[实用新型]新型硬地层钻头

说明书

本实用新型涉及一种用于旋转或冲旋方法钻井的钻头，属于石油和天然气钻井中用于钻探井眼的工具。

目前在钻探石油和天然气生产井所使用的各种钻头中，有三牙轮钻头、PDC钻头、单牙轮钻头等，它们在钻井过程中分别适用于不同的地层。对于硬地层钻头，已经有硬地层三牙轮钻头和冲击压入型单牙轮钻头。但是，它们在钻井过程中均存在一些缺陷；如硬地层三牙轮钻头在工作时，工作指标不够高，很难做到彻底清洗井底岩屑，特别是小尺寸井眼用的三牙轮钻头，牙轮和轴承尺寸都很小，钻头工作指标更低；而冲击压入型单牙轮钻头(专利号ZL96224105.9)，由于它的一个牙掌上有尺寸不大的滚轮，存在着滚轮支承磨损后落入井底的危险性。

鉴于上述现有硬地层钻头存在的问题，本实用新型的目的在于：提供一种新型硬地层钻头——改进冲击压入型单牙轮钻头，以克服滚轮支承磨损后落入井底的危险性，提高硬地层钻头工作的可靠性。

为达到上述目的和要求，本实用新型采用以下技术方案：一种新型硬地层钻头，主要是由钻头体(1)和牙掌(5)及牙掌(11)组成，其技术特征在于：与钻头体(1)连接成一体的两个不同形状的牙掌(5)和(11)，一个牙掌(5)上安装有支承在轴承(7)、(8)、(9)上的多锥形牙轮(6)；另一个手掌形牙掌(11)上有修整井壁的保径牙齿(12)，在手掌形牙掌(11)内有二或三个泥浆流道，以及配置在流道出口处的具有不同高度、不同方位的喷嘴(13)，以便既清洗牙轮又加强清洗井底。多锥形牙轮(6)一方面依靠牙掌(5)上的轴颈结构轴承(7)、(8)、(9)支承，一方面又依靠手掌形牙掌(11)上的止推块(15)支承；在多锥形牙轮(6)上采用不均匀交错布齿，以全面破碎井底岩石。在手掌形牙掌(11)的下端布置有硬质合金齿或人造聚晶金刚石齿(14)，其齿顶位置略高于由多锥形牙轮(6)的牙齿形成的井底齿坑，以刮削由多锥形牙轮(6)破碎井底形成的凸起部分。

本钻头的结构形式适合于破碎从中硬到极硬岩石时运用。

本实用新型的附图说明如下：

图1是本实用新型硬地层钻头的装配示意图。它表示出了多锥形牙轮和牙掌的相互位置关系，也表示出了止推块、储油润滑系统、喷嘴的结构形式。

图2是图1的仰视图；

在上述附图中，相同的编号表示相同的元件。

下面结合附图说明本实用新型的结构及其实施例。本钻头由如下结构形式组成：

钻头体(1)上有连接螺纹(2)和泥浆流道(3)储油润滑系统(4)；牙掌(5)上有多锥形牙轮(6)、大小润滑轴承(7)和(8)、滚动轴承(9)、密封元件(10)；手掌形牙掌(11)上配置有保径牙齿(12)，还配置有二或三个泥浆流道，以及配置在流道出口处的具有不同高度、不同方位的喷嘴(13)；在手掌形牙掌(11)的下端布置有硬质合金齿或人造聚晶金刚石齿(14)，其布齿位置比多锥形牙轮的牙齿略远离井底，起不同的破碎作用；在手掌形牙掌(11)的下方及多锥形牙轮(6)的顶部都安装有止推块(15)，即使滚动轴承(9)失效破坏，也不会使牙轮落到井底造成事故。

本钻头以如下方式工作：

钻头下入井里或从井里起出，其特点同现有的其它类型钻头相同。在产生钻头上的载荷时，如用钻柱或用水力加压器施加钻压时，用地面转盘旋转钻柱或用井下动力钻具驱动钻头时，多锥形牙轮(6)沿井底滚动，依靠牙轮上的不均匀排列的牙齿破碎井底岩石，其破碎方式与三牙轮钻头一致，是以冲击压入为主。与此同时，除了依靠多锥形牙轮(6)上的背锥牙齿和主锥上的外排齿圈牙齿的外缘修整井壁之外，还主要依靠在手掌形牙掌(11)上配置的保径齿(12)来修整井壁。在手掌形牙掌(11)的下端布置有硬质合金齿或人造聚晶金刚石齿(14)，其布齿位置比多锥形牙轮的牙齿略远离井底，起不同的破碎作用。

本实用新型所提供的钻头，与其它各种不同类型的钻头相比较有以下显著特点：

1.本实用新型钻头的多锥形牙轮(6)既主要依靠牙掌(5)上的轴颈轴承(7)、(8)、(9)支承，又依靠手掌形牙掌(11)上的止推块(15)辅助支承，减少了牙轮落入井底的可能性，提高了钻头在井下工作的可靠性，不会掉牙轮。

2.克服了现有小尺寸三牙轮钻头的牙轮尺寸和轴承尺寸太小的缺点，有效地增大了牙轮尺寸和轴承尺寸。由于对于相同尺寸的钻头可以采用相近似的钻压，对本实用新型钻头来说，提高了在牙轮上的钻压，提高了牙齿与岩石相互作用的载荷，有利于提高钻头破碎岩石的效率。