[發明專利]分體式單牙輪鉆頭

有效

• 申請號: 201810495883.6
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108360979B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 田家林;何虹志;楊琳;熊潔;周儀;周思奇;黎根銀
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;南通諧銘科技有限公司;四川諧銘科技有限公司
• 主分類號: E21B10/08
• 分類號: E21B10/08;E21B10/24
• 代理公司: 南京眾創睿智知識產權代理事務所(普通合伙) 32470
• 代理人: 蔣巧巧

本發明涉及一種分體式單牙輪鉆頭，其主要由牙爪、牙輪下體、牙輪上體、牙齒、保徑齒、鋼球、塞銷、油嘴、堵油塞、矩形密封圈組成。牙爪通過其下端偏置的牙掌軸頸與牙輪下體、牙輪上體相連接，牙輪下體、牙輪上體在鉆進過程中既隨鉆頭體公轉，又各自繞著牙掌軸頸自轉，以實現其刮削破碎巖石的任務。本發明的分體式單牙輪鉆頭采用分體式結構，牙輪小端齒圈以及中間齒圈的牙齒刮削效率得以提高，有助于提高鉆頭破巖效率，并且牙輪下體、牙輪上體采用錐形體結構，適用于破碎較硬地層，有助于延長其有效使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種用于石油鉆井和地質勘探領域的分體式單牙輪鉆頭。

背景技術

目前為止，地層適應范圍最廣的鉆頭仍然是牙輪鉆頭，特別是鉆進硬地層、研磨性強的地層只能依靠牙輪鉆頭。單牙輪鉆頭雖然與三牙輪鉆頭同屬于牙輪類鉆頭，但兩者的差異不僅僅是體現在牙輪數量上的不同，它具有獨特的優勢，比三牙輪鉆頭更適用于強度和塑性都大的巖層，同時又適用于PDC鉆頭難于應付的硬夾層和其他復雜地層。

單牙輪鉆頭主要由鉆頭體和牙輪組成，鉆頭體通過其下端偏置的牙掌軸頸與牙輪相連接，牙輪在運行時既隨鉆頭體公轉，又繞牙掌軸頸自轉，以實現其刮削破碎巖石的任務。通常把靠近牙輪底部的齒圈稱為牙輪大端齒圈，簡稱大端齒圈，把靠近牙輪頂部的部分稱為牙輪小端齒圈，簡稱小端齒圈。目前，已用于生產實際中的單牙輪鉆頭大都只有一個牙輪體，即牙輪體在繞牙掌軸頸自轉時只有一個自轉速度，從而導致從小端齒圈到大端齒圈的牙齒刮削效率將呈現一定的規律：小端齒圈的牙齒刮削效率最低，大端齒圈的牙齒刮削效率最高，而中間齒圈的牙齒刮削效率介于兩者之間，這將對單牙輪鉆頭的破巖效率產生影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供的一種能破碎較硬地層、適應范圍較廣的分體式單牙輪鉆頭。

本發明的技術方案是：分體式單牙輪鉆頭主要由牙爪、保徑齒、油嘴、矩形密封圈a、牙輪下體、鋼球a、塞銷a、矩形密封圈b、塞銷b、牙輪上體、矩形密封圈c、下噴嘴、堵油塞、鋼球b、矩形密封圈d、牙齒、上噴嘴組成，其特征是：所述的牙爪設置有保徑齒、牙掌軸頸、泥漿通道a、泥漿通道b，在牙掌軸頸設置有導油孔a、導油孔b、導油孔c、導油孔d，油嘴安裝在導油孔a外端口，堵油塞安裝在導油孔b外端口，上噴嘴安裝在泥漿通道b出口；所述的牙輪下體、牙輪上體鑲裝有牙齒，將矩形密封圈a、矩形密封圈b分別安裝在牙輪下體內圈a、牙輪下體內圈b，矩形密封圈c、矩形密封圈d分別安裝在牙輪上體內圈d、牙輪上體內圈c，再將牙輪下體、牙輪上體依次套入牙掌軸頸，然后將鋼球a放入塞銷孔a，鋼球b放入塞銷孔b，最后將塞銷a安裝于塞銷孔a內，塞銷b安裝于塞銷孔b內，下噴嘴安裝在牙輪上體前端出口。

上述方案中的堵油塞與導油孔b、塞銷a與塞銷孔a、塞銷b與塞銷孔b均采用過盈配合；導油孔a從牙爪背部開始沿軸向布置，數目為1個；導油孔b從牙掌軸頸前端開始沿軸向布置，數目為1個；導油孔c、導油孔d分別在牙掌軸頸上的溝道處沿周向均勻分布，數目均為2個；導油孔a、導油孔b、導油孔c、導油孔d與牙掌軸頸上的溝道構成導油通道，可通過油嘴定期更換潤滑油。

上述方案中的牙輪下體、牙輪上體均為錐形鋼體,?牙輪下體的前端面與牙輪上體的后端面存在微小間隙，并且端面經過強化處理，其耐磨性好；牙齒為硬質合金齒；牙爪的牙掌軸頸經過強化處理，其強度高，耐沖擊韌性好。

上述方案中的矩形密封圈a、矩形密封圈b、矩形密封圈c、矩形密封圈d均為金屬密封圈，并且密封圈表面經過強化處理，其耐磨性好。

本發明的有益效果是：（1）分體式單牙輪鉆頭采用分體式結構，在鉆進過程中，牙輪上體與牙輪下體將各自繞著牙掌軸頸自轉，小端齒圈以及中間齒圈的牙齒刮削效率得以提高，有助于提速增效；（2）牙輪上體與牙輪下體均采用錐形鋼體，在井底的受力和破巖方式不同，適用于破碎較硬地層，有助于延長其有效使用壽命；（3）牙掌軸頸經過強化處理，其強度高，耐沖擊韌性好，牙掌軸頸設置的導油通道可以提供良好的潤滑環境。

附圖說明