专利名称：数字智能合金钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种地质钻机的配件，一种数字智能合金钻头。
背景技术：
现有的钻机钻头，是由钻头座和钻齿构成的，钻齿镶嵌加焊接的方式固定在钻头座上。合金钻齿一般为品字形，肩部与与钻头座的管口平齐，靠中部凸出的部分切削岩石层来实现钻进。钻出的环槽与钻头几乎一样大小，使得钻屑不能及时排出，在冷却液的作用下形成泥浆造成糊钻，降低钻进效率。其次，这种品字形的钻齿还容易折断，遗落在环槽不不能取出，由于合金钻齿非常坚硬，与正常的钻齿碰撞后更容易造成第二次，第三次断齿，使钻井报废。有的钻头采用双钻结构，就是在钻头座内以螺纹连接方式装一个内钻头，内钻头凸出于外钻头，钻进时内钻头向下钻进，外钻头将环槽扩大大，冷却液从内钻头和外钻头间注入。这种方式虽然可以部分解决糊钻的问题，但是钻进的效率随之降低，同时合得岩芯变细，容易使岩芯弄断弄碎。断齿的问题照样不能解决。始终不利于钻探工程的开展。
发明内容本实用新型的目的是针对现有地质钻机钻头存在的上述问题，提出一种不容易糊钻，不易断齿，故障率低，同时节约冲洗液降低能耗和使用成本的新型钻头，数字智能合金钻头，以解决现有技术的不足。本实用新型提出的这种数字智能合金钻头，它有钻头座和合金钻齿，合金钻齿固定在钻头座上，其特征在于合金钻齿分多组均匀分布在钻头座的管壁上，每一组合金钻齿均有竖齿和横齿，竖齿与钻头座轴心线平行，横齿与之垂直，横齿刃口线伸出钻头座管壁之夕卜，竖齿刃口线高出钻头座并伸入钻头座管壁之内。每一组合金钻齿的竖齿为双齿。每一组合金钻齿的横齿为单齿或者双齿。横齿与钻头座管口镶平。竖齿的刃口角为锐角，横齿的刃口角为小于或者等于90度的角。钻头座有与钻具连接的内螺纹。本实用新型与钻具的连接方式相同，均为螺纹连接，钻头座内安装的取芯器也与现有的相同。不同的是合金钻齿的结构发生了改变，由于同一组钻齿采用竖齿和横齿紧密镶嵌的结构，且每个竖齿和横齿的基本形状均是长方形，不象品字形齿那样容易产生应力集中，在钻进过程中不容易断齿，竖齿往下钻形成环槽，横齿则将环槽扩大，钻屑就能从横齿和竖齿的缝隙中排走，在冷却液的压力作用中排向钻具和岩芯的环隙中，从而避免了糊钻的广生，提闻了钻进效率。与现有品字形钻齿钻头相比，本实用新型的断齿率降低了 60-80%，即使遇到含泥重的复杂地层，也不发生糊钻。取代双钻头后，本实用新型不仅克服了断齿和糊钻的问题，同时还使同规格钻具的岩芯变粗了，岩芯碎断的发生率也大幅度降低。本实用新型的另一个优越性还在于结构简单，制造成本低，不断齿，各个竖齿的磨损速度几乎一致，不换新齿，合金钻齿磨损到不能用时整个钻头更换。而现有的钻头却是一齿折断，就得将钻头座切掉一截，重新开槽镶嵌新齿后再换上。
图1本实用新型主视图(A-A剖面图)。图2是左视图。图3是钻头座主视图(正剖面)。图1-3中，各零部件的标号如下:1-竖齿；2_横齿；3_取芯器；4_钻头座；5_内螺纹，6_镶嵌槽。
具体实施方式
如图1-3所示，钻头座4，取芯器3的结构与现有的相近似。钻头座上的镶嵌槽6根据钻头大小和所需钻齿组的个数确定。本例为四组，有四个镶嵌槽。每一组钻齿由两个竖齿I和一个横齿2组成，当然，横齿2也可以由两个相同的齿组成。镶成后，横齿与钻头座的管口平齐，横齿的刃口线与钻头座轴心线平行，该刃口线伸出钻头座管壁大约2-3mm。竖齿镶成后凸出于钻头座的管口，两竖齿的刃口线在钻头座管口之上大约5-9mm处。该刃口线与钻头座轴心线垂直且延伸到钻头座管壁之内，以确保切削岩芯的直径小于取芯器。冷却液(冲洗液)从钻头座管中给入。竖齿和横齿是现有的合金材料，基本形状为长方形，刃口可以做成小于90度角的或者等于90度角的。每一组竖齿和横齿的固定方式与现有的一样也是镶稳后加焊接。未提及的零部件及标号如上所述。经试用，本实用新型75_ 口径钻头在土质泥质沙质复杂地层中打直斜进的指标是:每小时进尺6-10m。钻机转速286转/分，冲洗液量20L/分。无糊钻现象产生，工作顺畅。在2-4级破碎、风化岩矿层中的进尺是5-8米/小时，岩芯成形规整，无断芯碎芯。无糊钻和断齿发生。平均使用寿命是现有普通钻头的3-5倍。而同规格的现有钻头进尺指标仅有0.92m/小时。本实用新型是现有钻头的4_10倍。由于冷却液对各钻齿(合金钻齿)的冷却是内外两面同时冷却，及时充分，不会发生烧齿。这是使用寿命长的主要原因。本实用新型已成功应用于75mm和91mm 口径的钻头。其中包括配有绳索取芯钻具的先进钻机，使这种设备的性能如虎添翼。一次成井率达98%以上。
权利要求1.一种数字智能合金钻头，它有钻头座和合金钻齿，合金钻齿固定在钻头座上，其特征在于合金钻齿分多组均勻分布在钻头座的管壁上，每一组合金钻齿均有竖齿和横齿，竖齿与钻头座轴心线平行，横齿与之垂直，横齿刃口线伸出钻头座管壁之外，竖齿刃口线闻出钻头座并伸入钻头座管壁之内。
2.根据权利要求1所述的数字智能合金钻头，其特征在于每一组合金钻齿的竖齿为双齿。
3.根据权利要求1所述的数字智能合金钻头，其特征在于每一组合金钻齿的横齿为单齿或者双齿。
4.根据权利要求1所述的数字智能合金钻头，其特征在于横齿与钻头座管口镶平。
5.根据权利要求1所述的数字智能合金钻头，其特征在于竖齿的刃口角为锐角，横齿的刃口角为小于或者等于90度的角。
6.根据权利要求1所述的数字智能合金钻头，其特征在于钻头座有与钻具连接的内螺纹。
专利摘要本实用新型是一种数字智能合金钻头，它有钻头座和合金钻齿，合金钻齿固定在钻头座上，合金钻齿分多组均匀分布在钻头座的管壁上，每一组合金钻齿均有竖齿和横齿，竖齿与钻头座轴心线平行，横齿与之垂直，横齿刃口线伸出钻头座管壁之外，竖齿刃口线高出钻头座并伸入钻头座管壁之内，每一组合金钻齿的竖齿为双齿，横齿为单齿或者双齿，钻头座有与钻具连接的内螺纹。本实用新型在钻进过程中不容易断齿，竖齿往下钻形成环槽，横齿则将环槽扩大，钻屑就能从横齿和竖齿的缝隙中排走，避免了糊钻，与现有品字形钻齿钻头相比，断齿率降低了60-80%，使用寿命延长了2-4倍，一次成井率高达98%以上，生产成本大幅降低。
文档编号E21B10/43GK202946021SQ20122069509
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者马子恒 申请人:马子恒