一种长寿命混合钻头制造技术

本发明专利技术涉及一种长寿命混合钻头，其包括：钻头体；牙掌，其一端与所述钻头体固定，另一端安装有牙轮，所述牙轮的表面固设外排齿；支护结构，其位于所述牙轮的一侧，所述支护结构的外侧面布设第一切削齿，所述支护结构和所述第一切削齿用于保护所述牙轮的外排齿、所述牙轮的背锥和掌尖；以及位于所述牙轮另的一侧裹护结构，所述裹护结构用于保护所述牙轮的外排齿、所述牙轮的背锥和掌尖，且所述裹护结构或所述支护结构至少其中之一设置于所述牙轮的一侧。本发明专利技术涉及的一种长寿命混合钻头，支护结构或者裹护结构可以支撑和分担牙轮外排齿、背锥和掌尖的受力，有效避免井壁或者井底直接磨损牙轮的外排、背锥和掌尖，避免牙轮密封处的提前失效。的提前失效。的提前失效。

【技术实现步骤摘要】
一种长寿命混合钻头


[0001]本专利技术涉及石油钻探工具
，特别涉及一种长寿命混合钻头。

技术介绍

[0002]目前，常用的PDC(polycrystalline diamond compact，聚晶金刚石复合片)钻头主要是通过刮削运动方式来实现井下钻进，当钻井遇到硬夹层或者硬地层时，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，而且当钻头遇到软硬夹层较多的地层时，PDC钻头的切削元件极易受到冲击破损；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，但由于地层硬或者软硬交错，不能使岩石产生有效体积破碎，牙轮钻头的机械钻速也会很慢。
[0003]相关技术中，一种牙轮钻头和PDC金刚石钻头组合而成的混合钻头，该混合钻头具有较强的综合性能，在钻井的过程中，通过牙轮对地层先进行预破碎，释放地层应力，然后再让固定刀翼切削齿对地层进行刮削，有效的提高了钻头机械钻速，同时固定翼切削齿也得到了有效的保护。
[0004]但是，在硬地层中，往往地层研磨性强，而混合钻头的刀翼往往偏离牙轮一定角度，导致牙轮需要一定程度上摩擦井壁，井壁的自然收缩容易直接磨损牙轮的外排、背锥和掌尖，最终导致牙轮密封处的提前失效，发生牙轮旷动。
[0005]因此，有必要设计一种新的长寿命混合钻头，以克服上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种长寿命混合钻头，以解决相关技术中在钻井时，牙轮需要一定程度上摩擦井壁，井壁的自然收缩容易直接磨损牙轮的外排、背锥和掌尖，最终导致牙轮密封处的提前失效，发生牙轮旷动的问题。
[0007]第一方面，提供了一种长寿命混合钻头，其包括：钻头体；牙掌，其一端与所述钻头体固定，另一端安装有牙轮，所述牙轮的表面固设外排齿；支护结构，其位于所述牙轮的一侧，所述支护结构的外侧面布设第一切削齿，所述支护结构和所述第一切削齿用于保护所述牙轮的外排齿、所述牙轮的背锥和掌尖；以及位于所述牙轮另的一侧裹护结构，所述裹护结构用于保护所述牙轮的外排齿、所述牙轮的背锥和掌尖，且所述裹护结构或所述支护结构至少其中之一设置于所述牙轮的一侧。
[0008]一些实施例中，所述牙掌与所述钻头体之间具有第一间隙，所述支护结构与所述牙轮之间具有第二间隙，所述第二间隙与所述第一间隙连通。
[0009]一些实施例中，沿所述钻头体的径向方向，所述支护结构的厚度由外至内逐渐变小，且所述第二间隙由外至内逐渐增大。
[0010]一些实施例中，当所述钻头体位于井内时，所述第一切削齿与井底或者井侧壁之间的距离为0～4mm。
[0011]一些实施例中，所述钻头体的端部还固设有刀翼，所述刀翼与所述支护结构间隔
设置，沿所述钻头体的径向方向，所述刀翼与所述支护结构之间的间隙逐渐减小，且所述刀翼与所述支护结构之间设置喷嘴。
[0012]一些实施例中，所述钻头体的端部还固设有刀翼，自所述刀翼的一侧向靠近所述牙轮的方向延伸形成所述裹护结构，所述裹护结构的外表面与所述刀翼的外表面共面。
[0013]一些实施例中，所述裹护结构具有外侧面以及与所述外侧面相连接的底面，且所述外侧面与所述底面相连的拐角处设有第二切削齿，当所述钻头体位于井内时，所述第二切削齿与井底或者井侧壁之间的距离为0～4mm。
[0014]一些实施例中，所述刀翼的底部安装有第三切削齿，沿所述钻头体的轴线方向，所述第三切削齿底端的高度等于或者低于所述第二切削齿底端的高度。
[0015]一些实施例中，所述裹护结构与所述钻头体的底面具有第三间隙，且所述裹护结构与所述牙轮之间具有第四间隙，所述第四间隙与所述第三间隙连通。
[0016]一些实施例中，所述裹护结构与所述支护结构之间的最小距离大于或者等于所述牙轮的最大直径。
[0017]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0018]本专利技术实施例提供了一种长寿命混合钻头，由于裹护结构或支护结构至少其中之一设置于牙轮的一侧，当裹护结构设置于牙轮的一侧时，裹护结构可以对牙轮的外排齿、背锥和掌尖进行保护，当支护结构设置于牙轮的一侧时，支护结构及其固设的第一切削齿可以对牙轮的外排齿、背锥和掌尖进行保护，在钻井的过程中，支护结构或者裹护结构可以支撑和分担牙轮外排齿、背锥和掌尖的受力，进而减小外排齿、背锥和掌尖的受力，因此，可以有效避免井壁或者井底直接磨损牙轮的外排、背锥和掌尖，避免牙轮密封处的提前失效。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的一种长寿命混合钻头倒立时的立体结构示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例提供的一种长寿命混合钻头倒立时另一角度的立体结构示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例提供的一种长寿命混合钻头倒立时的主视示意图。
[0023]图中：
[0024]1、钻头体；2、牙掌；21、掌尖；3、牙轮；31、外排齿；32、背锥；4、支护结构；41、第一切削齿；5、第一间隙；6、第二间隙；7、刀翼；71、第三切削齿；8、喷嘴；9、裹护结构；91、第二切削齿；92、第三间隙；93、第四间隙；P、周向区域。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术实施例提供了一种长寿命混合钻头，其能解决相关技术在钻井时，牙轮需要一定程度上摩擦井壁，井壁的自然收缩容易直接磨损牙轮的外排、背锥和掌尖，最终导致牙轮密封处的提前失效，发生牙轮旷动的问题。
[0027]参见图1和图2所示，为本专利技术实施例提供的一种长寿命混合钻头，其可以包括：钻头体1，本实施例中，钻头体1呈圆柱状，且钻头体1设有外螺纹，用于与钻杆连接，在钻井的过程中，外螺纹位于钻头体1的上端；牙掌2，其一端可以与钻头体1固定，本实施例中，牙掌2的上端与钻头体1焊接成一体，在其他实施例中，牙掌2也可以采用螺纹等其他方式与钻头体1固定，牙掌2的另一端可以安装有牙轮3，具体的，本实施例中，牙掌2的上端设置轴颈，牙轮3可以套装在轴颈上，并通过钢珠进行轴向锁定，使得牙轮3可以在牙掌2的轴颈上沿轴颈的周向自由旋转运动，牙轮3沿钻头体1的径向方向由内至外依次划分为内排、外排、背锥32、掌尖21和掌背，其中，牙轮3的表面可以固设有外排齿31，也就是说，外排齿31安装于牙轮3的外排位置，外排齿31相对于内排靠近牙轮3的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长寿命混合钻头，其特征在于，其包括：钻头体(1)；牙掌(2)，其一端与所述钻头体(1)固定，另一端安装有牙轮(3)，所述牙轮(3)的表面固设外排齿(31)；支护结构(4)，其位于所述牙轮(3)的一侧，所述支护结构(4)的外侧面布设第一切削齿(41)，所述支护结构(4)和所述第一切削齿(41)用于保护所述牙轮(3)的外排齿(31)、所述牙轮(3)的背锥(32)和掌尖(21)；以及位于所述牙轮(3)另的一侧裹护结构(9)，所述裹护结构(9)用于保护所述牙轮(3)的外排齿(31)、所述牙轮(3)的背锥(32)和掌尖(21)，且所述裹护结构(9)或所述支护结构(4)至少其中之一设置于所述牙轮(3)的一侧。2.如权利要求1所述的长寿命混合钻头，其特征在于：所述牙掌(2)与所述钻头体(1)之间具有第一间隙(5)，所述支护结构(4)与所述牙轮(3)之间具有第二间隙(6)，所述第二间隙(6)与所述第一间隙(5)连通。3.如权利要求2所述的长寿命混合钻头，其特征在于：沿所述钻头体(1)的径向方向，所述支护结构(4)的厚度由外至内逐渐变小，且所述第二间隙(6)由外至内逐渐增大。4.如权利要求1所述的长寿命混合钻头，其特征在于：当所述钻头体(1)位于井内时，所述第一切削齿(41)与井底或者井侧壁之间的距离为0～4mm。5.如权利要求1所述的长寿命混合钻头，其特征在于：所述钻头体(1)的端部还固设有刀翼(7)，所述刀翼(7)与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：江诗贵，涂关富，叶中郎，吴革橙，吴泉，伍玉麒，张香红，肖阳波，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：