[发明专利]硬岩钻进用冲剪复合钻头

权利要求书

1.一种硬岩钻进用冲剪复合钻头，包括冲击器、内冲钎头以及外切钻头三个部分，所述冲击器与外切钻头连接，所述内冲钎头的中心轴线与外切钻头的中心轴线平行或重合，其特征在于：

所述冲击器包括冲击器外壳以及冲击组件，所述冲击器外壳为中空圆筒形且其内设有阶梯孔，所述阶梯孔的前部较小径处滑动设有冲击杆，所述阶梯孔的后部较大径的中部设有一圆环凸起，所述冲击杆的后端连接有一铁砧，所述阶梯孔的后部较大径内设有对冲击杆产生冲击作用的冲击组件；

所述内冲钎头由母体和合金齿柱两部分组成，所述合金齿柱通交错分布于母体上，所述母体的后部与冲击杆的前端连接；

所述外切钻头包括外切钻头体和刀翼，所述刀翼为多个且间隔位于外切钻头体上，各刀翼之间形成排屑槽，在切削过程中产生的岩屑通过排屑槽运移至钻杆与井壁之间的环空；

所述冲击组件包含冲击座、阀座、活阀和冲锤活塞，所述冲击座紧固套设于圆环凸起的后方，其中部设有供活阀滑动贯穿的通孔，所述活阀的前端设有圆盘形的冲击部，后端可拆卸的套设有阀座，所述阀座和冲击座之间设有阀簧，所述冲锤活塞为阶梯状，其较小前端贯穿于圆环凸起，较大后端和圆环凸起之间设有锤簧。

2.如权利要求1所述的硬岩钻进用冲剪复合钻头，其特征在于：所述冲击杆为中空状，且冲击杆的中空通孔的中部间隔设有多个径向贯穿冲击杆的排气孔，所述铁砧的前部周缘滑动于所述冲击器外壳的后部较大径的内缘并设有承接所述冲击杆的凹槽，所述铁砧的后部设有多个径向延伸以连通所述凹槽和外部的径向斜孔，所述冲击座的周缘设有多个排气通孔，所述冲锤活塞的较大后端内设有凹孔，所述凹孔的顶部设有径向贯穿冲锤活塞的排气通孔。

3.如权利要求1所述的硬岩钻进用冲剪复合钻头，其特征在于：所述冲击杆后部还设有轴向限位组件，所述轴向限位组件包含位于冲击器外壳和冲击杆之间环形空间内的支撑环以及设于冲击杆后部外缘的限位凸起，所述支撑环供所述冲击杆贯穿且设有一与限位凸起相适配的限位槽，由此，通过支撑环和限位凸起的配合来限制冲击杆的轴向位移，从而限制内冲钎头的冲击位移。

4.如权利要求1所述的硬岩钻进用冲剪复合钻头，其特征在于：所述刀翼的切削缘具有多个间隔设置的PDC柱齿，所述刀翼还设有多个浮动装置，各浮动装置分别设有一PDC锥齿，所述刀翼的保径位置设有多个保径聚晶。

5.如权利要求4所述的硬岩钻进用冲剪复合钻头，其特征在于：所述浮动装置由活塞杆、缸体和压缩弹簧组成，所述缸体内设有阶梯凹槽，所述活塞杆的后部限位结合于阶梯凹槽内，所述活塞杆的后部设有容纳槽，所述压缩弹簧设于容纳槽内且后端抵靠于阶梯凹槽内壁，所述PDC锥齿以冷装、热装、电焊或螺纹连接方式固定在活塞杆上，所述PDC锥齿的中心轴线与浮动装置的中心轴线重合。

6.如权利要求1-5中任一所述的硬岩钻进用冲剪复合钻头，其特征在于：所述内冲钎头的直径为外切钻头的直径的1/4到1/2之间，所述内冲钎头的合金齿柱冲击时的露出高度等于或略微大于刀翼上最高点PDC柱齿的出露高度，以保证钻进时内冲钎头在冲击能量的作用下能够首先破碎岩石，释放地层应力，能够保证将钻机的钻压以及转盘的转速同时施加于内充钎头上，同时内冲钎头能够在冲击器的冲击功作用下冲击回转碎岩。