[实用新型]一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头

说明书

本实用新型涉及用于在地壳上钻井的单牙轮钻头，特别是涉及一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头。

单牙轮钻头通常主要由钻头体和球形牙轮组成(中国实用新型专利96233451.0)，钻头体上有钻头柄，牙爪及牙爪轴颈等，牙轮上镶装有能破碎岩石的牙齿，钻头柄及上面的螺纹是用来使钻头和钻杆相连的，牙爪及牙爪轴颈是支撑和带动牙轮绕钻头旋转轴线旋转的载体，牙轮及其上面的牙齿是钻头破碎岩石的主体元件。在钻头工作时，牙轮既随牙爪轴颈道绕钻头旋转轴线公转，又绕牙爪轴颈自转，牙轮上的牙齿就是在这复合运动状态下对井底岩石产生冲击、压入和刮挤等破岩作用的。如果牙轮上牙齿齿顶的包络面是一个球面，这个球面直径就是钻头直径。当球面的球心和钻头的迥转中心重合时，这时钻头所钻出的井底是一个半球面，井眼直径也就等于钻头直径。

小井眼钻井能大幅度地降低钻井成本，提高油气资源勘探开发效益，但小井眼钻井技术的推广应用却远未如预期的那样迅速和广泛，其中一个重要原因就是与小井眼钻井和采油相关的一系列配套技术和工艺装备跟不要求。例如，小井眼固井就是当前推广小井眼钻井技术中的一大技术难题，用6英寸或57/8英头钻成的152.4毫米或149.2毫米的井眼中，下入5英寸套管或尾管在接箍处的环隙只有8～11毫米。如果井身质量不好，或套管下入偏心，则单边间隙必然小于5.5毫米，甚至降低为0。在这种情况下，要保证上返的水泥浆等速推进，均匀分布，几乎是不可能的。解决这个问题，除了提高固井的技术水平，改进水泥浆的流动性能外，增大井眼直径也是一种广泛采用的方法。因此，钻井界要求采用能打超尺寸井眼的钻头，即小直径尺寸钻头打出大直径尺寸井眼，一次钻出符合要求的井眼。

本实用新型的目的就是提供一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头，既结构简单、降低钻井成本，又可有效地增大井眼直径，满足现有和钻井、采油相关的一系列配套技术和工艺装备的要求，从而改善钻井工艺，提高固井成功率。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头，主要由钻头体和牙轮组成，钻头体上有钻头柄、联接螺纹和牙爪轴颈等，牙轮上镶装有能破碎岩石的牙齿，牙齿齿顶的包络面或牙轮布齿面为球面，其特征在于，球面的球心O偏移联接螺纹的中心线B，其偏移值为e。当钻头旋转时，螺纹中心线B就是钻头的旋转中心线，由于牙齿齿顶的包络面或牙轮布齿面的球心O与旋转中心线B不重合，当钻头旋转钻井时，钻头钻出的井眼直径D会大于牙齿包络球面直径d，两直径差为D－d＝2e。

e的取值范围为1毫米～15毫米，优选为3毫米～10毫米。在实际使用中，可根据钻头的大小对其进行调整，一般说来，其钻头尺寸大，e便可取较大值。

本实用新型与常规的单牙轮钻头相比，具有以下优点：(1)其构成部件与现有单牙轮钻头相同，结构简单可靠；(2)可利用小直径尺寸钻头打出大直径尺寸井眼，降低了钻井成

本，满足现有和钻井、采油相关的一系列配套技术和工艺装备

的要求，从而改善钻井工艺，提高固井成功率；(3)可灵活设计不同的偏移值e，满足不同的钻井需要。

附图1是本实用新型一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头的结构示意图。

附图2是本实用新型一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头的工作状态示意图。

下面结合附图进一步说明本实用新型。

图1中的一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头，主要由钻头体1和牙轮2组成，钻头体有钻头柄7、联接螺纹3、牙爪轴颈4，牙爪轴颈轴线A与联接螺纹轴线B相交于P点，牙轮2装配在牙爪轴颈4上，并能灵活转动。牙轮上镶装有数十颗能破碎岩石的牙齿5，牙齿齿顶形成的包络面6或牙齿布齿面8为球面，球心O偏离联接螺纹3中心线B(钻头旋转轴线)，其偏移量为e。钻头钻出的井眼直径D会大于牙齿包络球面直径d，两直径差为D－d＝2e。

图2中的一种能打超尺寸井眼的单牙轮钻头主要由钻头体1和牙轮2组成，钻头体有钻头柄7、联接螺纹3和牙爪轴颈4，牙爪轴颈4轴线A与联接螺纹3轴线B不在同一平面内，在空间相距e。牙轮2装配在牙爪轴颈4上，并能灵活转动。牙轮上镶装有数十颗能破碎岩石的牙齿5。牙爪轴颈4轴线A通过牙齿齿顶形成的包络面6或牙齿的布齿面8的球面球心O，因此，球心O偏离联接螺纹3的中心线B(钻头旋转轴线)，其偏移量为e。