一種硬地層單牙輪鑽頭齒面結構的製作方法

2023-05-18 13:19:56 1

專利名稱：一種硬地層單牙輪鑽頭齒面結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鑽頭結構，尤其涉及油田、採礦和地質勘探鑽井用的單牙輪鑽頭結構。
背景技術：
石油鑽井中常用的鑽頭有兩類。一類是牙輪鑽頭，另一類是金剛石鑽頭。牙輪鑽頭中又有三牙輪鑽頭、兩牙輪鑽頭、單牙輪鑽頭。金剛石鑽頭中有PDC鑽頭、孕鑲鑽頭等。牙輪鑽頭通過牙齒對地層的衝擊和刮削破碎巖石，牙齒材料通常是硬質合金，由於硬度和耐磨性較差，牙齒的壽命較低。PDC鑽頭靠複合片對地層剪切破碎巖石，複合片的材料主要是金剛石，壽命比牙輪鑽頭牙齒長。目前只有球形單牙輪鑽頭在油田使用。球形單牙輪鑽頭在井底依靠牙齒刮削破碎 巖石，形成網狀的切削軌跡，在軟地層中有較高的機械鑽速和壽命，但在硬地層和研磨性強地層中由於硬質合金牙齒先期磨損嚴重，鑽頭的平均機械鑽速和壽命較低，影響了單牙輪鑽頭的擴大使用。

實用新型內容本實用新型的目的在於提出一種既能適用於軟地層，又能破碎較硬地層的單牙輪鑽頭齒面結構。本實用新型的目的通過下述技術方案來實現一種硬地層單牙輪鑽頭齒面結構，包括牙輪表面鑲裝的用以破碎巖石的牙齒，所述牙齒由硬質合金牙齒和PDC複合片組成。作為優選方式，所述PDC複合片為楔形PDC複合片。作為優選方式，所述PDC複合片為弧形PDC複合片。本實用新型的有益效果本實用新型將硬質合金牙齒和PDC複合片結合在單牙輪鑽頭上，結合了兩者的優點同時又互補缺點，結構簡單可靠，可靈活設計不同的不同部位的牙齒，滿足鑽進不同地層的需要，最大程度的提高破巖效率和牙齒壽命。另外，現有常規roc鑽頭的複合片是圓形薄片，固定在鑽頭體上，複合片作圓周運動，破碎巖石時的切削方向始終是在圓周的切線上。由於複合片的抗壓強度大於抗拉強度，通常用複合片的圓形平面正面切削巖石，這樣能最大程度地提高複合片的破巖效率和使用壽命。如果用複合片的圓形平面側向切削巖石，在複合片內部會產生拉應力，複合片與基體的連接強度較弱，複合片容易蹦裂或脫落。牙輪鑽頭和金剛石鑽頭的運動方式不一樣。牙輪鑽頭在破碎巖石時牙齒的切削方向是變化的，導致牙輪鑽頭的牙齒難以採應複合片。本實用新型將常規PDC鑽頭的複合片圓形薄片設計成楔形和弧形，使得牙輪鑽頭在破碎巖石時儘管牙齒的切削方向是變化的，仍能的保徵牙齒的複合片層法向切削巖石，最大限度保證複合片內部只產生拉應力，複合片不易蹦裂或脫落，就能大大提高牙輪鑽頭牙齒的耐磨性和使用壽命。
圖I是本實用新型實施例I的結構示意圖；圖2為圖I中楔形PDC複合片的立體結構示意圖；圖3是本實用新型實施例2的結構示意圖；圖4為圖3中弧形PDC複合片的立體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步的說明。實施例I :如圖1、2所示，本單牙輪鑽頭主要由鑽頭體I和牙輪2組成，鑽頭體I上有鑽頭柄11，牙爪軸頸等，鑽頭柄11上有聯接螺紋。牙輪2裝配在牙爪軸頸上，並能靈活轉動。牙輪2布齒面上鑲裝有能破碎巖石的硬質合金牙齒3和楔形PDC複合片4。實施例2:如圖3、4所示，本單牙輪鑽頭主要由鑽頭體I和牙輪2組成，鑽頭體I上有鑽頭柄11，牙爪軸頸等，鑽頭柄11上有聯接螺紋。牙輪2裝配在牙爪軸頸上，並能靈活轉動。牙輪2布齒面上鑲裝有能破碎巖石的硬質合金牙齒3和弧形PDC複合片5。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種硬地層單牙輪鑽頭齒面結構，包括牙輪表面鑲裝的用以破碎巖石的牙齒，其特徵在於所述牙齒由硬質合金牙齒和PDC複合片組成。
2.如權利要求I所述的硬地層單牙輪鑽頭齒面結構，其特徵在於所述PDC複合片為楔形PDC複合片。
3.如權利要求I所述的硬地層單牙輪鑽頭齒面結構，其特徵在於所述PDC複合片為弧形PDC複合片。
專利摘要本實用新型公開了一種硬地層單牙輪鑽頭齒面結構，涉及一種鑽頭結構，包括牙輪表面鑲裝的用以破碎巖石的牙齒，所述牙齒由硬質合金牙齒和PDC複合片組成。本實用新型能既能適用於軟地層又適用於硬地層和研磨性強地層。
文檔編號E21B10/50GK202544753SQ20122001519
公開日2012年11月21日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者況雨春, 鄧嶸, 鄧清源 申請人:西南石油大學