一种新型区域布齿强化的混合钻头的制作方法

本发明涉及钻井，具体涉及一种新型区域布齿强化的混合钻头。

背景技术：

1、目前，镶齿牙轮和pdc混合钻头既具有pdc钻头(polycrystalline diamondcompact bit，聚晶金刚石pdc钻头)的机械钻速快的优势，又具有牙轮钻头扭矩低、钻进平稳的优势，使其应用范围越来越广。

2、相关技术中，镶齿牙轮和pdc混合钻头主要应用于夹层钻进、含砾地层及定向钻进应用中。随着混合钻头适应的地层越来越广，当前混合钻头应用的地层越来越复杂，混合钻头受力状态越来越恶劣。因此，现有混合钻头的单刀翼上从单排齿优化为二排齿或三排齿，通过二排齿或三排齿强化整体布齿强度。

3、但是，现有混合钻头存在以下缺陷：

4、①二排齿和三排齿与一排齿均有不同数值的高低差，每个刀翼上最突出的主力切削齿往往是单排，在遇到障碍物时，强度有待加强；

5、②在定向混合钻头应用过程中，肩部规径过渡段容易失效，导致混合钻头肩部易环磨失效，更严重的可能导致掉牙轮的风险。

技术实现思路

1、本申请提供一种新型区域布齿强化的混合钻头，对混合钻头的易失效区域进行布齿强化，提高耐磨性，解决崩齿失效的问题，提升混合钻头寿命。

2、第一方面，本申请实施例提供一种新型区域布齿强化的混合钻头，包含钻头本体和若干刀翼，所述刀翼连接在所述钻头本体的端部，且所述刀翼从内至外划分为四段，分别为内锥段、鼻肩段、肩部规径过渡段和规径段，所述混合钻头包括：

3、每个所述刀翼的固定切削齿包含主排齿和一排以上辅排齿，所述主排齿和辅排齿由内到外排列布设，覆盖整个井底，形成固定切削齿的最外切削轮廓包络线；

4、每个刀翼中，至少设置一排辅排齿的最外切削轮廓包络线与主排齿的最外切削轮廓包络线等高；

5、每个刀翼中，所述辅排齿中的部分固定切削齿落在肩部规径过渡段内。

6、结合第一方面，在一种实施方式中，最外切削轮廓包络线与所述主排齿的最外切削轮廓包络线等高设置的辅排齿位于鼻肩段。

7、结合第一方面，在一种实施方式中，各个刀翼的辅排齿的排数可以相同，也可以不同。

8、结合第一方面，在一种实施方式中，每个所述刀翼均设有主排齿和一排辅排齿，所述辅排齿的最外切削轮廓包络线与主排齿的最外切削轮廓包络线等高；所述辅排齿中部分固定切削齿落在肩部规径过渡段内。

9、结合第一方面，在一种实施方式中，每个所述刀翼均设有主排齿和两排辅排齿，远离主排齿的一排辅排齿的最外切削轮廓包络线与主排齿的最外切削轮廓包络线等高；靠近主排齿的一排辅排齿的最外切削轮廓包络线矮于主排齿的最外切削轮廓包络线；远离主排齿的一排辅排齿所述辅排齿中部分固定切削齿落在肩部规径过渡段内。

10、结合第一方面，在一种实施方式中，一部分所述刀翼设有主排齿和一排辅排齿，另一部分所述刀翼均设有主排齿和两排辅排齿；具有一排辅排齿的刀翼的辅排齿的最外切削轮廓包络线与主排齿的最外切削轮廓包络线等高；具有两排辅排齿的刀翼的远离主排齿的一排辅排齿的最外切削轮廓包络线与主排齿的最外切削轮廓包络线等高；靠近主排齿的一排辅排齿的最外切削轮廓包络线矮于主排齿的最外切削轮廓包络线。

11、结合第一方面，在一种实施方式中，所述混合钻头具有偶数个刀翼，所述偶数个刀翼两两形成v型刀翼结构；所述v型刀翼结构中的两个刀翼，一个刀翼的主排齿延伸至钻头体轴线中心，另一个刀翼的主排齿布置于鼻肩段1022；所述v型刀翼结构的内锥段增设内锥齿。

12、结合第一方面，在一种实施方式中，所述辅排齿的规格尺寸与主排齿的规格尺寸相同或不同。

13、结合第一方面，在一种实施方式中，若干所述刀翼之间设置牙掌，所述牙掌上端与钻头体相联成一体，所述牙掌的下端设置牙轮；所述牙轮的最外切削轮廓包络线高于主排齿的最外切削轮廓包络线。

14、结合第一方面，在一种实施方式中，所述刀翼的固定切削齿采用硬质合金齿、金刚石复合片或由立方氮化硼聚晶材料制造的复合片。

15、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

16、1.本申请的混合钻头，在有限的空间内增加了部分区域固定切削齿，减少了该区域单颗固定切削齿的受力，降低了部分区域固定切削齿崩齿的几率，提升混合钻头寿命。

17、2.本申请的混合钻头，每个刀翼均设有主排齿和一排以上辅排齿，每个刀翼中，至少设置一排辅排齿的最外切削轮廓包络线与主排齿的最外切削轮廓包络线等高，相当于最突出的主力切削齿至少两排，进行了等高强化，相对于传统的单排主力切削齿，强度大大加强，耐磨性大大加强，减小了主力切削齿崩齿失效的概率。每个刀翼中，辅排齿中的部分固定切削齿落在肩部规径过渡段内，通过在易环磨失效的肩部规径过渡段增设固定切削齿，解决现有技术混合钻头在肩部规径过渡段容易环磨失效的问题。

18、3.本申请的混合钻头，最外切削轮廓包络线与主排齿的最外切削轮廓包络线等高设置的辅排齿位于鼻肩段；本申请的混合钻头，鼻肩段通过新增辅排齿进行等高强化，提升鼻肩段的耐磨能力，降低肩部环磨的几率，提高混合钻头的安全性。

技术特征：

1.一种新型区域布齿强化的混合钻头，包含钻头本体(1)和若干刀翼(2)，所述刀翼(2)连接在所述钻头本体(1)的端部，且所述刀翼(102)从内至外划分为四段，分别为内锥段(1021)、鼻肩段(1022)、肩部规径过渡段(1023)和规径段(1024)，其特征在于，所述混合钻头包括：

2.如权利要求1所述的一种新型区域布齿强化的混合钻头，其特征在于：最外切削轮廓包络线与所述主排齿(109)的最外切削轮廓包络线等高设置的辅排齿位于鼻肩段(1022)。

3.如权利要求1所述的一种新型区域布齿强化的混合钻头，其特征在于：各个刀翼(102)的辅排齿的排数可以相同，也可以不同。

4.如权利要求3所述的一种新型区域布齿强化的混合钻头，其特征在于：每个所述刀翼(102)均设有主排齿(109)和一排辅排齿，所述辅排齿的最外切削轮廓包络线与主排齿(109)的最外切削轮廓包络线等高；所述辅排齿中部分固定切削齿(104)落在肩部规径过渡段(1023)内。

5.如权利要求3所述的一种新型区域布齿强化的混合钻头，其特征在于：每个所述刀翼(102)均设有主排齿(109)和两排辅排齿，远离主排齿(109)的一排辅排齿的最外切削轮廓包络线与主排齿(109)的最外切削轮廓包络线等高；

6.如权利要求3所述的一种新型区域布齿强化的混合钻头，其特征在于：一部分所述刀翼(102)设有主排齿(109)和一排辅排齿，另一部分所述刀翼(102)均设有主排齿(109)和两排辅排齿；

7.如权利要求1～6任意一项所述的一种新型区域布齿强化的混合钻头，其特征在于：所述混合钻头具有偶数个刀翼(102)，所述偶数个刀翼(102)两两形成v型刀翼结构；

8.如权利要求1所述的一种新型区域布齿强化的混合钻头，其特征在于：所述辅排齿的规格尺寸与主排齿(109)的规格尺寸相同或不同。

9.如权利要求1所述的一种新型区域布齿强化的混合钻头，其特征在于：若干所述刀翼(102)之间设置牙掌(106)，所述牙掌(106)上端与钻头体(101)相联成一体，所述牙掌(106)的下端设置牙轮(105)；所述牙轮(105)的最外切削轮廓包络线高于主排齿(109)的最外切削轮廓包络线。

10.如权利要求1所述的一种新型区域布齿强化的混合钻头，其特征在于：所述刀翼(102)的固定切削齿(104)采用硬质合金齿、金刚石复合片或由立方氮化硼聚晶材料制造的复合片。

技术总结
本申请涉及一种新型区域布齿强化的混合钻头，涉及钻井技术领域，混合钻头的刀翼从内至外划分为四段，分别为内锥段、鼻肩段、肩部规径过渡段和规径段，所述混合钻头包括：每个所述刀翼的固定切削齿包含主排齿和一排以上辅排齿，所述主排齿和辅排齿由内到外排列布设，覆盖整个井底，形成固定切削齿的最外切削轮廓包络线；每个刀翼中，至少设置一排辅排齿的最外切削轮廓包络线与主排齿的最外切削轮廓包络线等高；每个刀翼中，所述辅排齿中的部分固定切削齿落在肩部规径过渡段内。本申请的混合钻头，对混合钻头的易失效区域进行布齿强化，提高耐磨性，解决崩齿失效的问题，提升混合钻头寿命。

技术研发人员：全兵,叶道辉,涂关富,刘晓波,江诗贵,袁丽
受保护的技术使用者：中石化江钻石油机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8