專利名稱：一種復合錐形單牙輪鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石油、礦山及地質(zhì)鉆探領(lǐng)域的單牙輪鉆頭，具體地涉及一種復合錐形的單牙輪鉆頭。
背景技術(shù)：
單牙輪鉆頭主要由牙掌和牙輪構(gòu)成，現(xiàn)有的牙輪外形結(jié)構(gòu)大都為球形或階梯球形，在球形面上鑲裝有切削齒，這種結(jié)構(gòu)的單牙輪鉆為滿井眼鉆頭，主要以切削方式破巖，形成具有網(wǎng)狀切削軌跡的井底模式。該切削方式中，同時接觸井底的切削齒多，接觸時間長，鉆頭工作平穩(wěn)。這種牙輪結(jié)構(gòu)的單牙輪鉆頭在軟到中硬地層中適用性強，使用效果較好。但是，在硬地層中，這種滿井眼模式的單牙輪鉆頭，切削齒(牙齒)磨損快，使用效果較差。研究表明，通常在硬地層中使用的鉆頭需要具備沖擊、壓碎和小距離刮擠的破巖特征，才具有較好的使用效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在設(shè)計出一種復合錐形單牙輪鉆頭，使牙輪鉆頭具備沖擊、壓碎和小距離刮擠的破巖特征。
本發(fā)明的目的由以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)包括牙掌1和安裝在牙掌下端的牙輪2，其不同之處在于牙輪的外周面自上而下由超長背錐面6、外錐面5和主錐面4組合而成，使牙輪呈復合錐形，在各錐面上鑲裝有切削齒3。
按上述方案，所述的主錐面4為負錐面，即主錐面母線與牙輪回轉(zhuǎn)中心線的夾角α≤90°，超長背錐面的背傾角β＝30-80°；超長背錐面的垂直高度為牙輪高度的20-80％，通常為40-80％。
本發(fā)明的有益效果在于由復合錐面的牙輪布齒構(gòu)成的單牙輪切削結(jié)構(gòu)，鉆井時能夠減少單牙輪鉆頭瞬時接觸井底的切削齒數(shù)，同時縮短每顆切削齒在巖層上滑移的行程，使單牙輪鉆頭具有沖擊、壓碎和小距離刮擠的破巖特征，并形成近似拋物線的井底模式，從而提高了單牙輪鉆頭的沖擊破巖性能，使單牙輪鉆頭在中硬以上地層中的使用和進尺效果得到明顯提高，降低了鉆井的綜合成本。


圖1為本發(fā)明一個實施例的正視圖。
圖2為本發(fā)明一個實施例中牙輪的立體圖。
圖3為本發(fā)明一個實施例中牙輪的正剖視圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例，單牙輪鉆頭包括有牙掌1和牙輪2，牙輪的外周面由側(cè)向的超長背錐面6、向下的外錐面5和下端的主錐面4組合而成，超長背錐面可呈階梯狀，構(gòu)成復合錐形的牙輪，其中超長背錐面的背傾角β為40-45°，主錐面為負錐面，其母線與牙輪中心線的夾角α＝80°，超長背錐面、外錐面和主錐面的母線可為直線或曲線，在牙輪的超長背錐面、外錐面和主錐面上均鉆有齒孔8，齒孔中鑲裝有切削齒(牙齒)3，超長背錐面上鑲裝有多排相互交錯的切削齒，切削齒為錐球齒。牙輪通過其軸承孔7與牙掌軸頸相聯(lián)接，牙掌軸頸中心線可與牙掌中心線間存在一個偏移，以進一步提高牙輪鉆頭的沖擊破巖性能。
權(quán)利要求
1.一種復合錐形單牙輪鉆頭，包括牙掌(1)和安裝在牙掌下端的牙輪(2)，其特征在于牙輪的外周面自上而下由超長背錐面(6)、外錐面(5)和主錐面(4)組合而成，使牙輪呈復合錐形，在各錐面上鑲裝有切削齒(3)。
2.按權(quán)利要求1所述的復合錐形單牙輪鉆頭，其特征在于所述的主錐面(4)為負錐面，即主錐面母線與牙輪回轉(zhuǎn)中心線的夾角α≤90°。
3.按權(quán)利要求1或2所述的復合錐形單牙輪鉆頭，其特征在于超長背錐面(6)的背傾角β＝30-80°。
4.按權(quán)利要求1或2所述的復合錐形單牙輪鉆頭，其特征在于超長背錐面(6)的垂直高度為牙輪高度的20-80％，超長背錐面可呈階梯狀。
5.按權(quán)利要求1或2所述的復合錐形單牙輪鉆頭，其特征在于超長背錐面上鑲裝有多排相互交錯的切削齒。
6.按權(quán)利要求1或2所述的復合錐形單牙輪鉆頭，其特征在于超長背錐面、外錐面和主錐面的母線為直線或曲線。
7.按權(quán)利要求1或2所述的復合錐形單牙輪鉆頭，其特征在于牙掌軸頸中心線可與牙掌中心線間存在一個偏移。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于石油、礦山及地質(zhì)鉆探領(lǐng)域的復合錐形單牙輪鉆頭。它包括牙掌和安裝在牙掌下端的牙輪,其不同之處在于牙輪的外周面自上而下由超長背錐面、外錐面和主錐面組合而成,使牙輪呈復合錐形,在各錐面上鑲裝有切削齒。所述的主錐面為負錐面,超長背錐面的背傾角β=30－80°;超長背錐面的垂直高度為牙輪高度的20－80%。本發(fā)明鉆井時能夠減少單牙輪鉆頭瞬時接觸井底的切削齒數(shù),同時縮短每顆切削齒在巖層上滑移的行程,使單牙輪鉆頭具有沖擊、壓碎和小距離刮擠的破巖特征,并形成近似拋物線的井底模式,從而提高了單牙輪鉆頭的沖擊破巖性能,使單牙輪鉆頭在中硬以上地層中的使用和進尺效果得到明顯提高,降低了鉆井的綜合成本。
文檔編號E21B10/16GK1375614SQ0211575
公開日2002年10月23日 申請日期2002年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者劉學中, 趙彥 申請人:江漢石油鉆頭股份有限公司