[實用新型]一種鑲齒牙輪混合鉆頭

有效

• 申請號: 201220703218.X
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN202990860U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 樊孝兵;劉強;程永;宋滿華
• 申請（專利權）人: 江漢石油鉆頭股份有限公司
• 主分類號: E21B10/12
• 分類號: E21B10/12;E21B10/16;E21B10/43
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本實用新型涉及到一種用于石油、天然氣和地質鉆井用的鑲齒牙輪混合鉆頭，該鉆頭適用于在硬地層和夾層地層的鉆井。

背景技術

在現有技術中，當鉆井遇到硬地層時，常用的PDC金剛石鉆頭主要是通過刮削運動方式來實現井下鉆進，金剛石鉆頭的鼻部和肩部上主要的切削元件很難有效吃入井底巖石，金剛石鉆頭的機械鉆速將變得非常緩慢；而牙輪鉆頭以沖擊壓碎方式破碎巖石，容易使巖石產生較深的破碎齒坑，但由于地層硬，不能使巖石產生體積破碎，牙輪鉆頭的機械鉆速也很慢。另一方面，當鉆頭遇到一些軟硬夾層較多的地層時，PDC金剛石鉆頭的切削元件極易受到沖擊破損，為了應對這種情況，中國專利文獻CN200880016630.0公開了由牙輪鉆頭和PDC金剛石鉆頭組合而成的混合鉆頭，該混合鉆頭雖有較強的綜合性能，但牙輪和金剛石鉆頭的布齒結構還不盡合理，由于牙輪鉆頭特有沖擊壓碎的破巖機理，牙輪旋轉產生的沖擊載荷易導致金剛石鉆頭部分的切削元件固定切削齒破碎，從而導致鉆頭機械鉆速的降低。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足而提供一種鑲齒牙輪混合鉆頭，它不僅綜合性能強，能對井底巖石進行有效地預破碎，使得固定切削齒能有效吃入巖石，而且牙輪和刀翼固定切削齒的布齒結構合理，能減少對鉆頭固定切削齒的沖擊，從而提高鉆頭的切削效率和機械鉆速。

本實用新型為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

包括有鉆頭體，鉆頭體上設置刀翼和噴嘴，刀翼從內至外劃分為內錐、鼻部、肩部和保徑段，刀翼上安設有固定切削齒，牙掌安設于刀翼之間，牙掌上端與鉆頭體相聯成一體，牙掌的下端安設有牙輪，其特征在于所述的牙輪為鑲齒牙輪，所述的牙輪的切削齒對應位于刀翼的鼻部和肩部，所述的牙輪切削齒的最外輪廓包羅線在所述的固定切削齒的最外輪廓包羅線之外。

按上述方案，所述的牙輪切削齒的最外輪廓包羅線與固定切削齒的最外輪廓包羅線之間的距離為0.3~1.3毫米。

按上述方案，所述的刀翼為2~4個，所述的牙輪為2~4個。

按上述方案，所述的刀翼為3個，所述的牙輪為3個，牙輪和刀翼相互交錯安設?。

按上述方案，所述的牙輪為球形或錐球形。

按上述方案，所述的牙輪切削齒為硬質合金齒，或硬質合金和聚晶金剛石復合齒。

按上述方案，所述的牙輪的旋轉軸線與鉆頭體的旋轉軸線成30°~70°的夾角。

按上述方案，所述的固定切削齒為金剛石復合片。

本實用新型的有益效果在于：1、將牙輪鉆頭的沖擊壓入和金剛石鉆頭的刮削運動相有機結合，實現井底預破碎，保證金剛石切削齒有效吃入巖石，消除鉆頭在一些特殊地層發生粘滑現象；2、通過對牙輪和刀翼固定切削齒的合理布齒，能降低固定切削齒的沖擊載荷，減少固定切削齒沖擊破損的幾率，從而提高鉆頭切削效率和機械鉆速。

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例倒立時的立體圖。

圖2為本實用新型一個實施例倒立時的俯視圖。

圖3為牙輪切削齒與固定切削齒的最外輪廓包羅線的投影圖。

具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施例。

包括有鉆頭體1，鉆頭體上設置3個刀翼2和噴嘴7，刀翼2從內至外劃分為內錐、鼻部、肩部和保徑段；刀翼各部位上安設有固定切削齒3，固定切削齒為金剛石復合片；在各刀翼之間安設有牙掌4，牙掌上端與鉆頭體焊接成一體，牙掌的下端設置軸頸，牙輪套裝在軸頸上并通過鋼珠軸向鎖定，5，牙輪和刀翼相互交錯安設[fxb2]?；所述的牙輪為鑲齒牙輪，牙輪5上安設有牙輪切削齒6，牙輪切削齒6對應位于刀翼的鼻部和肩部，所述的牙輪為球形，所述的牙輪切削齒為硬質合金和聚晶金剛石復合齒；所述的牙輪切削齒的最外輪廓包羅線12在所述的刀翼固定切削齒的最外輪廓包羅線11之外，牙輪切削齒的最外輪廓包羅線12與固定切削齒的最外輪廓包羅線11之間的距離D為0.5~1.0毫米。所述的牙輪的旋轉軸線9與鉆頭體的旋轉軸線8的夾角????????????????????????????????????????????????為45°-60°。