一種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于石油鉆井領(lǐng)域，具體公開了一種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，包括一種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，包括牙輪(1)和鉆頭基體(2)，所述鉆頭基體(2)的端部設(shè)有斜向內(nèi)伸出的大軸(15)，大軸(15)上設(shè)有牙輪(1)，鉆頭基體(2)的內(nèi)部設(shè)有注水孔(6)以及與注水孔(6)相通的前向斜水孔(7)和后向斜水孔(5)，所述前向斜水孔(7)與大軸(15)傾向相同，所述后向斜水孔(5)與大軸(15)傾向相背；所述牙輪(1)上設(shè)有多排旋轉(zhuǎn)軌跡等距錯位的齒孔，齒孔內(nèi)過盈安裝有切削齒(22)。本實用新型的這種方案具有釬焊固齒穩(wěn)定、牙輪軸承空間大以及破巖更加全面等優(yōu)點。
【專利說明】
一種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及石油鉆井領(lǐng)域，尤其是涉及一種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭。【背景技術(shù)】
[0002]進幾年來在巖石鉆頭領(lǐng)域里出現(xiàn)使用的混合鉆頭同時具有牙輪鉆頭齒和PDC鉆頭齒聯(lián)合破巖技術(shù)，提高了鉆頭工作指標和降低了鉆井成本，是鉆頭兩項技術(shù)的最新發(fā)展。
[0003]專利號:200880016630，專利的名稱是“一種混合鉆頭及其鉆進方法”；專利號: 2012105525560,專利名稱“一種強化心部切削功能的混合鉆頭”。
[0004]上述的兩種混合鉆頭在制造上都是采用圓柱形聚晶復合齒柱，在工藝上存在一些缺點，一是把臥式復合齒柱釺焊在刀翼端面的圓柱形的凹槽面上，釺焊溫度不易控制，固牢復合齒的可靠性差，二是牙輪體積太小能容納軸承的空間小，牙輪轉(zhuǎn)速高軸承壽命低易失效，三是牙輪齒只是在復合齒圓弧部份井底參與復合齒聯(lián)合破巖。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是提供一種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，克服了釬焊固齒不穩(wěn)定、牙輪軸承空間小以及破巖局限性小的缺點。
[0006]為達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0007]—種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，包括牙輪和鉆頭基體，其特征在于，所述鉆頭基體的端部設(shè)有斜向內(nèi)伸出的大軸，大軸上設(shè)有牙輪，鉆頭基體的內(nèi)部設(shè)有注水孔以及與注水孔相通的前向斜水孔和后向斜水孔，所述前向斜水孔與大軸傾向相同，所述后向斜水孔與大軸傾向相背；
[0008]所述牙輪上設(shè)有多排旋轉(zhuǎn)軌跡等距錯位的齒孔，齒孔內(nèi)過盈安裝有切削齒，所述切削齒的切削面燒結(jié)有聚晶金剛石層；
[0009]所述牙輪內(nèi)設(shè)有臺階狀安裝盲孔，所述臺階狀安裝盲孔的大孔靠近臺階處設(shè)有內(nèi)壁弧形槽，大軸上設(shè)置有與所述內(nèi)壁弧形槽對應(yīng)的外壁弧形槽，所述外壁弧形槽與內(nèi)壁弧形槽之間安裝有多個滾珠，在所述大軸端面和臺階狀安裝盲孔的臺階之間設(shè)有止推圈；
[0010]所述大軸根部設(shè)有軸臺階，所述臺階狀安裝盲孔的大孔靠近開口處設(shè)有牙輪槽， 在大軸與牙輪槽之間設(shè)有輪金屬環(huán)，在所述輪金屬環(huán)與牙輪槽之間設(shè)有輪密封圈；[〇〇11]所述鉆頭基體上設(shè)有傳壓孔，所述大軸的外壁上設(shè)置有儲油槽，大軸的端部設(shè)有小圓柱孔，小圓柱孔中過盈安裝有小軸，小軸內(nèi)設(shè)有軸油孔，小軸與小圓柱孔之間設(shè)有儲油囊，所述儲油囊分別與所述傳壓孔、儲油槽和軸油孔相通。
[0012]進一步地，所述牙輪上設(shè)有三排前齒孔組和三排后齒孔組，所述前齒孔組與所述后齒孔組間隔設(shè)置。
[0013]進一步地，所述前齒孔組包含七個齒孔，所述后齒孔組包含六個齒孔。
[0014]進一步地，所述輪金屬環(huán)的外徑密封面包含斜面和平面，所述牙輪槽底面包含與輪金屬環(huán)的徑向密封面對應(yīng)的斜面和平面。
[0015]進一步地，所述前向斜水孔和后向斜水孔內(nèi)分別安裝有噴嘴，噴嘴外設(shè)有噴嘴套， 噴嘴套與噴嘴之間安裝有噴嘴密封圈。
[0016]進一步地，所述的噴嘴為內(nèi)六方硬合金噴嘴。
[0017]進一步地，所述輪密封圈為氫化丁腈橡膠制造，輪金屬環(huán)為高速工具鋼制成。
[0018]進一步地，所述鉆頭基體上設(shè)置有四組保徑齒，每組保徑齒分別為兩個。
[0019]進一步地，所述保徑齒的切削面上燒結(jié)有聚晶金剛石層。
[0020]本實用新型在提高鉆頭工作指標，降低鉆井成本方面具有顯著的有益效果:(1)在本實用新型技術(shù)方案的這種牙輪鉆頭中設(shè)計的兩組雙向斜噴射系統(tǒng)分別向前后，向后噴射流清洗井巖肩，不僅加強了牙輪以及井壁的清洗，還提高攜帶巖肩的上返速度，有利提高鉆頭工作指標和降低鉆井成本；(2)解決聚晶復合齒的齒型及固齒技術(shù)問題，把圓柱形聚晶復合齒改進成類似牙輪鉆頭的齒型在切削齒面燒結(jié)一層聚晶金剛層，提高齒耐磨性，固齒工藝用牙輪齒的固齒技術(shù)，使牙輪齒在井底高效全面破碎井底巖石；(3)牙輪采用球形牙輪可為軸承提供較大的軸承空間提高軸壽命，軸承直徑和零件尺寸比三牙輪鉆頭約大一倍， 可提高軸壽命，實現(xiàn)用聚晶復合齒鑲裝在牙輪上與牙輪儲油密封高速滑動軸承一體化；(4) 對于鉆頭的保徑，采用的保徑齒是一種切削面燒結(jié)有聚晶金剛石層硬質(zhì)合金齒，這種保徑齒更加耐磨，保徑效果更好；(5)本實用新型技術(shù)方案所設(shè)計的六排齒孔組，共計鑲裝39顆齒，其破巖效果更好?！靖綀D說明】

[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0022]圖1是本實用新型的一種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭的主視圖；[〇〇23]圖2是圖1俯視圖；[〇〇24]圖3是圖1的局部放大圖。
[0025]圖中:1、牙輪;2、鉆頭基體;3、傳壓孔;4、保徑齒;5、后向斜水孔;6、注水孔;7、前向斜水孔;8、噴嘴套;9、噴嘴密封圈；10、噴嘴；11、浮動環(huán)；12、輪金屬環(huán)；13、輪密封圈；14、大軸套；15、大軸；16、滾珠；17、止推環(huán)；18、小軸；19、軸油孔;20、儲油囊;21、儲油槽;22、切削齒;23、前排齒孔組;24、后排齒孔組。【具體實施方式】
[0026]參照圖1，本實用新型的一種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖，鉆頭基體2端部設(shè)有斜向內(nèi)伸出有大軸15,大軸15上設(shè)有牙輪1，鉆頭基體2的內(nèi)部設(shè)有注水孔6 以及與注水孔6相通的前向斜水孔7和后向斜水孔5,前向斜水孔7與大軸15傾向相同，后向斜水孔5與大軸15傾向相背。前向斜水孔7和后向斜水孔5內(nèi)分別安裝有噴嘴10,噴嘴10外設(shè)有噴嘴套8,噴嘴套8與噴嘴10之間安裝有噴嘴密封圈9。
[0027]從前向斜水孔7的噴出的高速泥漿噴向牙輪兩側(cè)，清洗牙輪1并攜帶井底巖肩上返;從后向斜水孔5噴出的高速泥漿噴向牙輪1后側(cè)，清洗牙輪并攜帶底巖肩，這種清洗方式更加尚效，可提尚鉆頭工作指標以及降低鉆井成本。[〇〇28]參照圖2,牙輪1上設(shè)有多排旋轉(zhuǎn)軌跡等距錯位的齒孔，具體為間隔分布的三排前排齒孔組23和三排后排齒孔組24，所述前排齒孔組23包含七個齒孔，后排齒孔組24包含六個齒孔，齒孔內(nèi)過盈安裝有切削齒22,切削齒22的切削面燒結(jié)有聚晶金剛石層。牙輪1上共布39顆切削齒，其破巖更加充分。
[0029]牙輪1內(nèi)設(shè)有臺階狀安裝盲孔，臺階狀安裝盲孔的大孔靠近臺階處設(shè)有內(nèi)壁弧形槽，大軸15上設(shè)置有與內(nèi)壁弧形槽對應(yīng)的外壁弧形槽，在外壁弧形槽與內(nèi)壁弧形槽之間安裝有多個滾珠16防止牙輪1脫落，在大軸15端面和臺階狀安裝盲孔的臺階之間設(shè)有止推圈 17對牙輪1進行軸向限位。
[0030]鉆頭基體2上設(shè)有傳壓孔3,大軸15的外壁上設(shè)置有儲油槽21，大軸15的端部設(shè)有小圓柱孔，小圓柱孔中過盈安裝有小軸18,小軸18內(nèi)設(shè)有軸油孔19,小軸18與小圓柱孔之間設(shè)有儲油囊20,儲油囊20分別與傳壓孔3、儲油槽21和軸油孔19相通。
[0031]鉆頭工作時牙輪1產(chǎn)生軸向串動使由大軸15、大軸套14、滾珠16和止推環(huán)17組成的軸承內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，儲油囊20的軸向變形通過傳壓孔3與泥漿相通來平衡軸承內(nèi)外的壓差，推動儲油囊20內(nèi)的鉆頭脂從軸油孔19進入大軸15間隙，使其大軸套14和止推環(huán)17交替工作，可提尚軸承的壽命。
[0032]參照圖3,大軸15根部設(shè)有軸臺階，臺階狀安裝盲孔的大孔靠近開口處設(shè)有牙輪槽，在大軸與牙輪槽之間設(shè)有輪金屬環(huán)12,在輪金屬環(huán)12與牙輪槽之間設(shè)有輪密封圈13;輪金屬環(huán)12的外徑密封面包含斜面和平面，所述牙輪槽底面包含與輪金屬環(huán)12的徑向密封面對應(yīng)的斜面和平面。輪密封圈13為氫化丁腈橡膠制造，輪金屬環(huán)12為高速工具鋼制成。被徑向和軸向壓縮的輪密封圈13推動輪金屬環(huán)12,使其端面貼緊浮動環(huán)11上端面并使其下端面貼緊的軸臺階，組成兩組可相互轉(zhuǎn)動密封端面，實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)條件下輪金屬環(huán)12端面的軸向動密封和輪密封圈13的徑向靜密封。
[0033]鉆頭基體上設(shè)置有四組保徑齒4,每組保徑齒4分別為兩個，保徑齒4的切削面上燒結(jié)有聚晶金剛石層。這種結(jié)構(gòu)可加強鉆頭保徑和提高鉆頭工作穩(wěn)定性。
[0034]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變形而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些改動和變形屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本實用新型也包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，包括牙輪(1)和鉆頭基體(2)，其特征在于，所 述鉆頭基體(2)的端部設(shè)有斜向內(nèi)伸出的大軸(15)，大軸(15)上設(shè)有牙輪(1)，鉆頭基體(2) 的內(nèi)部設(shè)有注水孔(6)以及與注水孔(6)相通的前向斜水孔(7)和后向斜水孔(5)，所述前向 斜水孔(7)與大軸(15)傾向相同，所述后向斜水孔(5)與大軸(15)傾向相背；所述牙輪(1)上設(shè)有多排旋轉(zhuǎn)軌跡等距錯位的齒孔，齒孔內(nèi)過盈安裝有切削齒(22)，所 述切削齒(22)的切削面燒結(jié)有聚晶金剛石層；所述牙輪(1)內(nèi)設(shè)有臺階狀安裝盲孔，所述臺階狀安裝盲孔的大孔靠近臺階處設(shè)有內(nèi) 壁弧形槽，大軸(15)上設(shè)置有與所述內(nèi)壁弧形槽對應(yīng)的外壁弧形槽，所述外壁弧形槽與內(nèi) 壁弧形槽之間安裝有多個滾珠(16)，在所述大軸(15)端面和臺階狀安裝盲孔的臺階之間設(shè) 有止推圈(17);所述大軸(15)根部設(shè)有軸臺階，所述臺階狀安裝盲孔的大孔靠近開口處設(shè)有牙輪槽， 在大軸與牙輪槽之間設(shè)有輪金屬環(huán)(12)，在所述輪金屬環(huán)(12)與牙輪槽之間設(shè)有輪密封圈 (13)；所述鉆頭基體(2)上設(shè)有傳壓孔(3)，所述大軸(15)的外壁上設(shè)置有儲油槽(21)，大軸 (15)的端部設(shè)有小圓柱孔，小圓柱孔中過盈安裝有小軸(18)，小軸(18)內(nèi)設(shè)有軸油孔(19)， 小軸(18)與小圓柱孔之間設(shè)有儲油囊(20)，所述儲油囊(20)分別與所述傳壓孔⑶、儲油槽 (21)和軸油孔(19)相通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述牙輪(1) 上設(shè)有三排前齒孔組(23)和三排后齒孔組(24)，所述前齒孔組(23)與所述后齒孔組(24)間隔設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述前齒孔組 (23)包含七個齒孔，所述后齒孔組(24)包含六個齒孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述輪金屬環(huán)(12)的外徑密封面包含斜面和平面，所述牙輪槽底面包含與輪金屬環(huán)(12)的徑向密封面對 應(yīng)的斜面和平面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述前向斜水 孔(7)和后向斜水孔(5)內(nèi)分別安裝有噴嘴(10)，噴嘴(10)外設(shè)有噴嘴套(8)，噴嘴套(8)與 噴嘴(10)之間安裝有噴嘴密封圈(9)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述的噴嘴 (10)為內(nèi)六方硬合金噴嘴。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述輪密封圈(13)為氫化丁腈橡膠制造，輪金屬環(huán)(12)為高速工具鋼制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述鉆頭基體 (2)上設(shè)置有四組保徑齒(4 )，每組保徑齒(4)分別為兩個。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的前后噴射式聚晶復合單牙輪鉆頭，其特征在于，所述保徑齒 (4)的切削面上燒結(jié)有聚晶金剛石層。
【文檔編號】E21B10/22GK205713984SQ201620517584
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】孫泰林, 劉新軍, 尚明, 張鵬
【申請人】陜西金剛石油機械有限公司