新型牙轮-PDC复合钻头的制作方法

本实用新型涉及地层掘进工具技术领域，尤其涉及一种新型牙轮-pdc复合钻头。

背景技术：

钻头是钻井过程中用于破碎岩石，形成井筒的破岩工具。目前，在钻井施工中使用范围最广的破岩工具就是牙轮钻头和pdc聚晶金刚石复合片钻头。

牙轮钻头主要以冲击、压碎和少量刮削的方式破碎岩石，它的主要特点就是大钻压、小扭矩，并且能适应绝大多数的岩石。与牙轮钻头的破岩方式不同，pdc钻头主要是以刮削的方式破碎岩石，在软到中等硬度的岩石中pdc钻头使用小钻压、大扭矩、大排量，获得较高的机械钻速，较低钻井成本，较短建井周期，故而在钻井过程中得到广泛的推广使用。

随着油气勘探开发逐渐向深井超深井发展，岩石硬度和塑性不断增大，可钻性变差，牙轮钻头和pdc钻头机械钻速慢、寿命短，已经无法满足当今油气钻井提速增效的发展要求。近几年来投放市场的牙轮-pdc复合钻头结合了牙轮钻头和pdc钻头的各自优点，在一定程度上提高了机械钻速和寿命。不过，复合钻头的中心部的机械钻速较低，破岩效率也不高，复合片也容易破坏，从而也严重影响到了整个复合钻头的机械钻速和寿命，严重时，钻头报废。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种新型牙轮-pdc复合钻头。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种新型牙轮-pdc复合钻头，包括钻头冠、牙掌，牙轮以及三牙轮钻头，其特征在于：所述的牙轮通过牙掌轴径与牙掌连接，同时围绕牙掌轴径旋转；所述的牙掌设置在钻头冠外部，并与刀翼间隔布置；在所述的钻头冠中心位置设置一个三牙轮钻头，所述的三牙轮钻头与钻头冠切削刀翼的垂直距离为50≤h≤70mm。

优选地，所述的三牙轮钻头上的水眼喷嘴和钻头冠上的水眼喷嘴在同一平面内。

优选地，所述三牙轮钻头上的水眼喷嘴和钻头冠上的刀翼在同一平面内。

优选地，所述的钻头冠中心位置设置一个通孔或者一个内螺纹。

优选地，所述的三牙轮钻头通过焊接方式或螺纹连接方式固定在钻头冠中心位置。

优选地，所述的牙轮放置在钻头冠2/3半径外侧。

优选地，所述牙轮上的牙齿对应于刀翼上的复合片之间，并高于复合片，高于的距离为1mm≤h≤1.5mm。

本实用新型的有益效果是:1、本实用新型的新型牙轮-pdc复合钻头的中心部设置一个三牙轮钻头，取代现有技术中的pdc齿，能显著提高复合钻头中心部位的破岩效率，因此能缩短钻进作业时间，降低复合钻头的磨损，延长复合钻头的使用寿命。

2、本实用新型的新型牙轮-pdc复合钻头的中心部设置的三牙轮钻头高于刀翼的垂直距离50～70mm，先于刀翼和复合钻头外侧牙轮切削地层，类似于先钻孔后扩孔的施工工艺，能进一步减小扭矩，还能起到提高钻头稳定性的作用。

3、本实用新型的新型牙轮-pdc复合钻头将水力系统分为两组，一组在三牙轮上，另外一组在钻头冠上，牙轮-pdc复合钻头能充分利用这两组阶梯型水力系统辅助破岩、清洗岩屑、冷却钻头等。

附图说明

图1为本实用新型的正视图；

其中：1、钻头冠，12、刀翼，13、钻头冠上喷嘴，2、牙掌，3、牙轮，4、三牙轮钻头，41、牙轮钻头上喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。实施例1：

如图1所示，一种新型牙轮-pdc复合钻头，包括钻头冠1、牙掌2，牙轮3以及三牙轮钻头4，所述的牙轮3通过牙掌轴径与牙掌2连接，同时围绕牙掌轴径旋转；所述的牙掌2设置在钻头冠1外部，并与刀翼12间隔布置；在所述的钻头冠1中心位置设置一个三牙轮钻头4，所述的三牙轮钻头4与钻头冠1切削刀翼12的垂直距离为50≤h≤70mm。所述的三牙轮钻头4通过钻头冠1中部的通孔或螺纹固定在钻头冠1上。所述的三牙轮钻头的喷嘴41与钻头冠上喷嘴13处于同一平面内。所述的牙掌2和牙轮3通过设置在钻头冠1上的配合槽焊接在钻头冠2/3r外，牙轮3上的牙齿设置在刀翼12上复合片之间，并高于复合片，高于的距离为1mm≤h≤1.5mm。

实施例2：

本实施例和实施例1基本相同，不同之处在于：所述三牙轮钻头4上的水眼喷嘴41和钻头冠1上的刀翼12在同一平面内，这样设置的目的就是有助于清洗三牙轮钻头4和钻头冠1之间的岩屑。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种新型牙轮-pdc复合钻头，其特征在于：包括钻头冠、牙掌，牙轮以及三牙轮钻头，所述的牙轮通过牙掌轴径与牙掌连接，同时围绕牙掌轴径旋转；所述的牙掌设置在钻头冠外部，并与刀翼间隔布置；在所述的钻头冠中心位置设置一个三牙轮钻头，所述的三牙轮钻头与钻头冠切削刀翼的垂直距离为50≤h≤70mm。

2.按权利要求1所述的一种新型牙轮-pdc复合钻头，其特征在于：所述的三牙轮钻头上的水眼喷嘴和钻头冠上的水眼喷嘴在同一平面内。

3.按权利要求1所述的一种新型牙轮-pdc复合钻头，其特征在于：所述三牙轮钻头上的水眼喷嘴和钻头冠上的刀翼在同一平面内。

4.按权利要求1所述的一种新型牙轮-pdc复合钻头，其特征在于：所述的钻头冠中心位置设置一个通孔或者一个内螺纹。

5.按权利要求4所述的一种新型牙轮-pdc复合钻头，其特征在于：所述的三牙轮钻头通过焊接方式或螺纹连接方式固定在钻头冠中心位置。

6.按权利要求1所述的一种新型牙轮-pdc复合钻头，其特征在于：所述的牙轮放置在钻头冠2/3半径外侧。

7.按权利要求1所述的一种新型牙轮-pdc复合钻头，其特征在于：所述牙轮上的牙齿对应于刀翼上的复合片之间，并高于复合片，高于的距离为1mm≤h≤1.5mm。

技术总结
本实用新型涉及地层掘进工具技术领域，尤其涉及一种新型牙轮‑PDC复合钻头，包括钻头冠、牙掌，牙轮以及三牙轮钻头，所述的牙轮通过牙掌轴径与牙掌连接，同时围绕牙掌轴径旋转；所述的牙掌设置在钻头冠外部，并与刀翼间隔布置；在所述的钻头冠中心位置设置一个三牙轮钻头，所述的三牙轮钻头与钻头冠切削刀翼的垂直距离为50≤H≤70mm。本实用新型的新型牙轮‑PDC复合钻头的中心部设置一个三牙轮钻头，取代现有技术中的PDC齿，能显著提高复合钻头中心部位的破岩效率，因此能缩短钻进作业时间，降低复合钻头的磨损，延长复合钻头的使用寿命。

技术研发人员：高磊;罗绪良;胡友生;郗海华
受保护的技术使用者：天津立林钻头有限公司
技术研发日：2019.11.29
技术公布日：2020.11.03