一种刚性结构混合布置式牙轮钻头的制作方法

专利2025-03-18  34


本技术涉及钻探工具,尤其涉及一种刚性结构混合布置式牙轮钻头。


背景技术:

1、牙轮钻头是一种应用非常广泛的钻探钻具,牙轮钻头主要由牙掌和牙轮组成。铣齿牙轮钻头的特点是牙轮毛坯用优质合金钢锻造而成,然后用金属加工方法在牙轮上车削出两至五排齿圈,再在齿圈上铣削出牙齿。其在钻探岩石时,通过其牙轮自转与岩石间的相互作用力碾压、冲击破碎,达到破坏岩层的目的。为了实现对岩石的破坏,牙轮上具有若干柱齿。从而,在牙轮自转过程中,通过柱齿的切削作用,可将整块的岩石切削成若干小块,并进一步将破碎的岩石排出。

2、混合钻头由镶齿牙轮和pdc钻头组合而成,其既具有pdc钻头的机械钻速快的优势,又具有牙轮钻头扭矩低、钻进平稳的优势,应用范围越来越广。目前主要应用于夹层钻进、含砾地层及定向应用中。

3、现有的牙轮钻头牙轮上布齿的齿形和方位大都是相同的,在钻头旋转期间,当钻头上的切削齿落入由其它切削齿在之前的切削所形成的先前凹槽(坑)之内时,就会产生钻头循旧槽现象。这种情况对齿产生侧压力,往往引起牙轮与先前凹槽对齐。当一个牙轮的根部排的齿落入由另一个牙轮的根部排的齿形成的凹槽之内时,也会产生钻头循旧槽现象。打滑与钻头循旧槽有关,当切削齿碰到先前形成的凹槽的一部分,然后滑入这些先前凹槽,而不是切入还未切削的地层时,会发生打滑,从而降低了钻头的切削效率。中国专利cn207436922u 中公开了一种混合钻头,其在同一切削环带牙轮合金齿分布于多个牙轮,但由于其牙轮齿形均一样,安装的方位角度也一样,牙轮在钻进时转动吃入岩石过程中会出现牙轮齿循旧槽的现象,从而降低了混合钻头的切削效率。


技术实现思路

1、本实用新型公开了一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,以解决上述背景技术中:传统牙轮钻头牙轮在钻进时转动吃入岩石过程中会出现牙轮齿循旧槽和打滑的现象。

2、为解决上述技术问题,现提出以下技术方案:

3、一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,包括钻头体和牙轮,所述钻头体一端与钻杆固定连接,所述钻头体的另一端设有刀翼和牙轮轴,所述牙轮套设于所述牙轮轴上,与所述牙轮轴转动连接,所述牙轮上设有牙轮切削齿,所述刀翼上设有刀翼切削齿,且牙轮切削齿的直径大于刀翼切削齿的直径。

4、优选地,所述牙轮切削齿设有多排,每排牙轮切削齿沿一圈牙轮纬线间隔设置,且相邻各排切削齿沿牙轮经线交错间隔布设。

5、优选地,所述刀翼上的固定切削齿由内到外排列布设,覆盖整个井底,形成固定切削齿的轮廓包罗线,各个刀翼上的所有切削齿回转半径各不相同,即每个刀翼的布齿结构各不相同。

6、优选地,所述牙轮切削齿的最外轮廓包络线和所述刀翼切削齿的轮廓包络线平行。

7、优选地,所述每排牙轮切削齿在切削轨迹的最低点时,所述牙轮切削齿的齿中心线与对应各刀翼切削齿的齿中心线重合。

8、优选地,所述牙轮个数等于所述刀翼数,且牙轮与刀翼相邻布置。

9、本实用新型的有益效果:本案提供一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,包括钻头体和牙轮,所述钻头体一端与钻杆固定连接,所述钻头体的另一端设有刀翼和牙轮轴,所述牙轮套设于所述牙轮轴上,与所述牙轮轴转动连接,所述牙轮上设有牙轮切削齿,所述刀翼上设有刀翼切削齿,且牙轮切削齿的直径大于刀翼切削齿的直径。钻头体回转时,由于牙轮切削齿无法完全进入由刀翼切削齿造成的切削槽中,因此牙轮切削齿会进一步对原有切削槽切削扩充,避免发生牙轮切削齿完全循旧槽和打滑的情况发生,提高了工作效率,减轻了牙轮切削齿的工作强度。



技术特征:

1.一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,安装于牙轮钻杆上,其特征在于:包括钻头体和牙轮,所述钻头体一端与钻杆固定连接,所述钻头体的另一端设有刀翼和牙轮轴,所述牙轮套设于所述牙轮轴上,所述牙轮与所述牙轮轴转动连接,所述牙轮上设有牙轮切削齿,所述刀翼上设有刀翼切削齿,且所述牙轮切削齿的直径大于所述刀翼切削齿的直径。

2.根据权利要求1所述的一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,其特征在于:所述牙轮切削齿设有多排,每排牙轮切削齿沿一圈牙轮纬线间隔设置,且相邻各排切削齿沿牙轮经线交错间隔布设。

3.根据权利要求1所述的一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,其特征在于:所述刀翼切削齿由内到外排列布设,形成刀翼切削齿的轮廓包络线,各个刀翼上的所有刀翼切削齿回转半径各不相同,即每个刀翼的布齿结构各不相同。

4.根据权利要求1所述的一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,其特征在于:所述牙轮切削齿的最外轮廓包络线和所述刀翼切削齿的轮廓包络线平行。

5.根据权利要求2所述的一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,其特征在于:所述每排牙轮切削齿在切削轨迹的最低点时,所述牙轮切削齿的齿中心线与对应各刀翼切削齿的齿中心线重合。

6.根据权利要求1所述的一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,其特征在于:所述牙轮个数等于所述刀翼数,且牙轮与刀翼相邻布置。


技术总结
本技术提供一种刚性结构混合布置式牙轮钻头,包括钻头体和牙轮,所述钻头体一端与钻杆固定连接,所述钻头体的另一端设有刀翼和牙轮轴,所述牙轮套设于所述牙轮轴上,与所述牙轮轴转动连接,所述牙轮上设有牙轮切削齿,所述刀翼上设有刀翼切削齿,且牙轮切削齿的直径大于刀翼切削齿的直径。钻头体回转时,由于牙轮切削齿无法完全进入由刀翼切削齿造成的切削槽中,因此牙轮切削齿会进一步对原有切削槽切削扩充,避免发生牙轮切削齿完全循旧槽和打滑的情况发生,提高了工作效率,减轻了牙轮切削齿的工作强度。

技术研发人员:刘雅海,朱伟鑫,孟祥恒
受保护的技术使用者:深圳市法新实业有限公司
技术研发日:20231215
技术公布日:2024/7/25
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