專利名稱：一種混合鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型專利涉及到一種用于石油、天然氣和地質(zhì)鉆井用的混合鉆頭，該鉆頭適用于在硬地層和夾層地層的鉆井。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)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(chǎn)生較深的破碎齒坑，但由于地層硬，不能使巖石產(chǎn)生體積破碎，故牙輪鉆頭切削齒的切削效率也很低，牙輪鉆頭的機械鉆速也很慢。另外一方面，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?jīng)_擊破損，為了應(yīng)對這種情況，中國專利文獻CN200880016630. O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，但存在以下的不足由于三牙輪鉆頭特有沖擊壓碎的破巖機理，牙輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊載荷易導(dǎo)致金剛石鉆頭部分的切削元件PDC復(fù)合片破碎，從而導(dǎo)致鉆頭機械鉆速的降低。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型專利所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種改進的混合鉆頭，它不僅綜合性能強，能對井底巖石進行有效地預(yù)破碎，使得金剛石鉆頭部分的切削元件有效吃入巖石，而且能減少對鉆頭切削元件金剛石復(fù)合片的沖擊，從而提高鉆頭的切削效率和機械鉆速，增強鉆頭鉆進的穩(wěn)定性。本實用新型專利為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為包括有鉆頭體，鉆頭體上設(shè)置刀翼和牙輪，刀翼上安設(shè)有切削齒，牙輪通過牙掌與鉆頭體相連，其不同之處在于所述的牙輪為盤式牙輪。按上述方案，所述的盤式牙輪上的切削元件呈盤刀狀或間斷盤刀狀。按上述方案，所述的盤式牙輪輪面為圓球面或錐球面或圓錐面。按上述方案，所述的盤式牙輪切削元件沿牙輪的旋轉(zhuǎn)軸線間隔布設(shè)，所述的切削元件的橫向截面(齒形)的中線與盤式牙輪輪面的母線垂直或基本垂直。按上述方案，所述的牙掌上端與鉆頭體相聯(lián)成一體，牙掌的下端設(shè)置軸頸，軸頸上套裝盤式牙輪并通過鋼珠軸向鎖定。按上述方案，所述的刀翼和盤式牙輪的個數(shù)相同，均為2 4個，并沿牙輪軸向交錯安設(shè)。按上述方案，所述的盤式牙輪的旋轉(zhuǎn)軸線與鉆頭體旋轉(zhuǎn)軸線的夾角a成50。 70。。按上述方案，所述的刀翼上安設(shè)的切削齒為金剛石復(fù)合片，所述的盤式牙輪上的切削元件表面覆焊硬質(zhì)合金層，或鑲嵌硬質(zhì)合金齒，或釬焊金剛石孕鑲塊。[0013]本實用新型專利的有益效果在于1、將金剛石鉆頭的刮削運動和盤式牙輪鉆頭的滾躓運動方式相結(jié)合，實現(xiàn)井底預(yù)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(fā)生粘滑現(xiàn)象和PDC復(fù)合片沖擊破損的幾率，提高鉆頭切削效率和機械鉆速。2、盤式牙輪可以較為平穩(wěn)的實現(xiàn)對井底巖層的預(yù)破碎，減少對金剛石復(fù)合片的沖擊，增強鉆頭鉆進的穩(wěn)定性，使鉆頭達到更快、更穩(wěn)地鉆進。

圖I為本實用新型專利第一個實施例的倒立式的立體視圖。圖2為本實用新型專利第一個實施例的倒立式的俯視圖。圖3為本實用新型專利第一個實施例的帶有連續(xù)刀狀的盤式牙輪立體視圖。圖4為本實用新型專利第一個實施例的帶有連續(xù)刀狀的盤式牙輪半剖視圖。 圖5為本實用新型專利第一個實施例的混合鉆頭的擊碎輪廓線投影視圖。圖6為本實用新型專利的第二個實施例的盤式牙輪的立體視圖。圖7為本實用新型專利的第三個實施例的盤式牙輪的立體視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型專利的實施例。包括有鉆頭體1，鉆頭體上設(shè)置三個刀翼2，在刀翼2的內(nèi)錐、鼻部和肩部處安設(shè)有切削齒，切削齒為金剛石復(fù)合片3，在鉆頭體I上設(shè)有水力噴射孔，并每個噴射孔上固定有噴嘴12。在各刀翼2之間安設(shè)有盤式牙輪4，三個刀翼配置三個盤式牙輪4，相互交錯安設(shè)；盤式牙輪通過牙掌5與鉆頭體相連，所述的牙掌5上端與鉆頭體I焊接成一體，牙掌5的下端設(shè)置軸頸，軸頸上套裝盤式牙輪4并通過鋼珠軸向鎖定。所述的盤式牙輪輪面為圓球面，盤式牙輪的旋轉(zhuǎn)軸線7與鉆頭體I的旋轉(zhuǎn)軸線6的夾角a成57°，所述的盤式牙輪4上的切削元件8呈盤連續(xù)刀狀，并且盤式牙輪切削元件沿牙輪的旋轉(zhuǎn)軸線7間隔布設(shè)，所述的切削元件的橫向截面(齒形)的中線與盤式牙輪輪面的母線垂直或基本垂直，盤式牙輪上的切削元件8表面覆焊硬質(zhì)合金層9。盤式牙輪的切削元件的最外滾碾廓線與刀翼鼻部和肩部處的切削齒形成的廓線相吻合。第二個實施例的盤式牙輪如圖6所示。與第一個實施例不同之處在于所述的盤式牙輪4上的切削元件8成間斷盤刀狀，其它方面與第一個實施例相同。第三個實施例的盤式牙輪如圖7所示。與第一個實施例不同之處在于所述的盤式牙輪4上的切削元件中間隔鑲有硬質(zhì)合金齒或PDC孕鑲塊11，其它方面與第一個實施例相同。
權(quán)利要求1.一種混合鉆頭，包括有鉆頭體，鉆頭體上設(shè)置刀翼和牙輪，刀翼上安設(shè)有切削齒，牙輪通過牙掌與鉆頭體相連，其特征在于所述的牙輪為盤式牙輪。
2.按權(quán)利要求I所述的混合鉆頭，其特征在于所述的盤式牙輪上的切削元件呈盤刀狀或間斷盤刀狀。
3.按權(quán)利要求I或2所述的混合鉆頭，其特征在于所述的盤式牙輪輪面為圓球面或錐球面或圓錐面。
4.按權(quán)利要3所述的混合鉆頭，其特征在于所述的盤式牙輪切削元件沿牙輪的旋轉(zhuǎn)軸線間隔布設(shè)，所述的切削元件的橫向截面的中線與盤式牙輪輪面的母線垂直或基本垂直。
5.按權(quán)利要求I或2所述的混合鉆頭，其特征在于所述的牙掌上端與鉆頭體相聯(lián)成一體，牙掌的下端設(shè)置軸頸，軸頸上套裝盤式牙輪并通過鋼珠軸向鎖定。
6.按權(quán)利要求I或2所述的混合鉆頭，其特征在于所述的刀翼和盤式牙輪的個數(shù)相同，均為2 4個，并沿牙輪軸向交錯安設(shè)。
7.按權(quán)利要求I或2所述的混合鉆頭，其特征在于所述的盤式牙輪的旋轉(zhuǎn)軸線與鉆頭體的旋轉(zhuǎn)軸線成50° 70°的夾角。
8.按權(quán)利要求I或2所述的混合鉆頭，其特征在于所述的刀翼上安設(shè)的切削齒為金剛石復(fù)合片，所述的盤式牙輪上的切削元件表面覆焊硬質(zhì)合金層，或鑲嵌硬質(zhì)合金齒，或釬焊金剛石孕鑲塊。
9.按權(quán)利要求I或2所述的混合鉆頭，其特征在于所述的盤式牙輪的切削元件的最外滾碾廓線與刀翼鼻部和肩部處的切削齒形成的廓線相吻合。
專利摘要本實用新型專利涉及到一種用于石油、天然氣和地質(zhì)鉆井用的混合鉆頭，包括有鉆頭體，鉆頭體上設(shè)置刀翼和牙輪，刀翼上安設(shè)有切削齒，牙輪通過牙掌與鉆頭體相連，其特征在于所述的牙輪為盤式牙輪。所述的盤式牙輪上的切削元件呈盤刀狀或間斷盤刀狀。本實用新型專利的有益效果在于1、將金剛石鉆頭的刮削運動和盤式牙輪鉆頭的滾蹍運動方式相結(jié)合，實現(xiàn)井底預(yù)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(fā)生粘滑現(xiàn)象和PDC復(fù)合片沖擊破損的幾率，提高鉆頭切削效率和機械鉆速。2、盤式牙輪可以較為平穩(wěn)的實現(xiàn)對井底巖層的預(yù)破碎，減少對金剛石復(fù)合片的沖擊，增強鉆頭鉆進的穩(wěn)定性，使鉆頭達到更快、更穩(wěn)地鉆進。
文檔編號E21B10/16GK202673149SQ20122033426
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者程永, 宋滿華, 樊孝兵, 吳素婷, 石志明, 劉聰, 周悅輝 申請人:江漢石油鉆頭股份有限公司