[發明專利]一種齒頂強化的鋼齒牙輪鉆頭

無效

• 申請號: 200710168942.0
• 申請日: 2007-12-18
• 公開（公告）號: CN101205797A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 樊孝兵;盧顯圣
• 申請（專利權）人: 江漢石油鉆頭股份有限公司
• 主分類號: E21B10/16
• 分類號: E21B10/16;E21B10/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明涉及一種齒頂強化的鋼齒牙輪鉆頭，它適用于石油、天然氣鉆井和采礦鉆井中的從極軟至中硬地層。

背景技術

現有鋼齒牙輪鉆頭主要是由牙掌和鋼牙輪構成，牙輪上的齒通常是用銑削方式由鋼質牙輪本體銑出，并直接在齒頂及齒面上敷焊耐磨材料層而形成的；鉆頭工作時，齒頂總是最先接觸井底巖石且與巖石的接觸時間最長，因而鋼齒牙輪鉆頭的失效主要是齒的磨損，而齒的磨損首先是從齒頂的磨損開始的；如果直接在整段齒頂上加大敷焊的耐磨材料層的厚度，由于耐磨材料硬而且脆，鉆頭工作時，齒承受沖擊載荷，在沖擊載荷的作用下，加厚的齒頂耐磨材料層會折斷或剝落，反而會降低齒的耐磨性；此外直接在齒頂上加大敷焊的耐磨材料層的厚度，工藝上難以實現。

美國專利US5152194采用在牙輪牙齒本體先銑出一個或一個以上的垂直于齒頂中線的直槽，然后在齒頂及齒面上敷焊耐磨材料，這種方法能提高耐磨材料層與齒的粘接咬合性能，從而提高齒的耐磨性，但由于槽是垂直于齒頂中線的，一方面限制了齒頂上直槽的寬度，因而耐磨性的提高程度有限；另一方面，如果加大直槽的寬度，在沖擊載荷的作用下，齒頂兩端未被切除的牙齒本體及直槽內的齒頂耐磨材料層易于折斷或剝落，從而降低了敷焊齒的耐磨性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足而提供一種耐磨性較高的齒頂強化的鋼齒牙輪鉆頭，以提高鋼齒牙輪的有效使用壽命。

本發明為解決上述問題所采用技術方案為：包括有牙掌2和安設在牙掌下方軸頸上的鋼齒牙輪3，其不同之處在于在鋼齒牙輪牙齒的齒頂5上開設有槽邊與齒頂中線7成一傾斜角β的斜槽6，傾斜角β為5～85°或95～175°，在斜槽和牙齒的表面敷焊耐磨材料，形成牙齒的耐磨材料層。

按上述方案，所述的斜槽6與齒頂中線7形成的傾斜角β通常為10～80°或100～170°；斜槽在齒頂上可設置1～5條；斜槽的寬度W為1～40毫米，斜槽的深度H為1～20毫米。

按上述方案，所述的斜槽底面與齒頂面成一角度σ，σ的取值范圍為0～45°。

本發明與現有技術相比，具有以下有益效果：

1、斜槽的開設，一方面擴大了齒頂凹槽敷焊耐磨層的區域，另一方面也增強了凹槽敷焊層在牙齒刮削方向與齒的粘接咬合性能，從而增強了整個牙齒敷焊耐磨層的抗沖擊、抗剝落能力；

2、與開直槽的齒相比，本發明的齒頂耐磨性高于開直槽的齒的齒頂耐磨性；

3、與開直槽的齒相比，本發明的齒頂兩端未被切除的牙齒本體的抗沖擊能力強于開直槽的齒的齒頂兩端未被切除的牙齒本體的抗沖擊能力，不易折斷，因而夾在齒頂兩端未被切除的牙齒本體中間的斜槽內耐磨材料抗沖擊能力也強，不易剝落，這樣使鋼齒牙輪承受沖擊載荷的能力進一步增強，從而提高了牙輪鉆頭的有效使用壽命。

附圖說明

圖1為本發明第一個實施例的立體結構示意圖。

圖2為本發明第一個實施例的一個牙輪的結構示意圖。

圖3為本發明第一個實施例的一個牙輪的本體結構示意圖。

圖4為圖3中的牙輪本體上一個牙齒的A向視圖。

圖5為圖3中的牙輪本體上一個牙齒的B向視圖。

圖6為圖5中的E-E剖視圖。

圖7為齒頂開直槽的牙輪的本體結構示意圖。

圖8為圖7中的牙輪本體上一個牙齒的F向視圖。

圖9為本發明第二個實施例的一個牙輪的本體結構示意圖。

圖10為圖9中的牙輪本體上一個牙齒的X向視圖。

圖11為圖9中的牙輪本體上一個牙齒的Y向視圖。

圖12為圖11中的Z-Z剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明的實施例。

第一個實施例如圖1～6所示，為一個三牙輪鋼齒牙輪鉆頭，包括有三個牙掌2，在每個牙掌2下方的軸頸上安設一個鋼齒牙輪3，在牙掌側面安設有噴嘴9，三個牙掌焊接成一體，構成齒頂強化的鋼齒三牙輪鉆頭1。其不同之處在于，在鋼齒牙輪本體的牙齒4本體的齒頂5上開設一個或二個與齒頂中線7成一傾斜角β的斜槽6，齒頂兩端各有一段未被切除的牙齒本體8。然后在斜槽6內及牙齒本體的表面上敷焊耐磨材料層，形成耐磨性較高的齒頂強化的鋼齒牙輪3。所述的斜槽6與齒頂中線形成的傾斜角β的取值范圍為20°-70°或者110°-160°；斜槽的寬度W的取值范圍為5-20毫米，斜槽的深度H的取值范圍為2-10毫米。斜槽底面6a與齒頂面平行。