[实用新型]低扭矩牙轮钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及到一种石油、煤层气、地热和水利钻井中所需要的牙轮钻头。 

背景技术

在石油、煤层气、地热和水利钻井的过程中，牙轮钻头是适应性最强、应用最广泛的井下工具，但在浅井段硬地层和砾石层中钻进时，蹩钻、跳钻问题严重，这不但影响了钻井速度，还影响了工具、设备的使用寿命和人身安全。为了解决这一问题，目前新设计的牙轮钻头增加了保径齿的数量，并使其高出牙掌面，以便减小牙掌与井壁的接触面积，但是，蹩钻、跳钻的问题并没有得到彻底解决，有时，上述还更严重了。事实上，牙轮钻头的牙掌与井壁之间的摩擦力不是造成蹩钻、跳钻的根本原因，其根本原因是：大块的岩石不能及时地离开排屑槽，在排屑槽里回旋，造成了堵塞。并且，一些小颗粒的岩屑进入了牙掌与井壁之间的缝隙，当缝隙变窄时，经常会把钻头抱住，这就是所谓的蹩钻。如果抱住钻头的力更大，钻头被抱住的时间较长，钻头以上的钻具在转盘的带动下扭转数圈，钻具扭转时产生长度上的收缩，收缩一定长度后，将钻头拨离抱住点，就产生了跳钻。另外，如果将钻头抱得太紧，转盘的扭矩又不够大，钻头就不能拨离抱住点，这时转盘就被蹩停，这是钻井作业中经常遇到的现象。因此，解决堵塞和岩屑挤入牙掌与井壁之间的缝隙是解决蹩钻、跳钻问题的关键。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种更为有效解决蹩钻、跳钻问题的低扭矩牙轮钻头，它通过在普通牙轮钻头基础上进行以下改进实现的：1、牙掌2的前沿4(转动方向)是钻头的标准尺寸，后沿低1-5mm，整个牙掌2为一个前高后低的斜坡；2、排屑槽5与牙掌2之间没有过渡带7；3、牙掌3短而窄；4、保径齿3与牙掌2表面等高，没有凹凸处8；5、钻头只有一个大水眼6，位于钻头的中心；6、将阻挡岩屑上返的障碍物9除掉或降低，以便岩屑方便地离开钻头。牙轮1 和其他结构尺寸与普通牙轮钻头标准一样。 

采取了前高后低的牙掌，以阻止岩屑颗粒进入牙掌和井壁之间的缝隙；消除了排屑槽与牙掌之间的过渡带，避免岩屑的挤入(楔入)；清除和减缓了岩屑上返途中的任何障碍物，使岩屑上返方便；消除牙掌面上的所有凹凸点，使表面光滑、降低摩擦力；减小牙掌的面积，以降低摩擦力；只保留了钻头中心的水眼，使钻屑在上返的途中不受射流抽吸的影响。与现有技术相比，该钻头有以下优点：1、扭矩低，钻机负荷小，减少设备的磨损；2、通过减少跳钻、蹩钻，提高了钻速和效率；3、通过减少跳钻、蹩钻，降低了噪音增加了钻井过程的安全性。 

附图说明

本实用新型的具体结构由以下附图和实施案例给出： 

附图1是低扭矩牙轮钻头的结构图。 

1、牙轮，2、牙掌，3、保径齿，4、前沿，5、排屑槽，6、中心大水眼，7、过渡带，8、凹凸处，9、岩屑上返的障碍物 

具体实施方式

本实用新型是在普通牙轮钻头的基础上做了以下改变：1、牙掌2的前沿4(转动方向)是钻头的标准尺寸，后沿低3mm，即，整个牙掌2为一个前高后低的斜坡；2、排屑槽5与牙掌2之间没有过渡带7；3、牙掌3短而窄；4、通过镀铬，使牙掌面硬而光滑，保径齿3与牙掌2表面等高，没有凹凸处8，防止砂土驻留；5、钻头只有一个大水眼6，位于钻头的中心；6、将阻挡岩屑上返的障碍物9除掉或降低，以便岩屑方便地离开钻头。钻头的牙轮1和其他结构尺寸保持不变。