專利名稱：一種用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三牙輪鉆頭，尤其涉及一種用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，屬 于地質(zhì)鉆探和石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的三牙輪鉆頭通常包括有一個(gè)鉆頭體，鉆頭體上有三片牙掌，牙輪安裝在牙掌下 端傾斜的牙掌軸上，牙輪上有鋼齒或硬質(zhì)合金鑲齒，鉆井液從鉆柱進(jìn)入鉆頭流道，然后從 三個(gè)噴嘴噴出。噴嘴安裝在噴嘴座中，噴嘴座設(shè)在牙掌的后側(cè)。鉆井液沖擊井底后從噴嘴 座兩側(cè)上返。鉆頭牙輪的外排齒上有三點(diǎn)接觸井壁，接觸點(diǎn)在每個(gè)牙輪的前側(cè)。在鉆水平 井和硬地層井時(shí)，牙輪鉆頭存在下述問題快速的橫向移動(dòng)和強(qiáng)沖擊，導(dǎo)致鉆頭旋轉(zhuǎn)中心 偏離其幾何中心，加速牙齒的磨損和斷裂，甚至導(dǎo)致軸承早期失效；由于重力作用，井底 巖屑排除不暢，也容易導(dǎo)致牙輪殼體磨損、牙齒折斷或脫落；水力噴射方位不盡合理，使 牙齒得不到及時(shí)冷卻從而加速磨損。在牙掌掌背上方布置耐磨齒應(yīng)對橫向振動(dòng)，由于掌背 布齒中心通常就在牙掌軸線上，因此并不足以抑制嚴(yán)重的橫向振動(dòng)。
美國專利6227314 INCLINED LEG EARTH-BORING BIT將常規(guī)的后置噴嘴座改為前 置，牙掌掌背上部在圓周方向上相對下部偏后一個(gè)距離，在掌背上部形成保徑點(diǎn)，噴嘴座 與牙掌下部形成泥漿上返通道，但該通道在牙掌上部改變方向，不利于泥漿順利上返。
美國專利6688410 Hydro-lifter rock bit with PDC inserts取消牙輪保徑點(diǎn)，而將保徑點(diǎn) 設(shè)置在牙掌掌背上部，牙掌掌背上部幾何中心線與鉆頭中心線平行，下部幾何中心線與鉆 頭中心線成一定角度。該專利鉆井井筒直徑由掌背切削形成，會(huì)降低鉆頭的破巖效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種用于水平 井和硬地層井的三牙輪鉆頭，它能減小水平井和硬地層井鉆井時(shí)牙輪鉆頭的構(gòu)向振動(dòng)，同 時(shí)具有更好的井底清洗效果，從而進(jìn)一步提高牙輪鉆頭的鉆并效率和綜合效果。
本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為包括有三個(gè)牙掌和安設(shè)在牙掌下 端的牙輪，三個(gè)牙掌的上部相聯(lián)成一體構(gòu)成鉆頭體，在鉆頭體上各牙掌之間安設(shè)有噴嘴座， 噴嘴座的噴孔中安設(shè)有噴嘴，其不同之處在于在牙掌掌背的上部后側(cè)安設(shè)保徑齒，形成牙 掌上部的保徑面，牙掌前側(cè)面整體向后偏斜。
按上述方案，所述的牙掌前側(cè)面整體向后偏斜的角度為10° ~50° ，通常向后偏斜的 角度為10° ~30° 。
按上述方案，所述的噴嘴座中噴嘴的噴射方向朝向后一個(gè)牙輪的前側(cè)。 按上述方案，在牙掌掌背上部后側(cè)保徑面鑲裝保徑齒后，該部位直徑小于規(guī)徑0~2mm。 所述的保徑齒為硬質(zhì)合金齒或金剛石復(fù)合齒。
本發(fā)明的有益效果在于1、在牙掌掌背后側(cè)上部設(shè)置保徑點(diǎn)，增強(qiáng)了鉆頭鉆井的穩(wěn) 定性，減小橫向振動(dòng)，在鉆水平井時(shí)鉆頭不易偏移，從而提高了牙輪鉆頭的有效使用壽命； 2、掌背前側(cè)面整體向后偏斜，形成順暢的泥漿上返通道，同時(shí)對井底巖屑形成舉升力，促 進(jìn)巖屑隨泥漿上返，有利于鉆井效率的提高；3、噴嘴的噴射方向?qū)蚝笠粋€(gè)牙輪的前側(cè)， 使鉆井液能夠直接噴射和沖刷工作中的牙輪牙齒，增強(qiáng)了井底清洗和牙輪牙齒的冷卻效果， 使牙輪鉆頭具有相對較高的使用壽命和機(jī)械鉆速。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的正視圖。 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的仰視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
為一個(gè)三牙輪鉆頭，包括有三個(gè)牙掌3和安設(shè)在牙掌下端的牙輪4，三個(gè)牙掌的上部 通過組焊相聯(lián)成一體構(gòu)成鉆頭體，鉆頭體的上部設(shè)置有錐螺紋1，用以與鉆桿聯(lián)接；在牙 掌掌背的上部后側(cè)靠近牙掌后側(cè)面安設(shè)保徑齒，或牙掌掌背的上部后側(cè)向后延伸一段距離， 在向后延伸的掌背部位安設(shè)保徑齒，保徑齒鑲嵌在掌背上，可前后設(shè)置2 3排，每排2 3個(gè)保徑齒，可間隔相錯(cuò)排列，所述的保徑齒為金剛石復(fù)合齒或硬質(zhì)合金齒，形成牙掌上 部的保徑面，牙掌上部保徑面鑲裝保徑齒后，該部位直徑小于牙輪鉆頭規(guī)徑lmm。牙掌上 部的保徑面在鉆頭的圓周方向增加了三個(gè)扶正點(diǎn)，加上鉆頭三個(gè)牙輪的外排齒上原有的三 點(diǎn)接觸井壁，形成六點(diǎn)扶正，和三點(diǎn)扶正相比，橫向穩(wěn)定性增強(qiáng)。牙掌前側(cè)面2整體向后 偏斜，向后偏斜的角度(與垂線的夾角)為20° ~30° ，形成泥漿上返通道，對井底巖屑 形成較大的舉升力，促進(jìn)巖屑隨泥漿上返。在鉆頭體上各牙掌之間緊靠牙掌的后側(cè)面安設(shè) 有噴嘴座8，鉆頭體中設(shè)有鉆頭流道，與噴嘴座的噴孔相連通，噴嘴座的噴孔中安設(shè)有噴 嘴7，噴嘴7的噴射方向6朝向后一個(gè)牙輪的前側(cè)，射流等速核與后一個(gè)牙輪牙齒的最小 距離為0，使牙齒5在進(jìn)入工作面和工作過程中得到有效的冷卻。
權(quán)利要求
1、一種用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，包括有三個(gè)牙掌和安設(shè)在牙掌下端的牙輪，三個(gè)牙掌的上部相聯(lián)成一體構(gòu)成鉆頭體，在鉆頭體上各牙掌之間安設(shè)有噴嘴座，噴嘴座的噴孔中安設(shè)有噴嘴，其特征在于在牙掌掌背的上部后側(cè)安設(shè)保徑齒，形成牙掌上部的保徑面，牙掌前側(cè)面整體向后偏斜。
2、 按權(quán)利要求1所述的用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，其特征在于所述的牙掌 前側(cè)面整體向后偏斜的角度為10° ~50° 。
3、 按權(quán)利要求2所述的用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，其特征在于所述的牙掌 前側(cè)面整體向后偏斜的角度為10° ~30° 。
4、 按權(quán)利要求1或2所述的用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，其特征在于所述的 噴嘴座中噴嘴的噴射方向朝向后一個(gè)牙輪的前側(cè)。
5、 按權(quán)利要求4所述的用于水平井和硬地層的三牙輪鉆頭，其特征在于所述的噴嘴的 射流等速核與后一個(gè)牙輪牙齒的最小距離為0。
6、 按權(quán)利要求1或2所述的用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，其特征在于在牙掌掌 背上部后側(cè)保徑面鑲裝保徑齒后，該部位直徑小于規(guī)徑0~2mm。
7、 按權(quán)利要求1或2所述的用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，其特征在于所述的保 徑齒為硬質(zhì)合金齒或金剛石復(fù)合齒。
8、 按權(quán)利要求1所述的用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，其特征在于牙掌掌背的上 部后側(cè)向后延伸一段距離，在向后延伸的掌背部位安設(shè)保徑齒。
9、 按權(quán)利要求1或8所述的用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，其特征在于保徑齒鑲 嵌在掌背上，前后設(shè)置2 3排，每排2 3個(gè)保徑齒，間隔相錯(cuò)排列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于水平井和硬地層井的三牙輪鉆頭，包括有三個(gè)牙掌和安設(shè)在牙掌下端的牙輪，三個(gè)牙掌的上部相聯(lián)成一體構(gòu)成鉆頭體，在鉆頭體上各牙掌之間安設(shè)有噴嘴座，噴嘴座的噴孔中安設(shè)有噴嘴，其不同之處在于在牙掌掌背的上部后側(cè)安設(shè)保徑齒，形成牙掌上部的保徑面，牙掌前側(cè)面整體向后偏斜。本發(fā)明在牙掌掌背后側(cè)上部設(shè)置保徑點(diǎn)，增強(qiáng)了鉆頭鉆井的穩(wěn)定性，減小橫向振動(dòng)，在鉆水平井時(shí)鉆頭不易偏移，從而提高了牙輪鉆頭的有效使用壽命；掌背前側(cè)面整體向后偏斜，促進(jìn)巖屑隨泥漿上返，有利于鉆井效率的提高；噴嘴的噴射方向?qū)蚝笠粋€(gè)牙輪的前側(cè)，增強(qiáng)了井底清洗和牙輪牙齒的冷卻效果，使牙輪鉆頭具有相對較高的使用壽命和機(jī)械鉆速。
文檔編號(hào)E21B10/18GK101382045SQ20081004863
公開日2009年3月11日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者樊孝兵, 斌 蒲, 邵增元 申請人:江漢石油鉆頭股份有限公司