专利名称：一种硬地层单牙轮钻头齿面结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钻头结构，尤其涉及油田、采矿和地质勘探钻井用的单牙轮钻头结构。
背景技术：
石油钻井中常用的钻头有两类。一类是牙轮钻头，另一类是金刚石钻头。牙轮钻头中又有三牙轮钻头、两牙轮钻头、单牙轮钻头。金刚石钻头中有PDC钻头、孕镶钻头等。牙轮钻头通过牙齿对地层的冲击和刮削破碎岩石，牙齿材料通常是硬质合金，由于硬度和耐磨性较差，牙齿的寿命较低。PDC钻头靠复合片对地层剪切破碎岩石，复合片的材料主要是金刚石，寿命比牙轮钻头牙齿长。目前只有球形单牙轮钻头在油田使用。球形单牙轮钻头在井底依靠牙齿刮削破碎 岩石，形成网状的切削轨迹，在软地层中有较高的机械钻速和寿命，但在硬地层和研磨性强地层中由于硬质合金牙齿先期磨损严重，钻头的平均机械钻速和寿命较低，影响了单牙轮钻头的扩大使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种既能适用于软地层，又能破碎较硬地层的单牙轮钻头齿面结构。本实用新型的目的通过下述技术方案来实现一种硬地层单牙轮钻头齿面结构，包括牙轮表面镶装的用以破碎岩石的牙齿，所述牙齿由硬质合金牙齿和PDC复合片组成。作为优选方式，所述PDC复合片为楔形PDC复合片。作为优选方式，所述PDC复合片为弧形PDC复合片。本实用新型的有益效果本实用新型将硬质合金牙齿和PDC复合片结合在单牙轮钻头上，结合了两者的优点同时又互补缺点，结构简单可靠，可灵活设计不同的不同部位的牙齿，满足钻进不同地层的需要，最大程度的提高破岩效率和牙齿寿命。另外，现有常规roc钻头的复合片是圆形薄片，固定在钻头体上，复合片作圆周运动，破碎岩石时的切削方向始终是在圆周的切线上。由于复合片的抗压强度大于抗拉强度，通常用复合片的圆形平面正面切削岩石，这样能最大程度地提高复合片的破岩效率和使用寿命。如果用复合片的圆形平面侧向切削岩石，在复合片内部会产生拉应力，复合片与基体的连接强度较弱，复合片容易蹦裂或脱落。牙轮钻头和金刚石钻头的运动方式不一样。牙轮钻头在破碎岩石时牙齿的切削方向是变化的，导致牙轮钻头的牙齿难以采应复合片。本实用新型将常规PDC钻头的复合片圆形薄片设计成楔形和弧形，使得牙轮钻头在破碎岩石时尽管牙齿的切削方向是变化的，仍能的保征牙齿的复合片层法向切削岩石，最大限度保证复合片内部只产生拉应力，复合片不易蹦裂或脱落，就能大大提高牙轮钻头牙齿的耐磨性和使用寿命。
图I是本实用新型实施例I的结构示意图；图2为图I中楔形PDC复合片的立体结构示意图；图3是本实用新型实施例2的结构示意图；图4为图3中弧形PDC复合片的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。实施例I :如图1、2所示，本单牙轮钻头主要由钻头体I和牙轮2组成，钻头体I上有钻头柄11，牙爪轴颈等，钻头柄11上有联接螺纹。牙轮2装配在牙爪轴颈上，并能灵活转动。牙轮2布齿面上镶装有能破碎岩石的硬质合金牙齿3和楔形PDC复合片4。实施例2:如图3、4所示，本单牙轮钻头主要由钻头体I和牙轮2组成，钻头体I上有钻头柄11，牙爪轴颈等，钻头柄11上有联接螺纹。牙轮2装配在牙爪轴颈上，并能灵活转动。牙轮2布齿面上镶装有能破碎岩石的硬质合金牙齿3和弧形PDC复合片5。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种硬地层单牙轮钻头齿面结构，包括牙轮表面镶装的用以破碎岩石的牙齿，其特征在于所述牙齿由硬质合金牙齿和PDC复合片组成。
2.如权利要求I所述的硬地层单牙轮钻头齿面结构，其特征在于所述PDC复合片为楔形PDC复合片。
3.如权利要求I所述的硬地层单牙轮钻头齿面结构，其特征在于所述PDC复合片为弧形PDC复合片。
专利摘要本实用新型公开了一种硬地层单牙轮钻头齿面结构，涉及一种钻头结构，包括牙轮表面镶装的用以破碎岩石的牙齿，所述牙齿由硬质合金牙齿和PDC复合片组成。本实用新型能既能适用于软地层又适用于硬地层和研磨性强地层。
文档编号E21B10/50GK202544753SQ20122001519
公开日2012年11月21日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者况雨春, 邓嵘, 邓清源 申请人:西南石油大学