[实用新型]一种圆、楔混合齿PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油、地质、煤矿等领域钻井用的圆、楔混合齿PDC钻头。

背景技术

PDC钻头适用的地层为软—中硬地层，但由于近些年对钻井提速的要求，对PDC钻头所适用的地层也提出了更高的需求，对于像深井致密硬塑性泥岩、泥质灰岩、灰岩等地层，牙轮钻头钻进机械钻速偏低，而常规PDC复合片又很难吃入地层，两者机械钻速相当，因此，这类地层的钻进一直是困扰钻井的技术难题。对于这类地层的提速问题，其研究意义也就变得尤为重要。

实用新型内容

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提供一种易于吃入地层、能提高切削效率的圆、楔混合齿PDC钻头。

本实用新型所采用的技术方案为：一种圆、楔混合齿PDC钻头，包括钻头体和刀翼，其特征在于刀翼表面设有锥球楔形齿和圆形齿，所述锥球楔形齿包括齿柱和齿冠，所述齿冠由锥形冠基和对应设置的两个楔面组成，两个楔面上端与齿顶交汇，其特征在于，齿顶由一段外凸曲线绕一轴线旋转切割两楔面而构成的回转曲面，锥形冠基的上端通过圆弧倒角与齿顶面交接。

按上述技术方案，所述锥球楔形齿相对圆形齿的出露高度为0.5-3mm。

按上述技术方案，锥球楔形PDC齿的楔形特征朝向与圆形PDC齿切削方向相同。

按上述技术方案，锥球楔形齿和圆形齿为同排设置或同排不同轨设置或不同排不同轨设置。

按上述技术方案，所述两个楔面对称设置。

按上述技术方案，所述楔面为平面。

按上述技术方案，两楔面的夹角范围为90°-114°。

按上述技术方案，所述回转曲面的曲线为圆弧，其圆弧半径为0.5-2mm，直线长度为0.1-1mm，锥形冠基（复合层厚度）厚度为4-6mm。

按上述技术方案，锥形冠基是由左、右两个锥角相同的锥面构成，两个锥面与齿顶面相连的圆弧倒角半径相等，圆弧倒角半径为1-2mm，两锥面的直线母线在同一横截面内的夹角范围为80°-114°。

本实用新型所取得的有益效果为：这种混合布置的PDC钻头，在硬塑形泥岩、灰岩等地层中，锥球楔形齿预先吃入地层达到岩石预破碎，释放一部分应力，随后圆形PDC齿进行刮削，从而实现在上述地层中大幅度提高机械钻速的目的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中锥球楔形齿的立体结构图。

图3为本实用新型中锥球楔形齿的正视图。

图4为本实用新型中锥球楔形齿的俯视图。

图5为图4的K-K剖视图。

图6为图4的L-L剖视图。

图7为锥球楔形齿与圆形齿不同排同轨的布置示意图。

图8为锥球楔形齿与圆形齿不同排不同轨的布置示意图。

图9为锥球楔形齿与圆形齿同排布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种圆、楔混合齿PDC钻头，包括钻头体和刀翼，刀翼表面设有锥球楔形齿6和圆形齿7，所述锥球楔形齿6包括齿柱1和齿冠，所述齿冠由锥形冠基2和对称设置的两个楔面3组成，其中，两个楔面3均为平面，两个楔面3上端与齿顶4交汇，两楔面3的夹角为103°；齿顶4由一段外凸曲线绕一轴线旋转切割两楔面而构成的回转曲面，回转曲面的曲线为圆弧G，其圆弧G的半径为0.5mm，圆弧G的直线长度C为0.12mm，锥形冠基2的上端通过圆弧倒角5与齿顶面交接，其中，锥形冠基2是由左、右两个锥角相同的锥面构成，两个锥面与齿顶面相连的圆弧倒角半径（A、B）相等，圆弧倒角半径为1.0mm；两锥面的直线母线（E、F）在同一横截面内的夹角范围为101°，锥形冠基厚度（即图4中DC直线的直线距离）为5mm。这种锥球楔形齿6在工作时，锥球楔形齿6的齿顶是由齿顶中部与齿顶两侧，逐步与岩石接触的，在刚开始与岩石接触时，只有齿顶中部直线段与岩石接触，接触面积相比于圆形复合片要小，使的岩石上产生的局部接触应力较高，更利于岩石破碎，因而能有效提高钻头的破岩效率；通过设置有两个楔面，使复合片与岩石相互作用时接触空间相比于锥球形复合片空间大，有利于岩屑的排除和复合层的清洗和冷却，进而延长钻头使用寿命；由于齿顶与相邻的其它齿冠面是光滑连接的，消除了连接部位的应力集中现象，减少了连接部位发生破碎的几率，进一步提高了齿的寿命，易于加工和实施。

本实施例中，锥球楔形齿6相对圆形齿7的出露高度L为0.5-3mm，其中，锥球楔形齿6和圆形齿7可以布置在同排或者不同排布置，不同排的情况可分为同轨和不同轨布置（如图7-9所示），这种混合布置的PDC钻头，在硬塑形泥岩、灰岩等地层中，锥球楔形齿预先吃入地层达到岩石预破碎，释放一部分应力，随后圆形PDC齿进行刮削，从而实现在上述地层中大幅度提高机械钻速的目的。