专利名称：一种单牙轮钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油、矿山及地质钻探用单牙轮钻头。
目前石油，矿山及地质钻探所选用的单牙钻头，由钻头体、球状牙轮、牙齿、密封件、润滑系统等部分组成，牙齿与球状牙轮以过盈配合形式连接，牙齿所用的材料相同，为硬质合金材料，由于钻头工作时牙齿磨损不均匀，与井底长期接触的区域(永远接触区)牙齿磨损很快，使钻头牙齿寿命不相匹配，影响了钻头的进尺。牙齿磨损后极易使钻头体受磨损，造成缩径，给起钻后的进一步钻进造成了困难。
本实用新型的目的是提供一种单牙轮钻头，这种单牙轮钻头的牙轮带耐磨齿、钻头体保径块带主动切削保径齿和被动保径齿，以提高牙齿的工作寿命和钻头的保径效果，使钻头的进尺得到提高。
为实现上述目的，根据本实用新型提供一种单牙轮钻头，由钻头体、球状牙轮、牙齿、密封件、润滑系统等部分组成，牙齿与钻头以过盈配合形式连接，其特征在于钻头牙轮上连续或间断布置耐磨齿，钻头体上带保径块，保径块上布置主动切削保径齿和被动保径齿。牙轮永远接触区和间断接触区齿排连续或间断布置耐磨齿。耐磨齿为聚晶金刚石硬质合金复合齿。耐磨齿为完全的金刚石烧结体。钻头体保径块由钻头体直接加工而成，保径块数量为2～5个。钻头体保径块可单独加工后直接焊接在钻头体上。钻头体保径块上布置普通硬质合金或耐磨的主动切削保径齿和被动保径齿。主动切削保径齿中心线与钻头体保径块切线方向的夹角a为0～90度。主动切削保径齿露齿高H为2～20mm。被动切削保径齿露齿高L小于主动切削保径齿露齿高H。耐磨的主动切削保径齿和被动保径齿为连续或间断布置的聚晶金刚石置硬质合金置复合齿。耐磨的主动切削保径齿和被动保径齿为连续或间断布置的完全的金则石烧结体。
本实用新型通过下述技术方案予以实现1.在单牙轮钻头与井底的永远接触区的牙轮布齿面上间断或连续地布置耐磨齿，增加钻头易磨损部分的耐磨性，从而提高钻头的使用寿命；2.在单牙轮钻头上实行二级保径即在牙轮与井底的间断接触区内设计保径齿排，在保径齿排上间断或连续地布置耐磨齿，实行一级保径。在钻头体上增加保径块，保径块上间断或连续地布置普通或耐磨的主动切削保径齿和被动保径齿，实行二级保径。
由于上述方案有效地解决了单牙轮钻头牙齿易磨损和保径易失效的问题，在适当增加钻头成本的情况下，钻头使用寿命和使用效果显著提高，钻井的综合成本大幅度降低。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图2是钻头体B-B剖面示意图。
图中1.钻头体；2.保径块；3.被动保径齿；4.主动切削保径齿；5.球状牙轮与井底的永远接触区F齿排；6.球状牙轮；7.球状牙轮与井底的间断接触区G齿排。
在
图1、图2中，球状牙轮6上以过盈配合形式在球状牙轮与井底的永远接触区F齿排5和球状牙轮与井底的间断接触区G齿排7上镶装普通硬质合金齿或耐磨齿两种类型的齿。在本实施例中，耐磨齿连续地镶装在球状牙轮6与井底的永远接触区F齿排5内，起加强切削系统耐磨性的作用，耐磨齿为锥球形聚晶金刚石硬质合金复合齿，也可以为金刚石烧结块孕镶齿，或者是完全的金刚石烧结体；球状牙轮6上的间断接触区G齿排7内的齿轮换作用于井底，具有保径作用，在这些齿排上间断布置耐磨齿，以加强牙轮的保径功能，在一级保径作用。钻头体1上直接加工或者焊接保径块2，保径块2根据钻头尺寸大小设计成2～5个，本实施例为3个，保径块2上镶装被动保径齿3和主动切削保径齿4，实行二级保径。根据钻头使用地层的软硬，主动切削保径齿4的中心线与保径块切线的夹角a在0～90度内选择，本实施例中a为90度；主动切削保径齿4的露齿高H在2～20mm内选择，本实施例H为6mm，镶装主动切削保径齿是为了减少钻井阻力。保径块2上的被动保径齿3的露齿高L小于主动切削保径齿4的露齿高H，以防止在主动切削保径齿断裂后，钻头保径的失效，本实施例L为1.7mm，被动保径齿可为普通的硬质合金，也可间断或连续布置耐磨齿，如平头型聚晶金刚石硬质合金复合齿、金刚石烧结块孕镶齿，或者是完全的金刚石烧结体；主动切削保径齿4可为普通的硬质合金。也可间断或连续布置耐磨齿，如锥球形聚晶金刚石硬质合金复合齿、金刚石烧结块孕镶齿，或者是完全的金刚石烧结体。
权利要求1.一种单牙轮钻头，由钻头体(1)、球状牙轮(6)、牙齿、密封件、润滑系统等部分组成，牙齿与钻头以过盈配合形式连接，其特征在于钻头牙轮上连续或间断布置耐磨齿，钻头体(1)上带保径块(2)，保径块(2)上布置主动切削保径齿(4)和被动保径齿(3)。
2.根据权利要求1所述的钻头，其特征是牙轮永远接触区(F)和间断接触区(G)齿排连续或间断布置耐磨齿。
3.根据权利要求2所述的钻头，其特征是耐磨齿为聚晶金刚石硬质合金复合齿。
4.根据权利要求2所述的钻头，其特征是耐磨齿为完全的金刚石烧结体。
5.根据权利要求1所述的钻头，其特征是钻头体保径块由钻头体直接加工而成，保径块数量为2～5个。
6.根据权利要求1所述的钻头，其特征是钻头体保径块可单独加工后直接焊接在钻头体上。
7.根据权利要求1所述的钻头，其特征是钻头体保径块上布置普通硬质合金或耐磨的主动切削保径齿和被动保径齿。
8.根据权利要求7所述的钻头，其特征是主动切削保径齿中心线与钻头体保径块切线方向的夹角a为0～90度。
9.根据权利要求7所述的钻头，其特征是主动切削保径齿露齿高H为2～20mm。
10.根据权利要求7所述的钻头，其特征是被动切削保径齿露齿高L小于主动切削保径齿露齿高H。
11.根据权利要求7所述的钻头，其特征是耐磨的主动切削保径齿和被动保径齿为连续或间断布置的聚晶金刚石置硬质合金置复合齿。
12.根据权利要求7所述的钻头，其特征是耐磨的主动切削保径齿和被动保径齿为连续或间断布置的完全的金刚石烧结体。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于石油、矿山和地质部门钻探作业的单牙轮钻头,由钻头体(1)、保径块(2)、主动切削保径齿(4)、被动保径齿(3)及球状牙轮(6)等部分组成。球状牙轮(6)上间断或连续镶装耐磨齿,使钻头切削系统的耐磨性与轴承寿命相匹配。同时在钻头体(1)加工或焊接保径块(2),保径块(2)上镶装普通硬质合金或耐磨的主动切削保径齿(3)和被动保径齿(3),以加强钻头的保径,该单牙轮头能显著提高钻头进尺,降低钻井成本。
文档编号E21B10/08GK2375753SQ9821994
公开日2000年4月26日 申请日期1998年9月10日 优先权日1998年3月19日
发明者洪春玲, 刘学中, 黄红梅, 杜衡 申请人:江汉石油管理局钻头厂