CN1308566C - 锥形单牙轮钻头 - Google Patents

锥形单牙轮钻头 Download PDF

Info

Publication number
CN1308566C
CN1308566C CNB2004100133353A CN200410013335A CN1308566C CN 1308566 C CN1308566 C CN 1308566C CN B2004100133353 A CNB2004100133353 A CN B2004100133353A CN 200410013335 A CN200410013335 A CN 200410013335A CN 1308566 C CN1308566 C CN 1308566C
Authority
CN
China
Prior art keywords
tooth
cone
drill bit
bit
gear wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2004100133353A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1594825A (zh
Inventor
邓嵘
杨世良
刘晓波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Oilfield Equipment Corp
Original Assignee
Kingdream PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kingdream PLC filed Critical Kingdream PLC
Priority to CNB2004100133353A priority Critical patent/CN1308566C/zh
Publication of CN1594825A publication Critical patent/CN1594825A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1308566C publication Critical patent/CN1308566C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明涉及一种用于石油钻井和地质勘探领域的单牙轮钻头。包括有钻头体和牙轮，钻头体通过其下端偏置的牙掌轴颈与牙轮相连接，其特征在于牙轮表面由一个主布齿面和至少一个副布齿面构成，所述的主布齿面为圆锥面或圆锥球面，所述的副布齿面为球面或圆锥台面，主、副布齿面上均镶装有牙齿。本发明采用主、副布齿面结合的牙轮形状，可以达到减小牙齿刮削距离，使牙轮各部分牙齿的切削负荷合理分布，以减少牙齿的磨损，增强牙齿的冲击作用，使之能适于破碎较硬地层，并延长其有效使用寿命。本发明可增加牙轮表面积，布置较多的牙齿，并且使牙轮钻头所受岩石的反作用力合力与钻头轴线靠近；本发明还可满足钻进不同地层的需要。

Description

锥形单牙轮钻头
技术领域
本发明涉及一种用于石油钻井和地质勘探领域的单牙轮钻头。
背景技术
单牙轮钻头主要由钻头体和牙轮组成，钻头体通过其下端偏置的牙掌轴颈与牙轮相连接，牙轮在运行时既随钻头体公转又绕牙掌轴颈线自转，以实现其刮削破碎岩石的任务。目前，已用于生产实际中的单牙轮钻头大都为球形牙轮，球形牙轮在井底依靠球面上布设的牙齿刮削破碎岩石，形成网状的切削轨迹，在软地层和中硬地层中有较高的机械钻速和使用寿命，但在硬地层和研磨性强的地层中由于永久接触区的存在使部分牙齿先期磨损严重，牙轮钻头的平均机械钻速和寿命较低，使单牙轮钻头的使用性能和范围受到一定的影响和限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种能破碎较硬地层、适应范围较大的锥形单牙轮钻头。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有钻头体1和牙轮2，钻头体通过其下端偏置的牙掌轴颈4与牙轮相连接，其不同之处在于牙轮表面由一个主布齿面5和至少一个副布齿面6构成，所述的主布齿面为圆锥面或圆锥球面，所述的副布齿面为球面或圆锥台面，主、副布齿面上均镶装有牙齿7，所述的牙掌轴颈4轴线与钻头体旋转轴线8的夹角β为30～60°，所述主布齿面母线与牙掌轴颈4轴线的夹角α为30～60°，并且上述两个夹角之和β+α＝80～95°。
按上述方案，所述的两个夹角之和β+α＝90°；所述的牙轮主布齿面锥顶超过钻头体旋转轴线8，超出值H＝0～1/2D，D为单牙轮钻头直径。
按上述方案，所述牙轮副布齿面的球面为圆球面或圆锥球面；在牙轮后端设有背锥面9，背锥面为圆锥面，在背锥面上可布设牙齿。
单牙轮钻头牙齿的运动方式主要由其牙轮的外形及相关结构参数所决定，不同牙轮形状和结构参数的单牙轮钻头在井底的受力和破岩方式不同。本发明采用主、副布齿面结合的牙轮形状，可以达到减小牙齿刮削距离，使牙轮各部分牙齿的切削负荷合理分布，以减少牙齿的磨损，增强牙齿的冲击作用，使之能适于破碎较硬地层，并延长其有效使用寿命。本发明的牙轮主布齿面锥顶超过钻头旋转轴线，可增加牙轮表面积，布置较多的牙齿，并且使牙轮钻头所受岩石的反作用力合力与钻头轴线靠近，尽量减少对钻头形成的弯矩；本发明还可灵活设计成不同的牙轮结构参数，满足钻进不同地层的需要。
附图说明
图1为本发明一个实施例的正视图
图2为本发明另一个实施例的正视图
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
第一个实施例如图1所示，包括有钻头体1和牙轮2，钻头体上部设有联接螺纹3，钻头体下端具有一斜面，斜面上安设有牙掌轴颈4，牙掌轴颈轴线与斜面相垂直，与钻头体旋转轴线8的夹角β为40～50°，牙轮通过牙掌轴颈与钻头体活动连接，牙轮表面设有主布齿面5和副布齿面6，牙轮后端设有背锥面9；所述的主布齿面5为圆锥面，该圆锥面母线与牙掌轴颈轴线所形成的夹角α为40～50°，并且，牙掌轴颈轴线与钻头体旋转轴线8的夹角加上牙掌轴颈轴线与主布齿面的圆锥面母线之间的夹角之和β+α为90°，主布齿面的垂直长度为牙轮轴线长度的2/5～3/5；牙轮主布齿面锥顶超过钻头体旋转轴线8，超出值H＝1/4～1/2D，D为单牙轮钻头直径。牙轮的副布齿面为圆锥台面，其半锥角(圆锥台面母线与其中轴线的夹角)为10～25°；主、副布齿面上均布设镶嵌有牙齿7，牙齿的形状为楔形齿或锥球齿，所述的牙齿7为硬质合金齿或金刚石复合耐磨齿，布设于牙轮的表面，也可硬质合金齿与金刚石复合耐磨齿相混合布设于牙轮表面，混合方式可为一个或多个交错布设，即间隔一个或多个布设硬质合金齿，其余为金刚石复合耐磨齿；此外，牙轮背锥面9也为圆锥面，在背锥面上也镶装有牙齿。
本发明第二个实施例如图2所示，它与上一个实施例的主要不同之处在于副布齿面6为圆球面，其它结构与上一个实施例相同。

Claims (10)

1、一种锥形单牙轮钻头，包括有钻头体(1)和牙轮(2)，钻头体通过其下端偏置的牙掌轴颈(4)与牙轮相连接，其特征在于牙轮表面由一个主布齿面(5)和至少一个副布齿面(6)构成，所述的主布齿面为圆锥面或圆锥球面，所述的副布齿面为球面或圆锥台面，主、副布齿面上均镶装有牙齿(7)，所述的牙掌轴颈(4)轴线与钻头体旋转轴线的夹角β为30～60°，主布齿面母线与牙掌轴颈轴线的夹角α为30～60°，所述的牙掌轴颈(4)轴线与钻头体旋转轴线(8)的夹角β加上主布齿面母线与牙掌轴颈轴线的夹角α之和β+α＝80～95°。
2、按权利要求1所述的锥形单牙轮钻头，其特征在于两夹角之和β+α＝90°。
3、按权利要求1或2所述的锥形单牙轮钻头，其特征在于所述的牙轮主布齿面锥顶超过钻头体旋转轴线(8)，超出值H＝0～1/2D，D为单牙轮钻头直径。
4、按权利要求1或2所述的锥形单牙轮钻头，其特征在于所述牙轮副布齿面的球面为圆球面或圆锥球面。
5、按权利要求1或2所述的锥形单牙轮钻头，其特征在于在牙轮后端设有背锥面(9)，在背锥面上布设有牙齿。
6、按权利要求1或2所述的锥形单牙轮钻头，其特征在于所述的主布齿面为圆锥面，该圆锥面母线与牙掌轴颈轴线所形成的夹角α为40～50°。
7、按权利要求1或2所述的锥形单牙轮钻头，其特征在于主布齿面的垂直长度为牙轮轴线长度的2/5～3/5。
8、按权利要求6所述的锥形单牙轮钻头，其特征在于牙轮的副布齿面为圆锥台面，其半锥角为10～25°。
9、按权利要求1或2所述的锥形单牙轮钻头，其特征在于所述的牙齿(7)为硬质合金齿或金刚石复合耐磨齿，布设于牙轮的表面。
10、按权利要求1或2所述的锥形单牙轮钻头，其特征在于所述的牙齿(7)为硬质合金齿与金刚石复合耐磨齿相混合布设于牙轮表面，混合方式为一个或多个交错布设。
CNB2004100133353A 2004-06-23 2004-06-23 锥形单牙轮钻头 Expired - Fee Related CN1308566C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100133353A CN1308566C (zh) 2004-06-23 2004-06-23 锥形单牙轮钻头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2004100133353A CN1308566C (zh) 2004-06-23 2004-06-23 锥形单牙轮钻头

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1594825A CN1594825A (zh) 2005-03-16
CN1308566C true CN1308566C (zh) 2007-04-04

Family

ID=34662905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100133353A Expired - Fee Related CN1308566C (zh) 2004-06-23 2004-06-23 锥形单牙轮钻头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1308566C (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101492998B (zh) * 2009-03-03 2011-06-29 西南石油大学 防缩径单牙轮钻头
CN102022084B (zh) * 2010-12-30 2013-01-02 西南石油大学 一种复合式单牙轮钻头
CN103015900B (zh) * 2012-12-24 2015-02-04 中国石油化工股份有限公司 一种牙轮钻头的牙齿
CN103541660B (zh) * 2013-11-07 2016-08-17 西南石油大学 一种复合式偏心单牙轮钻头
CN105804663B (zh) * 2016-05-24 2018-01-09 西南交通大学 一种具有pdc组合齿的单牙轮钻头
CN109898995B (zh) * 2019-02-19 2021-06-08 西南石油大学 一种具有滚动齿圈的组合式单牙轮钻头
CN111021962B (zh) * 2019-11-12 2021-10-19 源石机械科技承德有限公司 牙轮钻头以及构造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2475812Y (zh) * 2001-03-30 2002-02-06 西南石油学院 一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头
CN2526489Y (zh) * 2002-01-25 2002-12-18 天津市渤海石油机械有限公司 带副齿的牙轮钻头
US6561293B2 (en) * 1997-09-04 2003-05-13 Smith International, Inc. Cutter element with non-linear, expanded crest
US6561292B1 (en) * 2000-11-03 2003-05-13 Smith International, Inc. Rock bit with load stabilizing cutting structure
US6719073B2 (en) * 2002-05-21 2004-04-13 Smith International, Inc. Single-cone rock bit having cutting structure adapted to improve hole cleaning, and to reduce tracking and bit balling

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6561293B2 (en) * 1997-09-04 2003-05-13 Smith International, Inc. Cutter element with non-linear, expanded crest
US6561292B1 (en) * 2000-11-03 2003-05-13 Smith International, Inc. Rock bit with load stabilizing cutting structure
CN2475812Y (zh) * 2001-03-30 2002-02-06 西南石油学院 一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头
CN2526489Y (zh) * 2002-01-25 2002-12-18 天津市渤海石油机械有限公司 带副齿的牙轮钻头
US6719073B2 (en) * 2002-05-21 2004-04-13 Smith International, Inc. Single-cone rock bit having cutting structure adapted to improve hole cleaning, and to reduce tracking and bit balling

Also Published As

Publication number Publication date
CN1594825A (zh) 2005-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102536124B (zh) Pdc复合片单牙轮钻头
CN103233683B (zh) 利用滚动作用修正井壁增强钻头保径效果的装置
CN202417313U (zh) 一种有pdc齿的单牙轮钻头
CN1308566C (zh) 锥形单牙轮钻头
CN202673149U (zh) 一种混合钻头
CN105840105A (zh) 一种pdc-孕镶块混合自适应钻头
CN110359847A (zh) 一种三牙轮pdc同心钻头
CN100359126C (zh) 凸形齿顶切削齿
CN102364030B (zh) 旋切方式破岩的钻头
CN103758463A (zh) 弧形齿的孕镶金刚石钻头
CN202544753U (zh) 一种硬地层单牙轮钻头齿面结构
WO2003091531A1 (fr) Trepan a molettes avec broche de controle decalee par rapport a l'axe central de celui-ci
CN102400646B (zh) 旋切钻头与牙轮钻头形成的复合钻头
CN207470124U (zh) 一种适用于含砾硬地层钻进的锥形齿钻头
CN1317479C (zh) 一种复合锥形单牙轮钻头
CN205477376U (zh) 一种适用于硬夹层钻进的pdc钻头
CN1304720C (zh) 高强抗磨多牙轮钻头
CN203308383U (zh) 利用滚动作用修正井壁增强钻头保径效果的装置
CN106121543A (zh) 一种基于模块化布齿的pdc单牙轮钻头
CN103758458B (zh) 一种混合式单牙轮钻头
CN202187716U (zh) 牙轮钻头内置槽涂层强化钻齿
CN2549157Y (zh) 一种单牙轮钻头的保径结构
CN220267599U (zh) 高速复合三牙轮钻头
CN102061887B (zh) 硬质合金齿和聚晶金刚石复合片混合布齿钻头
CN110344770A (zh) 一种新型自调节pdc钻头

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070404

Termination date: 20140623

EXPY Termination of patent right or utility model