CN2703860Y - 曲面牙轮钻头 - Google Patents

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邓嵘
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Abstract

本实用新型涉及一种用于油气田、采矿、地质勘探钻井的曲面牙轮钻头。它能破碎各类地层的岩石，满足钻进不同地层的需要。它由钻头体和一个牙轮组成，其特征是：牙轮布齿面为回转曲面，牙轮布齿面回转母线可由一段曲线构成，也可由多段曲线平滑连接而成，回转轴线与牙轮轴承轴线重合，牙轮布齿面回转母线的一段相对于钻头旋转轴线对称，牙轮布齿面顶点超过钻头旋转轴线。本实用新型的有益效果是：能增加牙轮体积、布置较多的牙齿，提高钻头破岩效率；可根据地层岩性，灵活设计牙轮形状，可以达到减小牙齿刮削距离，减少牙齿磨损，增加牙齿的冲击作用；能广泛应用在钻井工程中，适合于较广的地层。

Description

曲面牙轮钻头
技术领域
本实用新型涉及一种用于油气田、采矿、地质勘探钻井的牙轮钻头，属于钻井工具。
背景技术
牙轮钻头通常由钻头体和牙轮组成，钻头体上有钻头柄、牙爪及牙爪轴颈等；牙轮上镶装有能破碎岩石的牙齿。钻头柄及上面的螺纹是用来使钻头和钻杆相连的；牙爪及牙爪轴颈是支撑和带动牙轮绕钻头旋转轴线旋转的载体；牙轮及其上面的牙齿是钻头破碎岩石的主体元件。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牙轮钻头在井底的受力和破岩方式不同。采用某种适当的牙轮形状，可以达到减小牙齿刮削距离、减少牙齿磨损、提高牙齿寿命、增加牙齿的冲击作用，使之适合于破碎各类地层的目的。
发明内容
本实用新型的目的在于：为满足钻进不同地层的需要，能破碎各类地层的岩石，特提出一种曲面牙轮钻头。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种曲面牙轮钻头，主要由钻头体和一个牙轮组成，其技术特征是：牙轮上镶装有能破碎岩石的牙齿，并加工有环状的排屑槽；牙轮布齿面是一回转曲面，回转轴与牙轮轴承轴线重合，回转曲面的母线是由通过A、B、C、D点的曲线构成，其中A点是回转曲面的顶点，B点是母线与钻头旋转轴线的交点，C点与A点相对于钻头旋转轴线对称，D点是曲线ABC的外延点。曲线ABCD可由一段曲线构成，也可由多段曲线连接而成，每一段曲线可以是圆弧线、椭圆弧线、双曲线、抛物线或其它几何曲线。当牙轮装配在钻头体上后，其中曲线段AB和BC相对于钻头旋转轴对称。牙轮布齿面顶点A超过钻头旋转轴线，其超出值在0～70mm范围内。这样可增加牙轮体积，布置较多的牙齿，并且使钻头所受岩石的反作用力合力与钻头轴线靠近，尽量减少对钻柱形成的弯矩。
本实用新型具有的有益效果是：(1)能增加牙轮体积，布置较多的牙齿，提高钻头破岩效率；(2)可根据地层岩性，灵活设计牙轮形状，可以达到减小牙齿刮削距离，减少牙齿磨损，增加牙齿的冲击作用；(3)结构简单可靠，能广泛应用在钻井工程中，适合于较广的地层。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型提供的曲面牙轮钻头的结构示意图。
图2为本曲面牙轮钻头的牙轮结构示意图。
图3为本牙轮钻头的回转曲面的曲线段图。
图4为本曲面牙轮钻头的一个实施例图。
图中：1.钻头体，2.牙轮，3.牙齿，4.排屑槽，5.牙轮布齿面，6.钻头旋转轴线，7.牙轮轴承轴线，8.牙轮布齿面回转轴线。
具体实施方式
本曲面牙轮钻头主要由钻头体1和牙轮2组成，牙轮2上镶装有能破碎岩石的牙齿3，并加工有环状的排屑槽4，牙轮2装配在牙爪轴颈上，并能灵活转动。牙轮布齿面5是一回转曲面，回转轴线8与牙轮轴承轴线7重合。回转曲面的母线是曲线ABCD，曲线ABCD是一段圆弧曲线(或椭圆弧线)，牙轮2装配在钻头体1上后，曲线ABCD的圆心P与钻头旋转轴线6重合(或椭圆弧线圆心P和椭圆短轴与钻头旋转轴线6重合)。圆心P位于钻头旋转轴线6与牙轮轴承轴线7交点0之上，且距离为S。牙轮布齿面顶点A超过钻头旋转轴线6，其超出值H＝0～70mm。

Claims (4)

1.一种曲面牙轮钻头，主要由钻头体和一个牙轮组成，其特征是：牙轮上镶装有能破碎岩石的牙齿，并加工有环状的排屑槽；牙轮布齿面是一回转曲面，回转轴与牙轮轴承轴线重合，回转曲面的母线是由通过A、B、C、D点的曲线构成，其中A点是回转曲面的顶点，B点是母线与钻头旋转轴线的交点，C点与A点相对于钻头旋转轴线对称，D点是曲线ABC的外延点。
2.根据权利要求1所述的牙轮钻头，其特征是：曲线ABCD可由一段曲线构成，也可由多段曲线连接而成，每一段曲线可以是圆弧线、椭圆弧线、双曲线、抛物线。
3.根据权利要求1所述的牙轮钻头，其特征是：当牙轮装配在钻头体上后，其中曲线段AB和BC相对于钻头旋转轴对称。
4.根据权利要求2所述的牙轮布齿面，其特征是：牙轮布齿面顶点超过钻头旋转轴线，其超出值在0～70mm范围内。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102022084A (zh) * 2010-12-30 2011-04-20 西南石油大学 一种复合式单牙轮钻头
CN101492998B (zh) * 2009-03-03 2011-06-29 西南石油大学 防缩径单牙轮钻头

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