构和非固定切削结构复合而成的单牙轮钻头，提高钻头的破岩效率和切削齿的寿命。[0008]本发明的技术方案如下：一种复合式单牙轮钻头，包括钻头体、牙轮、牙轮尖，所述牙轮与牙轮尖上布置有切削齿，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，所述牙轮尖与所述轴颈的前端固定连接。[0009]采用上述结构充分利用了单牙轮钻头钻进的运动特性，将传统一体结构的牙轮体，设置成固定不转的牙轮尖部分及可转动的牙轮部分，将并不能实现切削齿替换工作的牙轮尖部分固定，能有效提高其吃入岩石的能力，提高钻头的整体破岩效率。3CCNN102022084102022098AA说明书2/3页[0010]所述牙轮尖上的所述切削齿为聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石复合齿、热稳定聚