CN2355094Y - 盘形牙轮钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种盘形牙轮钻头，由牙齿、牙轮、润滑***、连接螺纹、喷嘴和牙爪所组成。其特征在于，在钻头的一个或多个牙轮上布置了环形的连续牙齿，牙齿的截面形状根据使用要求可以是三角形、半圆形、梯形、楔形或其它合理形状。本实用新型由于接触压力增加，且连续作用于井底，使破岩效率得以提高，从而提高机械钻速和降低破岩能耗；同时使钻头上的扭矩减小，从而提高了轴承和齿面的使用寿命。
Description
本实用新型涉及用于石油、天然气钻井或其它目的钻井的盘形牙轮钻头，属于钻井器具。
在石油、天然气钻井中，目前使用最多的是三牙轮钢齿(又称铣齿)和硬质合金齿(又称镶齿)钻头。从牙轮钻头的发展过程可以看出，虽然牙轮钻头的寿命有了大幅度的提高，但由于近三十年来牙轮钻头在齿形结构上没有多大变化，而牙轮钻头的破岩效率与齿形结构密切相关，因而牙轮钻头的机械钻速难以提高。为了提高牙轮钻头(特别是在一些特殊地层中)的机械钻速、钻井进尺，必须寻求新的齿形结构。盘形钻头就是一种全新齿形结构的牙轮钻头，由于齿形象盘形，因而称为盘形钻头。
对盘形钻头的研究在国外已作过一些工作，特别是前苏联在盘形钻头方面作了大量的研究工作，并进行过现场实验。美国、英国在六十年代后期也在盘形钻头方面作了一些工作。前苏联及美国所研制的盘形钻头，齿圈均做成与牙轮母线垂直，因而主要用于硬地层或极硬地层的钻井。使用这种钻头，达到了足够高的机械钻速，并能保持井径。我国在盘形钻头方面的工作还处于研究阶段，目前还无任何产品进入市场，开发盘形钻头应用于钻井中是有较好的前景。
本实用新型的目的在于，提出一种既能提高钻头的机械进尺及钻井速度，又不会增加加工成本的新型齿形结构的盘形牙轮钻头。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：盘形牙轮钻头主要由牙齿(1)、牙轮(2)、润滑***(3)、连接螺纹(4)、喷嘴(5)和牙爪(6)所组成，其特征在于，在钻头的一个或多个牙轮(2)上，布置了环形的连续牙齿(1)，牙齿的载面形状根据使用要求可以是三角形、半圆形、梯形、楔形或其它合理的形状。连续齿圈的加工可以在车床或铣床上进行，加工方法简单。牙轮(2)上的连续齿圈的布置方式根据设计要求可以与牙轮母线垂直，或成一定的螺旋角β(见图2)，以适应不同地层的钻井需要。盘形钻头的结构决定于盘式钻头的破岩机理不同于常规的牙轮钻头，它改变了与岩石的作用特点及其破碎机理，从而提高了轴承和齿面的使用寿命。
盘形钻头的主体结构与现有的三牙轮钻头相似，也是由牙轮和牙爪组成。它可以是单牙轮、双牙轮、三牙轮或多牙轮组成。主要特点是其齿形与现有的牙轮钻头不同，其齿面制成与牙轮母线垂直或具有一定螺旋角的圆环形连续齿圈。由于盘形钻头的齿面结构不同于现有齿形齿圈(钢齿、镶齿)，它改变了牙齿与岩石的作用特点及其破碎机理，图1所示为盘形牙轮钻头的结构示意图。盘形钻头的连续齿圈沿岩块滚辗时，要形成同心圆环形的岩石破碎，如图4所示。这些破碎环分散为单个的圈环形岩屑，其大小取决于齿圈间距及岩石的机械物理性质。由于井底的圆环状破碎，就增加了机械钻速，并减小了破岩过程中的能耗，从而提高钻井进尺。
本实用新型的优点是：
(1)由于接触压力增加，且连续作用于井底，使破岩效率得以提高，从而提高了机械钻速和降低了破岩能耗；
(2)盘形钻头在钻井过程中不存在一个齿到另一个齿的滚动，使钻头上的扭矩减小，并使钻头与岩石相互作用的动载减小到最低，从而提高了轴承和齿面的使用寿命；
(3)由于牙齿采用的是连续齿圈，取消了费工时的铣齿工序，所以大大简化了钻头的制造工艺，从而降低了钻头的制造成本；
(4)通过改变齿形结构及布齿螺旋角，可较方便地扩大盘形钻头的适用范围。
附图说明：
图1.盘形牙轮钻头的结构示意图，图中(1)牙齿，(2)牙轮，(3)润滑***，(4)连接螺纹，(5)喷嘴，(6)牙爪。
图2.盘形钻头牙轮与牙齿布置的示意图。
图3.为图2中钻头牙齿上镶嵌(a)或堆焊(b)的A-A剖面图
图4.盘形钻头钻井时与岩石作用后得到的岩屑形状示意图。
下面结合附图说明本实用新型的实施事例：
从图1可以看出，整个盘形钻头的结构与现有牙轮钻头基本相同，主要由牙爪(6)和牙轮(2)组成，牙爪和牙轮的个数根据使用需要可以是一个、二个、三个或多个组成。图1所示为三个牙爪和三个牙轮组成的盘形钻头，三个牙轮上布置有连续的齿圈(牙齿)，牙齿(1)的截面形状可以是三角形、半圆形、梯形、楔形或其它合理的形状。根据不同的地层性质和钻井要求，盘形齿(1)可以沿牙轮(2)以一定的螺旋角β布置，齿间距的大小也将随所钻地层的差异而不同。连续的盘形齿圈(1)可以直接在车床或铣床上加工得到。为了提高牙齿(1)的耐磨性，可以在牙齿(1)上镶嵌或堆焊其它耐磨性材料，如图3(a)、(b)所示。
Claims (2)
1.一种盘形牙轮钻头主要由牙齿(1)、牙轮(2)、润滑***(3)、连接螺纹(4)、喷嘴(5)和牙爪(6)所组成，其特征在于，在钻头的一个或多个牙轮上，布置了环形的连续牙齿，牙齿的截面形状可以是三角形、半圆形、梯形、楔形。
2.根据权利要求1所述的盘形牙轮钻头，其特征在于，在牙轮上的连续齿圈可以与牙轮母线垂直、或成一定的螺旋角。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98228864 CN2355094Y (zh) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 盘形牙轮钻头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 98228864 CN2355094Y (zh) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 盘形牙轮钻头 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2355094Y true CN2355094Y (zh) | 1999-12-22 |
Family
ID=33978874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 98228864 Expired - Fee Related CN2355094Y (zh) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 盘形牙轮钻头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2355094Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107060651A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-08-18 | 张艳海 | 一种一次性基桩钻头及其制作方法 |
-
1998
- 1998-05-18 CN CN 98228864 patent/CN2355094Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107060651A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-08-18 | 张艳海 | 一种一次性基桩钻头及其制作方法 |
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