[发明专利]一种耐磨的PDC-牙轮复合钻头

说明书

本发明公开了一种耐磨的PDC‑牙轮复合钻头，包括PDC钻头和单牙轮钻头，PDC钻头长度方向开设有螺纹孔，单牙轮钻头通过螺纹安装在螺纹孔内；PDC钻头包括钻头本体，钻头本体的圆周上均布有若干刀翼，刀翼上固定嵌入有若干PDC切削齿；相邻的两片刀翼之间的钻头本体上开设有与钻头本体内部的第一主流道连通的第一辅流道；单牙轮钻头的螺纹段开设的一圈半圆形凹槽和每片刀翼上安装的与半圆形凹槽配合、用以限制PDC钻头和单牙轮钻头松动的限位机构。本方案的单牙轮钻头和PDC钻头具有连接稳定性好，流道防堵塞，耐磨性好等优点。

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻探用钻头，特别是一种耐磨的PDC-牙轮复合钻头。

背景技术

钻扩眼技术是近年来兴起的一项钻井新技术，其采用的是随钻扩眼工具边钻边扩原理，最终实现井眼尺寸比领眼钻头尺寸大，以达减小开眼尺寸，增大完井尺寸的目的。目前，为了配合膨胀管技术及非常规井深结构的应用，在国外同心随钻扩眼技术发展迅速。同心随钻扩眼能够提高钻速是由两个方面因素控制，一是扩眼台阶处岩石应力集中，容易破碎；二是领眼钻头较小，能获得足够的机械能量。

目前的同心随钻扩眼主要采用单牙轮钻头和PDC钻头组成，部分将两者设置为一体，部分将两者采用螺纹连接为一体；虽然两者连接方式都具有边钻边扩的优点，但是在使用时仍存在如下不足：

设置为一体时，扩眼时虽能够保证两者的稳定性，但是单牙轮钻头和PDC钻头中任一部件损坏后，只能整体报废，不能进行更换；螺纹连接为一体的方式，扩眼时虽能满足损坏后的可更换性，但是，单牙轮钻头和PDC钻头的稳定性欠佳，若是钻头卡紧时出现反转，很容易使两部件出现松动，影响对岩体的破碎。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种耐磨的PDC-牙轮复合钻头，其解决了现有技术中单牙轮钻头和PDC钻头连接稳定性差的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种耐磨的PDC-牙轮复合钻头，包括PDC钻头和单牙轮钻头，PDC钻头长度方向开设有螺纹孔，单牙轮钻头通过螺纹安装在螺纹孔内；PDC钻头包括钻头本体，钻头本体的圆周上均布有若干刀翼，刀翼上固定嵌入有若干PDC切削齿；

相邻的两片刀翼之间的钻头本体上开设有与钻头本体内部的第一主流道连通的第一辅流道；单牙轮钻头的螺纹段开设的一圈半圆形凹槽和每片刀翼上安装的与半圆形凹槽配合、用以限制PDC钻头和单牙轮钻头松动的限位机构；

限位机构包括保径齿及刀翼与半圆形凹槽对应的位置处开设的与螺纹孔连通的台阶孔；台阶孔由外至内包括连通的第一圆孔、第二圆孔和第三圆孔，且第二圆孔的直径小于第一圆孔和第三圆孔的直径；第二圆孔内活动安装有连杆，且连杆的两端延伸至第一圆孔和第三圆孔内；

连杆位于第三圆孔内的端部焊接有直径等于半圆形凹槽直径的钢珠；第一圆孔侧壁和连杆位于第一圆孔的端部均开设有旋向相反的螺纹段；保径齿内部开设有带螺纹的槽体、陷入第一圆孔的外表面开设有螺纹，保径齿通过螺纹与连杆固定在一起后，再通过螺纹与第一圆孔固定；保径齿延伸出第一圆孔的表面为弧形面。

本发明的有益效果为：本方案设置半圆形凹槽和限位机构后，在单牙轮钻头通过螺纹安装到位后，将保径齿安装在连杆的端部，之后通过保径齿旋进第一圆孔，将钢珠压入半圆形凹槽中，以实现限位机构对单牙轮钻头轴向的限位，保证复合钻头不管是正转还是反转，PDC钻头和单牙轮钻头都不会出现松动。

第二圆孔小于第三圆孔的直径的独特设置，可以避免更换复合钻头时，钢珠和连杆从台阶孔中拔出，需要再次安装的问题。第一圆孔和连杆端部螺纹旋向相反的独特设置，可以避免保径齿内部和外部同步从连杆和第一圆孔中退出，而出现保径齿完全脱离第一圆孔和连杆时，钢珠却未完全重半圆形凹槽中退出，影响PDC钻头和单牙轮钻头之间的更换。