专利名称：新型硬地层钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于旋转或冲旋方法钻井的钻头，属于石油和天然气钻井中用于钻探井眼的工具。
目前在钻探石油和天然气生产井所使用的各种钻头中，有三牙轮钻头、PDC钻头、单牙轮钻头等，它们在钻井过程中分别适用于不同的地层。对于硬地层钻头，已经有硬地层三牙轮钻头和冲击压入型单牙轮钻头。但是，它们在钻井过程中均存在一些缺陷；如硬地层三牙轮钻头在工作时，工作指标不够高，很难做到彻底清洗井底岩屑，特别是小尺寸井眼用的三牙轮钻头，牙轮和轴承尺寸都很小，钻头工作指标更低；而冲击压入型单牙轮钻头(专利号ZL96224105.9)，由于它的一个牙掌上有尺寸不大的滚轮，存在着滚轮支承磨损后落入井底的危险性。
鉴于上述现有硬地层钻头存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种新型硬地层钻头——改进冲击压入型单牙轮钻头，以克服滚轮支承磨损后落入井底的危险性，提高硬地层钻头工作的可靠性。
为达到上述目的和要求，本实用新型采用以下技术方案一种新型硬地层钻头，主要是由钻头体(1)和牙掌(5)及牙掌(11)组成，其技术特征在于与钻头体(1)连接成一体的两个不同形状的牙掌(5)和(11)，一个牙掌(5)上安装有支承在轴承(7)、(8)、(9)上的多锥形牙轮(6)；另一个手掌形牙掌(11)上有修整井壁的保径牙齿(12)，在手掌形牙掌(11)内有二或三个泥浆流道，以及配置在流道出口处的具有不同高度、不同方位的喷嘴(13)，以便既清洗牙轮又加强清洗井底。多锥形牙轮(6)一方面依靠牙掌(5)上的轴颈结构轴承(7)、(8)、(9)支承，一方面又依靠手掌形牙掌(11)上的止推块(15)支承；在多锥形牙轮(6)上采用不均匀交错布齿，以全面破碎井底岩石。在手掌形牙掌(11)的下端布置有硬质合金齿或人造聚晶金刚石齿(14)，其齿顶位置略高于由多锥形牙轮(6)的牙齿形成的井底齿坑，以刮削由多锥形牙轮(6)破碎井底形成的凸起部分。
本钻头的结构形式适合于破碎从中硬到极硬岩石时运用。
本实用新型的
如下图1是本实用新型硬地层钻头的装配示意图。它表示出了多锥形牙轮和牙掌的相互位置关系，也表示出了止推块、储油润滑系统、喷嘴的结构形式。
图2是图1的仰视图；在上述附图中，相同的编号表示相同的元件。
以下结合附图说明本实用新型的结构及其实施例。本钻头由如下结构形式组成钻头体(1)上有连接螺纹(2)和泥浆流道(3)储油润滑系统(4)；牙掌(5)上有多锥形牙轮(6)、大小润滑轴承(7)和(8)、滚动轴承(9)、密封元件(10)；手掌形牙掌(11)上配置有保径牙齿(12)，还配置有二或三个泥浆流道，以及配置在流道出口处的具有不同高度、不同方位的喷嘴(13)；在手掌形牙掌(11)的下端布置有硬质合金齿或人造聚晶金刚石齿(14)，其布齿位置比多锥形牙轮的牙齿略远离井底，起不同的破碎作用；在手掌形牙掌(11)的下方及多锥形牙轮(6)的顶部都安装有止推块(15)，即使滚动轴承(9)失效破坏，也不会使牙轮落到井底造成事故。
本钻头以如下方式工作钻头下入井里或从井里起出，其特点同现有的其它类型钻头相同。在产生钻头上的载荷时，如用钻柱或用水力加压器施加钻压时，用地面转盘旋转钻柱或用井下动力钻具驱动钻头时，多锥形牙轮(6)沿井底滚动，依靠牙轮上的不均匀排列的牙齿破碎井底岩石，其破碎方式与三牙轮钻头一致，是以冲击压入为主。与此同时，除了依靠多锥形牙轮(6)上的背锥牙齿和主锥上的外排齿圈牙齿的外缘修整井壁之外，还主要依靠在手掌形牙掌(11)上配置的保径齿(12)来修整井壁。在手掌形牙掌(11)的下端布置有硬质合金齿或人造聚晶金刚石齿(14)，其布齿位置比多锥形牙轮的牙齿略远离井底，起不同的破碎作用。
本实用新型所提供的钻头，与其它各种不同类型的钻头相比较有以下显著特点1.本实用新型钻头的多锥形牙轮(6)既主要依靠牙掌(5)上的轴颈轴承(7)、(8)、(9)支承，又依靠手掌形牙掌(11)上的止推块(15)辅助支承，减少了牙轮落入井底的可能性，提高了钻头在井下工作的可靠性，不会掉牙轮。
2.克服了现有小尺寸三牙轮钻头的牙轮尺寸和轴承尺寸太小的缺点，有效地增大了牙轮尺寸和轴承尺寸。由于对于相同尺寸的钻头可以采用相近似的钻压，对本实用新型钻头来说，提高了在牙轮上的钻压，提高了牙齿与岩石相互作用的载荷，有利于提高钻头破碎岩石的效率。
3.本实用新型有二或三个喷嘴，靠近井底的喷嘴，加大了清洗并底的能力，在牙轮上方的喷嘴，既有利于清洗牙轮，又有利于牙轮的旋转运动。
4.本实用新型钻头与三牙轮钻头相比，有更简单的结构，其制造成本和价格低于相同尺寸的三牙轮钻头。与相同尺寸的PDC钻头和单牙轮钻头相比较，本实用新型钻头是以冲击压入方式破碎岩石，克服了PDC钻头和单牙轮钻头不宜破碎硬岩石的缺点。在钻进中能够得到较大颗粒的岩石，有利于对岩石的评估。
5.本实用新型钻头与专利号为ZL96224105.9的冲击压入型单牙轮钻头相比，由于没有了滚轮类易损零件，不存在滚轮支承磨损后落入井底的危险性。
权利要求1.一种新型硬地层钻头，主要由钻头体(1)和牙掌(5)及牙掌(11)组成，其特征在于，与钻头体(1)连接成一体的两个不同形状的牙掌(5)和(11)，一个牙掌(5)上安装有支承在轴承(7)、(8)、(9)上的多锥形牙轮(6)；另一个手掌形牙掌(11)上有修整井壁的保径牙齿(12)，在手掌形牙掌(11)内有二或三个泥浆流道，以及配置在流道出口处的具有不同高度、不同方位的喷嘴(13)。
2.根据权利要求1所述的硬地层钻头，其特征是，多锥形牙轮(6)一方面依靠牙掌(5)上的轴颈结构轴承(7)、(8)、(9)支承，一方面又依靠手掌形牙掌(11)上的止推块(15)支承，在多锥形牙轮(6)上采用不均匀布齿，以全面破碎井底岩石。
3.根据权利要求1所述的硬地层钻头，其特征是，在手掌形牙掌(11)的下端布置有硬质合金齿或人造聚晶金刚石齿(14)，其齿顶位置略高于由多锥形牙轮(6)的牙齿形成的井底齿坑，以刮削由多锥形牙轮(6)破碎井底形成的凸起部分。
专利摘要本实用新型是一种用于旋转或冲旋方法钻井的钻头,属于石油天然气钻井用的工具。它是由钻头体和两个牙掌组成,一个牙掌上安装有多锥形牙轮,以冲击压入的方式破碎岩石;另一个牙掌上配置有修整井壁的保径牙齿,在该牙掌内还有二或三个不同高度与不同方位的喷嘴,清洗多锥形牙轮和井底。本实用新型钻头与相同尺寸的三牙轮钻头相比,有较大的牙轮尺寸和轴承尺寸,一个牙轮上可承受较大的钻压,井底清洗效果显著,能提高小井眼钻头的工作指标。
文档编号E21B10/08GK2480536SQ0120607
公开日2002年3月6日 申请日期2001年4月25日 优先权日2001年4月25日
发明者黄万志, 陈平 申请人:西南石油学院