專利名稱：一種具有定心作用的單牙輪鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于油田鉆井、采礦和地質(zhì)勘探的單牙輪鉆頭。
中國實用新型專利01214615.3介紹了一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭，其球心偏離聯(lián)接螺蚊中心線，其偏移量為e，鉆進時形成的井眼直徑大于鉆頭直徑，達到小尺寸鉆頭打出大尺寸井眼的目的，但這種鉆頭同樣存在著井眼軌跡發(fā)生漂移的隱患，從而不利于改善鉆井工藝，提高鉆井質(zhì)量。
為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案。
一種具有定心作用的單牙輪鉆頭，其組成部件與現(xiàn)有單牙輪鉆頭相同，主要由鉆頭體和牙輪組成，鉆頭體上有鉆頭柄、連接螺紋、牙爪軸頸，牙輪上鑲裝有能破碎巖石的牙齒，牙齒齒頂?shù)陌j(luò)面和牙輪外表面為球面或二次曲面，將牙輪水眼出口處內(nèi)表面加工成圓錐面、圓柱面、圓弧面或由以上各面組合而成的混合面，在上面鑲嵌若干牙齒。由于牙輪外表面上鑲嵌的牙齒破碎不到井底中心區(qū)域的巖石，因而造成井底中心巖石凸起，由牙輪水眼出口處內(nèi)表面鑲嵌的牙齒最終將這部分巖石破碎掉。而由于這部分牙齒鑲嵌在牙輪水眼出口處的內(nèi)表面上，因此在鉆進過程中，始終會在井底中心形成凸起的巖石，其形狀大小由水眼出口處內(nèi)表面的牙齒布置方式?jīng)Q定。這凸起的巖石使得鉆頭不易擺動，起到穩(wěn)定牙齒齒頂包絡(luò)面的球心，防止井眼軌跡發(fā)生漂移的作用。
在這種單牙輪鉆頭的牙輪水眼出口處內(nèi)表面上，鑲嵌的用來破碎井底中心區(qū)域巖石的牙齒，可為2-70顆牙齒，優(yōu)選為6-40顆，使用時可根據(jù)鉆頭的大小靈活選擇。
鑲嵌在牙輪水眼出口處內(nèi)表面的牙齒出刃高度和直徑小于或等于鑲嵌在牙輪外表面牙齒的出刃高度和直徑。
鑲嵌在牙輪水眼出口處內(nèi)表面的牙齒可以是普通碳化鎢齒或由金剛石和碳化鎢制成的復(fù)合齒。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果(1)結(jié)構(gòu)簡單，可有效減小鉆頭擺動和防止井眼軌跡漂移；(2)使用靈活，可根據(jù)需要設(shè)計不同的水眼出口處內(nèi)表面的牙齒布置方式。
圖2是


圖1中單牙輪鉆頭的剖面圖。
圖3是本實用新型的另一種實施方式的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖4是本實用新型的剖面圖，其牙輪水眼出口處內(nèi)表面為由圓柱面、圓弧面組成的混合面。
參看
圖1，本實用新型一種具有定心作用的單牙輪鉆頭主要由鉆頭體1和牙輪4組成，鉆頭體上有鉆頭柄2，牙輪上鑲裝有能破碎巖石的牙齒5，牙齒齒頂?shù)陌j(luò)面和牙輪外表面為球面或二次曲面，將牙輪水眼13出口處內(nèi)表面加工成圓錐面9，在上面鑲嵌若干牙齒12。由于牙輪外表面上鑲嵌的牙齒破碎不到井底中心區(qū)域的巖石，因而造成井底中心巖石凸起，由牙輪水眼出口處內(nèi)表面鑲嵌的牙齒最終將這部分巖石破碎掉。在鉆進過程中，在井底中心形成凸起的巖石，使得鉆頭不易擺動，起到穩(wěn)定鉆頭運動，防止井眼軌跡發(fā)生漂移的作用。
參看圖2，本實用新型一種具有定心作用的單牙輪鉆頭主要由鉆頭體1和牙輪4組成，鉆頭體上有鉆頭柄2、聯(lián)接螺紋8、牙爪軸頸3。牙輪4裝配在牙爪軸頸3上，并能靈活轉(zhuǎn)動。牙輪外表面7上鑲裝有數(shù)十顆能破碎巖石的牙齒5，牙齒齒頂形成的包絡(luò)面6為球面，聯(lián)接螺紋中心線AA’(鉆頭旋轉(zhuǎn)軸線)通過牙輪球心O。鉆進時，牙輪外表面7上的牙齒5破碎井底10周圍的巖石，將水眼13出口處內(nèi)表面加工成圓錐面9，其表面鑲嵌的牙齒12破碎井底中心的巖石，并在鉆進過程中形成中心區(qū)域巖石凸起11，這凸起的巖石使得鉆頭不易擺動，起到穩(wěn)定井眼軌跡的作用。
參看圖3，本實用新型一種具有定心作用的單牙輪鉆頭主要由鉆頭體1和牙輪4組成，鉆頭體上有鉆頭柄2、聯(lián)接螺紋8、牙爪軸頸3。牙輪4裝配在牙爪軸頸3上，并能靈活轉(zhuǎn)動。牙輪外表面上鑲裝有數(shù)十顆能破碎巖石的牙齒5，牙齒齒頂形成的包絡(luò)面為球面，球心O偏離聯(lián)接螺紋中心線AA’(鉆頭旋轉(zhuǎn)軸線)，其偏移量為e，鉆進時形成的井眼直徑大于鉆頭直徑，達到小尺寸鉆頭打出大直徑井眼的目的。同樣將水眼13出口處內(nèi)表面加工成圓錐面9，其表面鑲嵌的牙齒12破碎井底中心的巖石，凸起的巖石11使得鉆頭不易擺動，起到穩(wěn)定井眼軌跡的作用。
參看圖4，本實用新型采取另一種結(jié)構(gòu)，將牙輪水眼13出口處內(nèi)表面加工成圓柱面9’、圓弧面9”組合而成的混合面，圓柱面9’和圓弧面9”相連，圓弧面9”和牙輪外表面7相連，在圓柱面9’、圓弧面9”上鑲嵌牙齒12，其作用和圖2、圖3所示牙齒12的作用相同。
權(quán)利要求1一種具有定心作用的單牙輪鉆頭，主要由鉆頭體(1)和牙輪(4)組成，鉆頭體上有鉆頭柄(2)、連接螺紋(8)、牙爪軸頸(3)，牙輪(4)上鑲裝牙齒(5)，牙齒齒頂?shù)陌j(luò)面和牙輪外表面(7)為球面或二次曲面，其特征在于，將牙輪水眼(13)出口處內(nèi)表面加工成圓錐面(9)、圓柱面(9’)、圓弧面(9”)或由以上各面組合而成的混合面，在上面鑲嵌若干牙齒(12)。
2如權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征在于，所述牙齒(12)為2-70顆。
3如權(quán)利要求2所述的鉆頭，其特征在于，所述牙齒(12)為6-40顆。
4如權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征在于，所述牙齒(12)的出刃高度和直徑小于或等于鑲嵌在牙輪外表面(7)上牙齒(5)的出刃高度和直徑。
5如權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征在于，所述牙齒(12)為普通碳化鎢齒。
6如權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征在于，所述牙齒(12)為由金剛石和碳化鎢制成的復(fù)合齒。
專利摘要本實用新型涉及用于油田鉆井、采礦和地質(zhì)勘探的單牙輪鉆頭。其組成部件與現(xiàn)有單牙輪鉆頭相同，主要由鉆頭體和牙輪組成，鉆頭體上有鉆頭柄、連接螺紋、牙爪軸頸，牙輪上鑲裝有能破碎巖石的牙齒，牙齒齒頂?shù)陌j(luò)面和牙輪外表面為球面或二次曲面，將牙輪水眼出口處內(nèi)表面加工成圓錐面、圓柱面、圓弧面或由以上各面組合而成的混合面，在上面鑲嵌若干牙齒。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可有效防止鉆頭擺動和井眼軌跡漂移，同時使用靈活，可根據(jù)需要設(shè)計不同的水眼出口處內(nèi)表面的牙齒布置方式，有利于改善鉆井工藝，提高鉆井質(zhì)量。本實用新型可廣泛應(yīng)用于目前石油勘探、鉆井、采礦等領(lǐng)域。
文檔編號E21B10/08GK2549156SQ0222228
公開日2003年5月7日 申請日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者鄧嶸 申請人:西南石油學(xué)院