CN1375614A - 一种复合锥形单牙轮钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于石油、矿山及地质钻探领域的复合锥形单牙轮钻头。它包括牙掌和安装在牙掌下端的牙轮,其不同之处在于牙轮的外周面自上而下由超长背锥面、外锥面和主锥面组合而成,使牙轮呈复合锥形,在各锥面上镶装有切削齿。所述的主锥面为负锥面,超长背锥面的背倾角β=30－80°;超长背锥面的垂直高度为牙轮高度的20－80%。本发明钻井时能够减少单牙轮钻头瞬时接触井底的切削齿数,同时缩短每颗切削齿在岩层上滑移的行程,使单牙轮钻头具有冲击、压碎和小距离刮挤的破岩特征,并形成近似抛物线的井底模式,从而提高了单牙轮钻头的冲击破岩性能,使单牙轮钻头在中硬以上地层中的使用和进尺效果得到明显提高,降低了钻井的综合成本。

Description

一种复合锥形单牙轮钻头
技术领域
本发明涉及一种用于石油、矿山及地质钻探领域的单牙轮钻头，具体地涉及一种复合锥形的单牙轮钻头。
背景技术
单牙轮钻头主要由牙掌和牙轮构成，现有的牙轮外形结构大都为球形或阶梯球形，在球形面上镶装有切削齿，这种结构的单牙轮钻为满井眼钻头，主要以切削方式破岩，形成具有网状切削轨迹的井底模式。该切削方式中，同时接触井底的切削齿多，接触时间长，钻头工作平稳。这种牙轮结构的单牙轮钻头在软到中硬地层中适用性强，使用效果较好。但是，在硬地层中，这种满井眼模式的单牙轮钻头，切削齿(牙齿)磨损快，使用效果较差。研究表明，通常在硬地层中使用的钻头需要具备冲击、压碎和小距离刮挤的破岩特征，才具有较好的使用效果。
发明内容
本发明的目的旨在设计出一种复合锥形单牙轮钻头，使牙轮钻头具备冲击、压碎和小距离刮挤的破岩特征。
本发明的目的由以下的技术方案来实现：包括牙掌1和安装在牙掌下端的牙轮2，其不同之处在于牙轮的外周面自上而下由超长背锥面6、外锥面5和主锥面4组合而成，使牙轮呈复合锥形，在各锥面上镶装有切削齿3。
按上述方案，所述的主锥面4为负锥面，即主锥面母线与牙轮回转中心线的夹角α≤90°，超长背锥面的背倾角β＝30-80°；超长背锥面的垂直高度为牙轮高度的20-80％，通常为40-80％。
本发明的有益效果在于：由复合锥面的牙轮布齿构成的单牙轮切削结构，钻井时能够减少单牙轮钻头瞬时接触井底的切削齿数，同时缩短每颗切削齿在岩层上滑移的行程，使单牙轮钻头具有冲击、压碎和小距离刮挤的破岩特征，并形成近似抛物线的井底模式，从而提高了单牙轮钻头的冲击破岩性能，使单牙轮钻头在中硬以上地层中的使用和进尺效果得到明显提高，降低了钻井的综合成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例的正视图。
图2为本发明一个实施例中牙轮的立体图。
图3为本发明一个实施例中牙轮的正剖视图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例，单牙轮钻头包括有牙掌1和牙轮2，牙轮的外周面由侧向的超长背锥面6、向下的外锥面5和下端的主锥面4组合而成，超长背锥面可呈阶梯状，构成复合锥形的牙轮，其中超长背锥面的背倾角β为40-45°，主锥面为负锥面，其母线与牙轮中心线的夹角α＝80°，超长背锥面、外锥面和主锥面的母线可为直线或曲线，在牙轮的超长背锥面、外锥面和主锥面上均钻有齿孔8，齿孔中镶装有切削齿(牙齿)3，超长背锥面上镶装有多排相互交错的切削齿，切削齿为锥球齿。牙轮通过其轴承孔7与牙掌轴颈相联接，牙掌轴颈中心线可与牙掌中心线间存在一个偏移，以进一步提高牙轮钻头的冲击破岩性能。

Claims (7)

1、一种复合锥形单牙轮钻头，包括牙掌(1)和安装在牙掌下端的牙轮(2)，其特征在于牙轮的外周面自上而下由超长背锥面(6)、外锥面(5)和主锥面(4)组合而成，使牙轮呈复合锥形，在各锥面上镶装有切削齿(3)。
2、按权利要求1所述的复合锥形单牙轮钻头，其特征在于所述的主锥面(4)为负锥面，即主锥面母线与牙轮回转中心线的夹角α≤90°。
3、按权利要求1或2所述的复合锥形单牙轮钻头，其特征在于超长背锥面(6)的背倾角β＝30-80°。
4、按权利要求1或2所述的复合锥形单牙轮钻头，其特征在于超长背锥面(6)的垂直高度为牙轮高度的20-80％，超长背锥面可呈阶梯状。
5、按权利要求1或2所述的复合锥形单牙轮钻头，其特征在于超长背锥面上镶装有多排相互交错的切削齿。
6、按权利要求1或2所述的复合锥形单牙轮钻头，其特征在于超长背锥面、外锥面和主锥面的母线为直线或曲线。
7、按权利要求1或2所述的复合锥形单牙轮钻头，其特征在于牙掌轴颈中心线可与牙掌中心线间存在一个偏移。
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