專利名稱：復(fù)合齒形牙輪鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于在地殼上鉆井的牙輪鉆頭，尤其是用于石油天然氣鉆井的牙輪鉆頭。
在石油天然氣鉆井中，目前使用最多的是三牙輪鋼齒(又稱銑齒)和硬質(zhì)合金齒(又稱鑲齒)鉆頭。鋼齒牙輪鉆頭的基本特征是，在優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛造的圓形牙輪基體上，用切削加工方法直接切出一個個楔形牙齒，然后再通過熱處理或敷焊碳化鎢硬質(zhì)合金粉末強化牙齒表面以提高耐磨性。鑲齒牙輪鉆頭的基本特點是，它的牙齒是用具有高耐磨性的硬質(zhì)合金預(yù)先壓制燒結(jié)成型，再用過盈配合壓人牙輪殼體表面的齒孔中，組成帶齒的牙輪，其牙齒形狀有錐形齒、瓢形齒、楔形齒、球形齒等。此外，在“盤形牙輪鉆頭”專利中(專利號ZL98 2 28864.6)，提出了盤形牙輪鉆頭，盤形牙輪鉆頭的牙齒也是在牙輪上切削加工而成，不過，其齒圈不再被切成單個楔形牙齒，而是連續(xù)不斷地形成一圈一圈的盤形齒圈，其截面形狀可以是三角形、半圓形、梯形、楔形等，齒面的耐磨性通過熱處理或鑲嵌、堆焊耐磨合金得到。就破碎巖石的機理而言，鋼齒鉆頭是通過刮切作用破碎巖石的，它通常適用于軟地層；鑲齒鉆頭是靠擠壓、沖擊破碎巖石的，一般適用于硬地層；而盤式鉆頭是通過擠壓和刮切作用破碎巖石的，一般適用于軟地層和中硬地層。由于上述三種鉆頭的適用范圍都有一定的局限性，因此當(dāng)?shù)貙有再|(zhì)發(fā)生變化時，往往就不能適應(yīng)，以致影響破巖效率、機械鉆速及鉆井進(jìn)尺的提高。
本實用新型的目的在于提出一種鋼齒、鑲齒、盤形齒相互組合布置的復(fù)合齒形牙輪鉆頭，以適應(yīng)不同性質(zhì)地層和鉆井的要求，提高鉆頭的機械鉆速和鉆井進(jìn)尺。
為達(dá)到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案牙輪鉆頭的組成部件與現(xiàn)有鉆頭的組成部件相同，都是由牙爪(1)、牙輪(2)組成，牙輪可以是單牙輪、雙牙輪、三牙輪或多牙輪，其特點在于，牙輪上的牙齒同時采用了盤形齒(3)、鑲齒(4)和鋼齒(5)，牙輪上的牙齒布置方式可根據(jù)地層性質(zhì)和鉆井要求進(jìn)行調(diào)整，可在一個或兩個牙輪上布置盤形齒，其余牙輪上布置鑲齒或鋼齒，也可以在同一個牙輪上同時布置盤形齒、鑲齒或鋼齒。這樣就構(gòu)成了復(fù)合齒形牙輪鉆頭。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于(1)復(fù)合齒形牙輪鉆頭采用了牙輪鉆頭的主體結(jié)構(gòu)和運動規(guī)律，牙齒結(jié)構(gòu)和布齒方式采用的是牙輪鉆頭和盤式鉆頭的復(fù)合方式，它具有牙輪鉆頭和盤式鉆頭的綜合破巖特點，因而破巖效率大幅度提高。(2)由于在同一個鉆頭上具有盤形齒、鑲齒和鋼齒，因而具有較好的綜合性能，不僅具有較高的鉆井效率，而且具有較長的工作壽命。(3)可通過改變布齒方法和選用不同的齒形結(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同的地層的需要，從而大大擴大了該鉆頭的適用范圍。(4)其加工方法與現(xiàn)有三牙輪鉆頭和盤式鉆頭完全一樣，不會增加加工成本。
附圖1是復(fù)合齒形三牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是某牙輪上的牙齒布置示意圖。
以下結(jié)合
本實用新型的實施例復(fù)合齒形牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有牙輪鉆頭基本相同，主要由牙爪(1)和牙輪(2)組成，牙爪和牙輪的個數(shù)根據(jù)需要可以是一個、二個、三個或多個。圖1所示為三個牙爪和三個牙輪組成的復(fù)合齒形牙輪鉆頭，其中牙輪(2-1)上布置有鑲齒(4)；牙輪(2-2)上布置有盤形齒(3)；牙輪(2-3)上布置有盤形齒(3)、鑲齒(4)和鋼齒(5)。盤形齒(3)的截面可以是三角形、半園形、梯形、楔形或其它任何合理形狀。根據(jù)不同地層性質(zhì)和鉆井要求，盤形齒(3)可沿牙輪(2)以一定的螺旋角布置，齒間距離的大小也將隨所鉆地層的差異不同。連續(xù)的盤形齒圈可以直接在車床或銑床上加工得到，為提高盤形牙齒(3)的耐磨性，可以在其表面鑲嵌或堆焊其它耐磨材料。鑲齒(4)可用專用鉆床在牙輪(2)的表面先鉆齒孔，再將預(yù)先燒制成型的硬質(zhì)合金牙齒壓人齒孔中，保持一定的過盈量即可。鑲齒(4)的齒形可以是錐形、楔形、瓢形、球形等。鋼齒(5)可通過切削加工切出牙齒，然后通過熱處理或敷焊碳化鎢以提高其耐磨性。整個工藝方法與現(xiàn)有牙輪鉆頭基本一致，不會增加加工成本。牙輪上的牙齒布置可根據(jù)需要進(jìn)行任意調(diào)整。
權(quán)利要求1．一種復(fù)合齒形牙輪鉆頭，主要由牙爪(1)和安裝于牙爪(1)上的牙輪(2)組成，可以是單牙輪、三牙輪、多牙輪鉆頭，其特征在于牙輪上的牙齒采用了盤形齒(3)、鑲齒(4)及鋼齒(5)相互組合布置。
專利摘要本實用新型涉及一種復(fù)合齒形牙輪鉆頭,它主要由牙爪和牙輪組成,其特點在于,牙輪上的牙齒同時采用了盤形齒、鑲齒和鋼齒,牙輪上牙齒的布置方式可根據(jù)地層性質(zhì)和鉆井要求進(jìn)行調(diào)整。其加工方法與現(xiàn)有牙輪鉆頭和盤式鉆頭相仝,不會增加加工成本。本實用新型具有牙輪鉆頭和盤式鉆頭的綜合破巖特點,能夠適應(yīng)不同地層的需要,具有較高的鉆井效率和較長的工作壽命。
文檔編號E21B10/08GK2421403SQ99251810
公開日2001年2月28日 申請日期1999年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月24日
發(fā)明者劉清友 申請人:西南石油學(xué)院