一种以切削方式破岩的轮式钻头.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101886522A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101886522101886522A(43)申请公布日2010.11.17(21)申请号201010229375.7(22)申请日2010.07.16(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)发明人杨迎新陈炼林敏裴竹任海涛(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人钱成岑吴彦峰(51)Int.Cl.E21B10/12(2006.01)E21B10/16(2006.01)E21B10/52(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图13页(54)发明名称一种以切削方式破岩的轮式钻头(57)摘要本发明公开了一种以切削方式破岩的轮式钻头，包括钻头本体(1)、转轮(2)，所述钻头本体(1)上具有轮掌(3)，所述转轮(2)安装在所述轮掌(3)的轴颈(6)上，与轮掌(3)形成转动连接，在所述转轮(2)上布置有外排切削齿圈(4)，所述转轮(2)的偏移角α的范围是20°≤|α|≤90°。本发明的切削齿以交替刮切的形式破岩，破岩效率高，磨损均匀，冷却效果好，齿的寿命长，轴承工作条件好，钻头使用寿命长。CN108652ACN101886522ACCNN110188652201886523A权利要求书1/1页1.一种以切削方式破岩的轮式钻头，包括钻头本体(1)、转轮(2)，所述钻头本体(1)上具有轮掌(3)，所述转轮(2)安装在所述轮掌(3)的轴颈(6)上，与轮掌(3)形成转动连接，在所述转轮(2)上布置有外排切削齿圈(4)，其特征在于：所述转轮(2)的偏移角α的范围是20°≤|α|≤90°。2.根据权利要求1所述的一种以切削方式破岩的轮式钻头，其特征在于：在所述转轮(2)上设置有内侧切削齿圈(5)。3.根据权利要求1或2所述的一种以切削方式破岩的轮式钻头，其特征在于：所述外排切削齿圈(4)以及内侧切削齿圈(5)中的切削齿为聚晶金刚石复合片、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。4.根据权利要求1所述的一种以切削方式破岩的轮式钻头，其特征在于：所述钻头本体(1)上具有1-6组由所述转轮(2)及轮掌(3)所构成的切削单元。5.根据权利要求4所述的一种以切削方式破岩的轮式钻头，其特征在于：所述切削单元为2组，在至少1组所述切削单元中的转轮(2)上设置有所述内侧切削齿圈(5)。6.根据权利要求4所述的一种以切削方式破岩的轮式钻头，其特征在于：所述切削单元为3组，在至少1组所述切削单元中的转轮(2)上设置有所述内侧切削齿圈(5)。7.根据权利要求1所述的一种以切削方式破岩的轮式钻头，其特征在于：所述转轮(2)的偏移角α的范围是30°≤|α|＜90°。8.根据权利要求7所述的一种以切削方式破岩的轮式钻头，其特征在于：所述转轮(2)的偏移角α的范围是40°≤|α|≤85°。9.根据权利要求3所述的一种以切削方式破岩的轮式钻头，其特征在于：所述外排切削齿圈(4)以及内侧切削齿圈(5)中的切削齿为聚晶金刚石复合片。10.根据权利要求8所述的一种以切削方式破岩的轮式钻头，其特征在于：所述转轮(2)的偏移角α为60°。2CCNN110188652201886523A说明书1/7页一种以切削方式破岩的轮式钻头技术领域[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，具体的讲涉及一种以切削方式破岩的轮式钻头。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(包括三牙轮钻头和单牙轮钻头)和PDC(聚晶金刚石复合片)钻头。[0003]三牙轮钻头主要以冲击压碎的形式破岩，三牙轮钻头的轮体速比(钻头旋转钻进时牙轮转速与钻头转速之比)均大于1，钻头旋转钻进时牙轮转速快，牙轮上的牙齿对井底岩石形成冲击压碎作用。岩石的抗压强度较抗剪强度和抗拉强度均要高得多，三牙轮钻头利用牙齿对岩石的冲压作用来破岩，能量利用率不高，破岩效率相对较低。特别是在深部地层钻进时，在高密度钻井液作用条件下井底的岩屑压持效应十分明显，牙齿难以压入地层并形成有效的破碎。轴承寿命低是制约三牙轮钻头使用寿命的主要因素之一。由于三牙轮钻头是以冲击压碎的形式破岩，轴承受到的冲击大，载荷幅值高，加之轴承转速相对较快，因此三牙轮钻头的轴承寿命较短。现有牙轮钻头的牙轮偏移角大多不超过5°，钻头在井底旋转钻进时，轮体速比高，牙轮绕牙掌轴颈的转动速度快，牙轮上的牙齿与井底岩石相接触的时间很短，牙齿在井底滑移的距离也很短，牙齿在井底岩石上冲压出一个个凹坑9，如图