一種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于石油鉆井領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，包括一種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，包括牙輪(1)和鉆頭基體(2)，所述鉆頭基體(2)的端部設(shè)有斜向內(nèi)伸出的大軸(15)，大軸(15)上設(shè)有牙輪(1)，鉆頭基體(2)的內(nèi)部設(shè)有注水孔(6)以及與注水孔(6)相通的前向斜水孔(7)和后向斜水孔(5)，所述前向斜水孔(7)與大軸(15)傾向相同，所述后向斜水孔(5)與大軸(15)傾向相背；所述牙輪(1)上設(shè)有多排旋轉(zhuǎn)軌跡等距錯(cuò)位的齒孔，齒孔內(nèi)過(guò)盈安裝有切削齒(22)。本發(fā)明的這種方案具有釬焊固齒穩(wěn)定、牙輪軸承空間大以及破巖更加全面等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井領(lǐng)域，尤其是涉及一種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)幾年來(lái)在巖石鉆頭領(lǐng)域里出現(xiàn)使用的混合鉆頭同時(shí)具有牙輪鉆頭齒和PDC鉆頭齒聯(lián)合破巖技術(shù)，提高了鉆頭工作指標(biāo)和降低了鉆井成本，是鉆頭兩項(xiàng)技術(shù)的最新發(fā)展。
[0003]專(zhuān)利號(hào):200880016630，專(zhuān)利的名稱(chēng)是“一種混合鉆頭及其鉆進(jìn)方法”；專(zhuān)利號(hào):2012105525560，專(zhuān)利名稱(chēng)“一種強(qiáng)化心部切削功能的混合鉆頭”。
[0004]上述的兩種混合鉆頭在制造上都是采用圓柱形聚晶復(fù)合齒柱，在工藝上存在一些缺點(diǎn)，一是把臥式復(fù)合齒柱釬焊在刀翼端面的圓柱形的凹槽面上，釬焊溫度不易控制，固牢復(fù)合齒的可靠性差，二是牙輪體積太小能容納軸承的空間小，牙輪轉(zhuǎn)速高軸承壽命低易失效，三是牙輪齒只是在復(fù)合齒圓弧部分井底參與復(fù)合齒聯(lián)合破巖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，克服了釬焊固齒不穩(wěn)定、牙輪軸承空間小以及破巖局限性小的缺點(diǎn)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，包括牙輪和鉆頭基體，其特征在于，所述鉆頭基體的端部設(shè)有斜向內(nèi)伸出的大軸，大軸上設(shè)有牙輪，鉆頭基體的內(nèi)部設(shè)有注水孔以及與注水孔相通的前向斜水孔和后向斜水孔，所述前向斜水孔與大軸傾向相同，所述后向斜水孔與大軸傾向相背；
[0008]所述牙輪上設(shè)有多排旋轉(zhuǎn)軌跡等距錯(cuò)位的齒孔，齒孔內(nèi)過(guò)盈安裝有切削齒，所述切削齒的切削面燒結(jié)有聚晶金剛石層；
[0009]所述牙輪內(nèi)設(shè)有臺(tái)階狀安裝盲孔，所述臺(tái)階狀安裝盲孔的大孔靠近臺(tái)階處設(shè)有內(nèi)壁弧形槽，大軸上設(shè)置有與所述內(nèi)壁弧形槽對(duì)應(yīng)的外壁弧形槽，所述外壁弧形槽與內(nèi)壁弧形槽之間安裝有多個(gè)滾珠，在所述大軸端面和臺(tái)階狀安裝盲孔的臺(tái)階之間設(shè)有止推圈；
[0010]所述大軸根部設(shè)有軸臺(tái)階，所述臺(tái)階狀安裝盲孔的大孔靠近開(kāi)口處設(shè)有牙輪槽，在大軸與牙輪槽之間設(shè)有輪金屬環(huán)，在所述輪金屬環(huán)與牙輪槽之間設(shè)有輪密封圈；
[0011]所述鉆頭基體上設(shè)有傳壓孔，所述大軸的外壁上設(shè)置有儲(chǔ)油槽，大軸的端部設(shè)有小圓柱孔，小圓柱孔中過(guò)盈安裝有小軸，小軸內(nèi)設(shè)有軸油孔，小軸與小圓柱孔之間設(shè)有儲(chǔ)油囊，所述儲(chǔ)油囊分別與所述傳壓孔、儲(chǔ)油槽和軸油孔相通。
[0012]進(jìn)一步地，所述牙輪上設(shè)有三排前齒孔組和三排后齒孔組，所述前齒孔組與所述后齒孔組間隔設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步地，所述前齒孔組包含七個(gè)齒孔，所述后齒孔組包含六個(gè)齒孔。
[0014]進(jìn)一步地，所述輪金屬環(huán)的外徑密封面包含斜面和平面，所述牙輪槽底面包含與輪金屬環(huán)的徑向密封面對(duì)應(yīng)的斜面和平面。
[0015]進(jìn)一步地，所述前伸斜水孔和后伸斜水孔內(nèi)分別安裝有噴嘴，噴嘴外設(shè)有噴嘴套，噴嘴套與噴嘴之間安裝有噴嘴密封圈。
[0016]進(jìn)一步地，所述的噴嘴為內(nèi)六方硬合金噴嘴。
[0017]進(jìn)一步地，所述輪密封圈為氫化丁腈橡膠制造，輪金屬環(huán)為高速工具鋼制成。
[0018]進(jìn)一步地，所述鉆頭基體上設(shè)置有四組保徑齒，每組保徑齒分別為兩個(gè)。
[0019]進(jìn)一步地，所述保徑齒的切削面上燒結(jié)有聚晶金剛石層。
[0020]本發(fā)明在提高鉆頭工作指標(biāo)，降低鉆井成本方面具有顯著的有益效果:(I)在本發(fā)明技術(shù)方案的這種牙輪鉆頭中設(shè)計(jì)的兩組雙向斜噴射系統(tǒng)分別向前后，向后噴射流清洗井巖肩，不僅加強(qiáng)了牙輪以及井壁的清洗，還提高攜帶巖肩的上返速度，有利提高鉆頭工作指標(biāo)和降低鉆井成本；(2)解決聚晶復(fù)合齒的齒型及固齒技術(shù)問(wèn)題，把圓柱形聚晶復(fù)合齒改進(jìn)成類(lèi)似牙輪鉆頭的齒型在切削齒面燒結(jié)一層聚晶金剛層，提高齒耐磨性，固齒工藝用牙輪齒的固齒技術(shù)，使牙輪齒在井底高效全面破碎井底巖石；(3)牙輪采用球形牙輪可為軸承提供較大的軸承空間提高軸壽命，軸承直徑和零件尺寸比三牙輪鉆頭約大一倍，可提高軸壽命，實(shí)現(xiàn)用聚晶復(fù)合齒鑲裝在牙輪上與牙輪儲(chǔ)油密封高速滑動(dòng)軸承一體化；(4)對(duì)于鉆頭的保徑，采用的保徑齒是一種切削面燒結(jié)有聚晶金剛石層硬質(zhì)合金齒，這種保徑齒更加耐磨，保徑效果更好；(5)本發(fā)明技術(shù)方案所設(shè)計(jì)的六排齒孔組，共計(jì)鑲裝39顆齒，其破巖效果更好。
【附圖說(shuō)明】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]圖1是本發(fā)明的一種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭的主視圖；
[0023]圖2是圖1俯視圖；
[0024]圖3是圖1的局部放大圖。
[0025]圖中:1、牙輪;2、鉆頭基體;3、傳壓孔;4、保徑齒;5、后向斜水孔;6、注水孔;7、前向斜水孔;8、噴嘴套;9、噴嘴密封圈；10、噴嘴；11、浮動(dòng)環(huán)；12、輪金屬環(huán)；13、輪密封圈；14、大軸套；15、大軸；16、滾珠；17、止推環(huán)；18、小軸；19、軸油孔;20、儲(chǔ)油囊;21、儲(chǔ)油槽;22、切削齒;23、前排齒孔組;24、后排齒孔組。
【具體實(shí)施方式】
[0026]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖，鉆頭基體2端部設(shè)有斜向內(nèi)伸出有大軸15，大軸15上設(shè)有牙輪I，鉆頭基體2的內(nèi)部設(shè)有注水孔6以及與注水孔6相通的前向斜水孔7和后向斜水孔5，前向斜水孔7與大軸15傾向相同，后向斜水孔5與大軸15傾向相背。前伸斜水孔7和后伸斜水孔5內(nèi)分別安裝有噴嘴10，噴嘴10外設(shè)有噴嘴套8，噴嘴套8與噴嘴1之間安裝有噴嘴密封圈9。
[0027]從前向斜水孔7的噴出的高速泥漿噴向牙輪I兩側(cè)，清洗牙輪I并攜帶井底巖肩上返;從后向斜水孔5噴出的高速泥漿噴向牙輪I后側(cè)，清洗牙輪并攜帶底巖肩，這種清洗方式更加尚效，可提尚鉆頭工作指標(biāo)以及降低鉆井成本。
[0028]參照?qǐng)D2，牙輪I上設(shè)有多排旋轉(zhuǎn)軌跡等距錯(cuò)位的齒孔，具體為間隔分布的三排前排齒孔組23和三排后排齒孔組24，所述前排齒孔組23包含七個(gè)齒孔，后排齒孔組24包含六個(gè)齒孔，齒孔內(nèi)過(guò)盈安裝有切削齒22，切削齒22的切削面燒結(jié)有聚晶金剛石層。牙輪I上共布39顆切削齒，其破巖更加充分。
[0029]牙輪I內(nèi)設(shè)有臺(tái)階狀安裝盲孔，臺(tái)階狀安裝盲孔的大孔靠近臺(tái)階處設(shè)有內(nèi)壁弧形槽，大軸15上設(shè)置有與內(nèi)壁弧形槽對(duì)應(yīng)的外壁弧形槽，在外壁弧形槽與內(nèi)壁弧形槽之間安裝有多個(gè)滾珠16防止牙輪I脫落，在大軸15端面和臺(tái)階狀安裝盲孔的臺(tái)階之間設(shè)有止推圈17對(duì)牙輪I進(jìn)行軸向限位。
[0030]鉆頭基體2上設(shè)有傳壓孔3，大軸15的外壁上設(shè)置有儲(chǔ)油槽21，大軸15的端部設(shè)有小圓柱孔，小圓柱孔中過(guò)盈安裝有小軸18，小軸18內(nèi)設(shè)有軸油孔19，小軸18與小圓柱孔之間設(shè)有儲(chǔ)油囊20，儲(chǔ)油囊20分別與傳壓孔3、儲(chǔ)油槽21和軸油孔19相通。
[0031]鉆頭工作時(shí)牙輪I產(chǎn)生軸向串動(dòng)使由大軸15、大軸套14、滾珠16和止推環(huán)17組成的軸承內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，儲(chǔ)油囊20的軸向變形通過(guò)傳壓孔3與泥漿相通來(lái)平衡軸承內(nèi)外的壓差，推動(dòng)儲(chǔ)油囊20內(nèi)的鉆頭脂從軸油孔19進(jìn)入大軸15間隙，使其大軸套14和止推環(huán)17交替工作，可提尚軸承的壽命。
[0032]參照?qǐng)D3，大軸15根部設(shè)有軸臺(tái)階，臺(tái)階狀安裝盲孔的大孔靠近開(kāi)口處設(shè)有牙輪槽，在大軸與牙輪槽之間設(shè)有輪金屬環(huán)12，在輪金屬環(huán)12與牙輪槽之間設(shè)有輪密封圈13;輪金屬環(huán)12的外徑密封面包含斜面和平面，所述牙輪槽底面包含與輪金屬環(huán)12的徑向密封面對(duì)應(yīng)的斜面和平面。輪密封圈13為氫化丁腈橡膠制造，輪金屬環(huán)12為高速工具鋼制成。被徑向和軸向壓縮的輪密封圈13推動(dòng)輪金屬環(huán)12，使其端面貼緊浮動(dòng)環(huán)11上端面并使其下端面貼緊的軸臺(tái)階，組成兩組可相互轉(zhuǎn)動(dòng)密封端面，實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)條件下輪金屬環(huán)12端面的軸向動(dòng)密封和輪密封圈13的徑向靜密封。
[0033]鉆頭基體2上設(shè)置有四組保徑齒4，每組保徑齒4分別為兩個(gè)，保徑齒4的切削面上燒結(jié)有聚晶金剛石層。這種結(jié)構(gòu)可加強(qiáng)鉆頭保徑和提高鉆頭工作穩(wěn)定性。
[0034]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，包括牙輪(I)和鉆頭基體(2)，其特征在于，所述鉆頭基體(2)的端部設(shè)有斜向內(nèi)伸出的大軸(15)，大軸(15)上設(shè)有牙輪(I)，鉆頭基體(2)的內(nèi)部設(shè)有注水孔(6)以及與注水孔(6)相通的前向斜水孔(7)和后向斜水孔(5)，所述前向斜水孔(7)與大軸(15)傾向相同，所述后向斜水孔(5)與大軸(15)傾向相背； 所述牙輪(I)上設(shè)有多排旋轉(zhuǎn)軌跡等距錯(cuò)位的齒孔，齒孔內(nèi)過(guò)盈安裝有切削齒(22)，所述切削齒(22)的切削面燒結(jié)有聚晶金剛石層； 所述牙輪(I)內(nèi)設(shè)有臺(tái)階狀安裝盲孔，所述臺(tái)階狀安裝盲孔的大孔靠近臺(tái)階處設(shè)有內(nèi)壁弧形槽，大軸(15)上設(shè)置有與所述內(nèi)壁弧形槽對(duì)應(yīng)的外壁弧形槽，所述外壁弧形槽與內(nèi)壁弧形槽之間安裝有多個(gè)滾珠(16)，在所述大軸(15)端面和臺(tái)階狀安裝盲孔的臺(tái)階之間設(shè)有止推圈(17); 所述大軸(15)根部設(shè)有軸臺(tái)階，所述臺(tái)階狀安裝盲孔的大孔靠近開(kāi)口處設(shè)有牙輪槽，在大軸與牙輪槽之間設(shè)有輪金屬環(huán)(12)，在所述輪金屬環(huán)(12)與牙輪槽之間設(shè)有輪密封圈(13)； 所述鉆頭基體(2)上設(shè)有傳壓孔(3)，所述大軸(15)的外壁上設(shè)置有儲(chǔ)油槽(21)，大軸(15)的端部設(shè)有小圓柱孔，小圓柱孔中過(guò)盈安裝有小軸(18)，小軸(18)內(nèi)設(shè)有軸油孔(19)，小軸(18)與小圓柱孔之間設(shè)有儲(chǔ)油囊(20)，所述儲(chǔ)油囊(20)分別與所述傳壓孔⑶、儲(chǔ)油槽(21)和軸油孔(19)相通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述牙輪(I)上設(shè)有三排前齒孔組(23)和三排后齒孔組(24)，所述前齒孔組(23)與所述后齒孔組(24)間隔設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述前齒孔組(23)包含七個(gè)齒孔，所述后齒孔組(24)包含六個(gè)齒孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述輪金屬環(huán)(12)的外徑密封面包含斜面和平面，所述牙輪槽底面包含與輪金屬環(huán)(12)的徑向密封面對(duì)應(yīng)的斜面和平面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述前伸斜水孔(7)和后伸斜水孔(5)內(nèi)分別安裝有噴嘴(1)，噴嘴(10)外設(shè)有噴嘴套(8)，噴嘴套(8)與噴嘴(1)之間安裝有噴嘴密封圈(9)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述的噴嘴(10)為內(nèi)六方硬合金噴嘴。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述輪密封圈(13)為氫化丁腈橡膠制造，輪金屬環(huán)(12)為高速工具鋼制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述鉆頭基體(2)上設(shè)置有四組保徑齒(4)，每組保徑齒(4)分別為兩個(gè)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的前后噴射式聚晶復(fù)合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述保徑齒(4)的切削面上燒結(jié)有聚晶金剛石層。
【文檔編號(hào)】E21B10/24GK105863515SQ201610377424
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】孫泰林, 劉新軍, 尚明, 張鵬
【申請(qǐng)人】陜西金剛石油機(jī)械有限公司