专利名称：一种镶齿牙轮混合钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种用于石油、天然气和地质钻井用的镶齿牙轮混合钻头，该钻头适用于在硬地层和夹层地层的钻井。
背景技术：
在现有技术中，当钻井遇到硬地层时，常用的PDC金刚石钻头主要是通过刮削运动方式来实现井下钻进，金刚石钻头的鼻部和肩部上主要的切削元件很难有效吃入井底岩石，金刚石钻头的机械钻速将变得非常缓慢；而牙轮钻头以冲击压碎方式破碎岩石，容易使岩石产生较深的破碎齿坑，但由于地层硬，不能使岩石产生体积破碎，牙轮钻头的机械钻速也很慢。另一方面，当钻头遇到一些软硬夹层较多的地层时，PDC金刚石钻头的切削元件极易受到冲击破损，为了应对这种情况，中国专利文献CN200880016630.0公开了由牙轮钻头和PDC金刚石钻头组合而成的混合钻头，该混合钻头虽有较强的综合性能，但牙轮和金刚石钻头的布齿结构还不尽合理，由于牙轮钻头特有冲击压碎的破岩机理，牙轮旋转产生的冲击载荷易导致金刚石钻头部分的切削元件固定切削齿破碎，从而导致钻头机械钻速的降低。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种镶齿牙轮混合钻头，它不仅综合性能强，能对井底岩石进行有效地预破碎，使得固定切削齿能有效吃入岩石，而且牙轮和刀翼固定切削齿的布齿结构合理，能减少对钻头固定切削齿的冲击，从而提闻钻头的切削效率和机械钻速。本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:包括有钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼从内至外划分为内锥、鼻部、肩部和保径段，刀翼上安设有固定切削齿，牙掌安设于刀翼之间，牙掌上端与钻头体相联成一体，牙掌的下端安设有牙轮，其特征在于所述的牙轮为镶齿牙轮，所述的牙轮的切削齿对应位于刀翼的鼻部和肩部，所述的牙轮切削齿的最外轮廓包罗线在所述的固定切削齿的最外轮廓包罗线之外。按上述方案，所述的牙轮切削齿的最外轮廓包罗线与固定切削齿的最外轮廓包罗线之间的距离为0.3^1.3毫米。按上述方案，所述的刀翼为2 4个，所述的牙轮为2 4个。按上述方案，所述的刀翼为3个，所述的牙轮为3个，牙轮和刀翼相互交错安设。按上述方案，所述的牙轮为球形或锥球形。按上述方案,所述的牙轮切削齿为硬质合金齿,或硬质合金和聚晶金刚石复合齿。按上述方案，所述的牙轮的旋转轴线与钻头体的旋转轴线成30° 70°的夹角。
按上述方案，所述的固定切削齿为金刚石复合片。本实用新型的有益效果在于:1、将牙轮钻头的冲击压入和金刚石钻头的刮削运动相有机结合，实现井底预破碎，保证金刚石切削齿有效吃入岩石，消除钻头在一些特殊地层发生粘滑现象；2、通过对牙轮和刀翼固定切削齿的合理布齿，能降低固定切削齿的冲击载荷，减少固定切削齿冲击破损的几率，从而提高钻头切削效率和机械钻速。
图1为本实用新型一个实施例倒立时的立体图。图2为本实用新型一个实施例倒立时的俯视图。图3为牙轮切削齿与固定切削齿的最外轮廓包罗线的投影图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。包括有钻头体I,钻头体上设置3个刀翼2和喷嘴7，刀翼2从内至外划分为内锥、鼻部、肩部和保径段；刀翼各部位上安设有固定切削齿3，固定切削齿为金刚石复合片；在各刀翼之间安设有牙掌4，牙掌上端与钻头体焊接成一体，牙掌的下端设置轴颈，牙轮套装在轴颈上并通过钢珠轴向锁定，5，牙轮和刀翼相互交错安设[fxb2]；所述的牙轮为镶齿牙轮，牙轮5上安设有牙轮切削齿6，牙轮切削齿6对应位于刀翼的鼻部和肩部，所述的牙轮为球形，所述的牙轮切削齿为硬质合金和聚晶金刚石复合齿；所述的牙轮切削齿的最外轮廓包罗线12在所述的刀翼固定切削齿的最外轮廓包罗线11之外，牙轮切削齿的最外 轮廓包罗线12与固定切削齿的最外轮廓包罗线11之间的距离D为0.5^1.0毫米。所述的牙轮的旋转轴线9与钻头体的旋转轴线8的夹角 为 45° -60。。
权利要求1.一种镶齿牙轮混合钻头，包括有钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼从内至外划分为内锥、鼻部、肩部和保径段，刀翼上安设有固定切削齿，牙掌安设于刀翼之间，牙掌上端与钻头体相联成一体，牙掌的下端安设有牙轮，其特征在于所述的牙轮为镶齿牙轮，所述的牙轮的切削齿对应位于刀翼的鼻部和肩部，所述的牙轮切削齿的最外轮廓包罗线在所述的固定切削齿的最外轮廓包罗线之外。
2.按权利要求1所述的镶齿牙轮混合钻头，其特征在于所述的牙轮切削齿的最外轮廓包罗线与固定切削齿的最外轮廓包罗线之间的距离为0.3^1.3毫米。
3.按权利要求1或2所述的镶齿牙轮混合钻头，其特征在于所述的刀翼为2 4个。
4.按权利要求3所述的镶齿牙轮混合钻头，其特征在于所述的牙轮为2 4个。
5.按权利要求4所述的镶齿牙轮混合钻头，其特征在于所述的刀翼为3个，所述的牙轮为3个，牙轮和刀翼相互交错安设。
6.按权利要求1或2所述的镶齿牙轮混合钻头，其特征在于所述的牙轮为球形或锥球形。
7.按权利要求1或2所述的镶齿牙轮混合钻头，其特征在于所述的牙轮切削齿为硬质合金齿，或硬质合金和聚晶金刚石复合齿。
8.按权利要求1或2所述的镶齿牙轮混合钻头，其特征在于所述的牙轮的旋转轴线与钻头体的旋转轴线成30° 70°的夹角。
9.按权利要求1或2所述的镶齿牙轮混合钻头，其特征在于所述的固定切削齿为金刚石复合 片。
专利摘要本实用新型涉及到一种用于石油、天然气和地质钻井用的镶齿牙轮混合钻头，包括有钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼从内至外划分为内锥、鼻部、肩部和保径段，刀翼上安设有固定切削齿，牙掌安设于刀翼之间，牙掌上端与钻头体相联成一体，牙掌的下端安设有牙轮，其特征在于所述的牙轮为镶齿牙轮，所述的牙轮的切削齿对应位于刀翼的鼻部和肩部，所述的牙轮切削齿的最外轮廓包罗线在所述的固定切削齿的最外轮廓包罗线之外。本实用新型实现井底预破碎，保证金刚石切削齿有效吃入岩石，消除钻头在一些特殊地层发生粘滑现象；通过对牙轮和刀翼固定切削齿的合理布齿，能降低固定切削齿的冲击载荷，从而提高钻头切削效率和机械钻速。
文档编号E21B10/16GK202990860SQ201220703218
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者樊孝兵, 刘强, 程永, 宋满华 申请人:江汉石油钻头股份有限公司