CN2625557Y - 一种具强化主动保径结构的牙轮钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于石油、天然气、矿山及地质钻探领域的具强化主动保径结构的牙轮钻头，特别是具强化主动保径结构的多牙轮钻头。包括有牙掌和牙轮，牙轮上布设有切削齿，其不同之处在于在牙轮的外排齿圈上同时安设有外排切削齿和外排修边齿。本实用新型的有益效果在于：1.在牙轮外排齿圈上同时安设外排切削齿和修边齿，改善了现有牙轮钻头切削井底功能过剩而修刮井壁功能不足的状况，使牙轮布齿更趋合理；2.强化了牙轮钻头的主动切削井壁功能，不仅提高了牙轮钻头的保径能力，通过外排修边齿良好地修整了井壁，改善了钻井质量，而且减少了被动保径阻力，提高了牙轮钻头的机械钻速；3.具有结构简单，易于制作和加工的特点。

Description

一种具强化主动保径结构的牙轮钻头

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油、天然气、矿山及地质钻探领域的具强化主动保径结构的牙轮钻头，特别是具强化主动保径结构的多牙轮钻头。

背景技术

牙轮钻头主要由牙轮和牙掌两大部分组成，多牙轮钻头有两个或多个牙轮，多牙轮钻头中最常用的为三牙轮钻头。牙轮套装于牙掌下部的悬臂轴上并能围绕牙掌悬臂轴旋转，牙轮外表面的切削结构在随牙轮公转、自转及纵向进给构成的复合运动所产生的冲击、压碎及滑动剪切作用下破碎井下岩层。

对多牙轮钻头来说，牙轮外排保径部位的切削齿对井壁岩石的作用主要通过剪切方式来完成。镶齿牙轮的保径结构由牙轮外排齿和背锥齿构成。因为外排齿担负保径任务，要求耐磨，并且由于线速度高冲击大而为防齿折断，外排齿一般选用露齿高度较小、齿冠钝圆的楔形齿，而平头状背锥齿主要起耐磨和保护牙轮基体作用，由于它们切削和移动岩石能力有限，所以不能十分有效地切削井壁。美国专利US5351768和US5479997提出了一种改进牙轮切削结构的牙轮钻头，它们的主要特点是在牙轮锥面与背锥面的相交处增设一圈楔形修边齿，用以修整背锥齿和外排齿破岩后残留下的螺旋脊梁状井壁，使牙轮的保径切削功能增强，从而提高牙轮钻头的机械钻速和保径性能。但采用该修边齿结构，其一是牙轮的切削结构变得较为复杂，给加工带来了不便，其二是受结构空间的限制，该修边齿直径和露齿高较小，使其修刮井壁的功能受限。另一方面，现有牙轮钻头的牙轮外排齿担负切削井底和井壁的双重功能，虽然布齿数量较多，但由于所布设的外排齿其切削刃均与牙轮母线平行，这样的外排齿布设结构使得牙轮切削井底功能过剩而修刮井壁功能不足。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足而提供一种结构较为简单、布齿更为合理的具强化主动保径结构的牙轮钻头，以改善牙轮外排齿对切削井底功能过剩而修刮井壁功能不足的状况。

本实用新型为解决上述提出的问题而采用的技术方案为：包括有牙掌1和牙轮2，牙轮上布设有切削齿6，其不同之处在于在牙轮的外排齿圈3上同时安设有外排切削齿4和外排修边齿5。

按上述方案，所述的外排切削齿4为常规的外排切削齿，即齿形和布设方位与常规外排切削齿相同；所述的外排修边齿5为楔形齿或偏楔形齿，外排修边齿的齿顶切削刃7与牙轮母线成垂直或基本垂直状，即其布设方位相对常规外排齿旋转90°；外排切削齿和外排修边齿可在牙轮外排齿圈3上相互交错布设；所述的牙轮牙掌为2～5个，至少在1～2个牙轮的外排齿圈上同时安设外排切削齿4和外排修边齿5。

本实用新型的有益效果在于：1、在牙轮外排齿圈上同时安设外排切削齿和修边齿，构成了具有强化主动保径结构的牙轮，改善了现有牙轮钻头切削井底功能过剩而修刮井壁功能不足的状况，使牙轮布齿更趋合理；2、由于强化了牙轮钻头的主动切削井壁功能，不仅提高了牙轮钻头的保径能力，通过外排修边齿良好地修整了井壁，改善了钻井质量，而且减少了被动保径阻力，提高了牙轮钻头的机械钻速；3、具有结构简单，易于制作和加工的特点。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的正视图。

图2为本实用新型一个实施例的仰视图。

图3为本实用新型一个实施例中牙轮局部布齿图示。

图4、图5为本实用新型一个实施例中外排修边齿的正视图和侧视图。

图6、图7为另一种外排修边齿的正视图和侧视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例。为一个三牙轮钻头，包括有牙轮2和牙掌1，牙掌通过其下部的悬臂轴与牙轮相连接，在每个牙轮上镶装有切削齿6，在牙轮的外排齿圈3上相互交错镶装有外排切削齿4和外排修边齿5，外排切削齿为楔形齿，也可为偏楔形齿或圆锥齿，外排切削齿的齿顶切削刃与牙轮母线相平行，外排修边齿为楔形齿或偏楔形齿，外排修边齿5镶装在牙轮外排齿圈上其齿顶切削刃7与牙轮母线相垂直，外排修边齿和外排切削齿在牙轮背锥线8上的规径尺寸相同，如图3所示，此外，在牙轮的背锥面9上还镶装有平头背锥齿10，外排修边齿5可由金刚石复合齿、聚晶金刚石齿等耐磨合金材料切削齿构成。外排修边齿为楔形齿的结构可有多种，包括有柱形的齿体11与牙轮上的齿孔相镶合，齿冠部分12呈楔形，由两侧的两个向上延伸的斜面在齿顶交汇而形成，齿顶切削刃7可为直线状或圆弧状，如图4、6所示。

Claims (7)

1、一种具强化主动保径结构的牙轮钻头，包括有牙掌和牙轮，牙轮上布设有切削齿，其特征在于在牙轮的外排齿圈上同时安设有外排切削齿和外排修边齿。

2、按权利要求1所述的具强化主动保径结构的牙轮钻头，其特征在于所述的外排修边齿为楔形齿或偏楔形齿。

3、按权利要求1或2所述的具强化主动保径结构的牙轮钻头，其特征在于外排修边齿的齿顶切削刃与牙轮母线成垂直或基本垂直状。

4、按权利要求3所述的具强化主动保径结构的牙轮钻头，其特征在于外排切削齿和外排修边齿在牙轮外排齿圈上相互交错布设。

5、按权利要求1或2所述的具强化主动保径结构的牙轮钻头，其特征在于所述的牙轮牙掌为2～5个，至少在1～2个牙轮的外排齿圈上同时安设外排切削齿和外排修边齿。

6、按权利要求1或2所述的具强化主动保径结构的牙轮钻头，其特征在于为一个三牙轮钻头，包括有牙轮和牙掌，牙掌通过其下部的悬臂轴与牙轮相连接，在每个牙轮上镶装有切削齿，在牙轮的外排齿圈上相互交错镶装有外排切削齿和外排修边齿，外排切削齿为楔形齿或偏楔形齿，外排切削齿的齿顶切削刃与牙轮母线相平行，外排修边齿为楔形齿或偏楔形齿，外排修边齿镶装在牙轮外排齿圈上其齿顶切削刃与牙轮母线相垂直，外排修边齿和外排切削齿在牙轮背锥线上的规径尺寸相同。

7、按权利要求1或2所述的具强化主动保径结构的牙轮钻头，其特征在于在牙轮的背锥面上还镶装有平头背锥齿。

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