CN100590291C - 单牙轮钻头保径结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单牙轮钻头保径结构，它包括牙爪，反喷嘴，保径齿，牙爪斜面，牙轮端面及牙轮等，其是将三分之二以上的保径齿布设于牙爪体的反喷嘴下方，靠牙轮端面最近的保径齿外表面距牙爪下端最低点的最短距离大于或等于该保径齿的最大直径，保径齿径向等角对称，轴向等距直线分布，保证了切削轨迹有少量重叠，采用上述结构有利于缩短井底流畅，使开壁光滑流畅；起钻安全。

Description

单牙轮钻头保径结构

技术领域：

本发明涉及一种牙轮钻头保径结构，特别是一种单牙轮钻头的保径结构。

背景技术：

目前石油、矿山及地质钻探所选用的单牙轮钻头其钻进时，由于牙轮的自转和绕钻头中心线的公转，形成钻头硬质合金齿对井底的网状切削，同时形成弧形斜沟状粗糙井壁，这种粗糙的井壁缩小了井眼的有效断面，威胁钻头起钻头安全，愈是深井，起钻的安全要求愈严，因此没有保径结构的单牙钻头，所钻井眼质量不高，实用价值低，安全性能差，而现有单牙轮钻头保径结构如中国专利98219946.5的《一种单牙轮钻头》它仅是在牙轮钻头的钻头体上设有保径块，在保径块上又布置有主动切削保径齿和被动切削保径齿，其目的是使牙轮钻头的牙爪体在牙轮钻头被磨损之后，保护牙爪体不被过度磨损而断裂，从而影响钻头的使用寿命；其不能对所钻井眼井壁进行有效修剪切削使井壁光滑流畅；不能使钻头钻进质量达到API井眼直径要求。

发明内容：

本发明目的要提供一种随钻头钻进的同时完成对所钻井壁二次加工，除去井壁粗糙部分使井壁光滑流畅，钻进质量符合API井眼直径要求，起钻安全，实用价值高的一种单牙轮钻头保径结构。

本发明技术方案是这样来实现的，它包括牙爪、反喷嘴、保径齿、牙爪斜面、牙轮端面及牙轮，三分之二至四分之三的保径齿布设于牙爪的反喷嘴出口的下方，位于反喷嘴最下端的保径齿的根部外壁面最低点与牙爪下端最低点的最短距离大于或等于该保径齿的最大直径。

布设于牙爪上的保径齿，径向等角对称，轴向均匀等距直线分布，径向相邻两保径齿间的轴向间距小于或等于保径齿齿顶圆直径。

牙爪的最下端爪尖作倒角处理。

牙爪的最下端爪尖倒成R圆弧角，R圆弧角圆弧线倒至牙爪中心轴线最低点与牙爪斜面上的密封圆相切点F位置。

在牙爪的圆柱体表面上布设有7-13颗保径齿。牙爪的圆柱体表面上设有9颗保径齿，牙爪斜面最上端上方设3颗，反喷嘴出口下方设6颗。

保径齿的齿径大于牙轮上耐磨齿的齿径。

牙爪上保径齿的齿顶圈外径小于牙轮的最大球径。

本发明单牙轮钻头保径结构，其使保径齿尽可能地靠近牙轮端面，排除咽喉部位岩屑，缩短井底流场，迫使岩屑及时脱离井底，同时利用牙爪尖倒角，使部分钻井液绕过咽喉部位，以减少局部流动阻力，避开高速泥浆冲蚀爪尖；井底流场是钻井液紊流最集中的部位，也是岩屑最难排出的部位，井底流场越短排出岩屑的效率越高；还因牙爪体上的保径齿轴向均匀等距，直线分布，径向则等角对称，径向相邻两齿之间有部分重叠，保证了钻头体对井壁的连续刮削，经过保径齿的连续刮削，排除了咽喉部位的阻碍，使井壁与牙爪圆柱体表面之间，形成了间隔均匀的流畅环空，使井底的岩屑能迅速排出，正好满足了反喷嘴所需的工作条件。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为图1沿A-A向保径齿的径向分布图。

图3为本发明牙爪1示意图。

图4为图3沿B向局部图。

图5为图3沿C向局部图。

图6为图3沿D向图。

图中：1.牙爪、2.反喷嘴、3.保径齿、4.牙爪斜面、5.牙轮端面、6.牙轮、7.密封圆。

具体实施方式：

如图1-6所示本发明单牙轮钻头保径结构各向示意图，牙爪1圆柱状体被牙爪斜面4分成不对称的两段，圆柱体不长，与钻杆相比，比值极小，保径齿3由合金材料制成，在牙爪体牙爪斜面4最高点的上端设三分之一保径齿3，本例设有3颗下端设三分之二的保径齿3，本实例设6颗保径齿3，即在牙爪1反喷嘴2出口的下部设6颗保径齿3，保径齿3径向等角对称，轴向等距直线分布，径向相邻两齿的轴向间距小于或等于保径齿3的齿顶圆直径，本实施例采用略小于，这样径向相邻两齿有少量重叠，其切削轨迹亦有少量重叠，形成对井壁的连续，无间隔的柱状组合刮削；这样有利于岩屑排出，位于牙爪1反喷嘴3下部最下端的保径齿3的根部外壁面最低点与牙爪1下端部最低点之间的最短距离大于或等于该保径齿3的最大直径，本实施例取等于，因牙爪1上的保径齿3理论上越靠近牙轮端面5越好，牙爪体上的保径齿3齿顶圈外径略小于牙轮6的最大球径包括耐磨齿，牙爪1的爪尖即牙爪1的最下端倒角处理，倒成R圆弧角，R圆弧角圆弧线倒至沿牙爪1中心轴线最低点与牙爪斜面4上的密封圆7相切点F位置，使一部分钻井液绕过咽喉部位，减少局部流动阻力，避开了高速泥浆冲蚀牙爪1的牙尖，使用本发明单牙轮钻头钻井时，随着钻头的钻进，由于保径齿3的作用，同时完成了对井壁的二次加工，除去了井壁的粗糙部分，使井壁光滑流畅，根除了起钻安全威胁。

Claims (7)

1、一种单牙轮钻头保径结构，包括牙爪(1)、反喷嘴(2)、保径齿(3)、牙爪斜面(4)、牙轮端面(5)及牙轮(6)，其特征是三分之二至四分之三的保径齿(3)布设于牙爪(1)的反喷嘴(2)出口的下方，位于反喷嘴(2)最下端的保径齿(3)的根部外壁面最低点与牙爪(1)下端最低点的距离大于或等于该保径齿(3)的最大直径；布设于牙爪(1)上的保径齿(3)成径向等角对称，轴向均匀、等距、直线分布；径向相邻两保径齿间的轴向间距小于或等于保径齿(3)齿顶圆直径。

2、如权利要求1所述的单牙轮钻头保径结构，其特征是牙爪(1)的最下端爪尖作倒角处理。

3、如权利要求1所述的单牙轮钻头保径结构，其特征是牙爪(1)的最下端爪尖倒成R圆弧角，R圆弧角圆弧线倒至牙爪(1)中心轴线最低点与牙爪斜面(4)上的密封圆(7)相切点F位置。

4、如权利要求1所述的单牙轮钻头保径结构，其特征是在牙爪(1)的圆柱体表面上布设有7-13颗保径齿(3)。

5、如权利要求4所述的单牙轮钻头保径结构，其特征是所述牙爪(1)的圆柱体表面上设有9颗保径齿(3)，其中牙爪斜面(4)最上端上方设有3颗，反喷嘴(2)出口下方设有6颗。

6、如权利要求1所述的单牙轮钻头保径结构，其特征是保径齿(3)的齿径大于牙轮(6)上耐磨齿的齿径。

7、如权利要求1所述的单牙轮钻头保径结构，其特征是所述牙爪(1)上保径齿的齿顶圈外径小于牙轮(6)的最大球径。

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