专利名称：螺旋形布齿的牙轮钻头的制作方法
技术领域：
一种螺旋形布齿的牙轮钻头，用于石油天然气勘探开发钻井、 矿山开采，涉及一种石油钻井用的钻头牙轮上切削齿的布置技术领域。
背景技术：
油气勘探成本在很大程度上取决于钻井速度，而钻井速度又主要 依靠钻头切削结构破岩效率和钻头使用寿命，因此提高机械钻速，增加单只钻 头进尺，是縮短钻井周期，经济勘探油气藏的主要目标，而减少牙轮钻头上切 削齿的重复破碎是实现这一目标的方法之一；在现有技术中，用于石油天然气 勘探钻井的牙轮钻头，按牙齿结构分为两大类， 一类是镶齿牙轮钻头，另一类 是钢齿牙轮钻头，其牙轮上切削齿的分布是在同一齿圈上将切削齿布置在同一 圆周上，同一齿圈上的切削齿到牙轮轴心线的距离和到牙轮底平面的距离是相 等，在齿圈和背锥上都以同样的方式布齿；现有技术的不足之处是经过模拟 井底牙轮钻头破岩实验发现，由于齿圈上的切削齿是布置在同一圆周上的，所 以，当牙轮钻头在井底岩层上钻进时，牙轮上的切削齿就常常是后一个切削齿 落入前面切削齿碾压过的岩石破碎坑或压痕中，钻头牙轮在井底转动一周后， 导致井底碾压过的压痕和没有碾压的地方形成岩石凸脊，从而需要使切削齿反 复多次的碾压才能破碎井底的岩石，不能有效钻进或吃入地层并形成新的破碎 坑，并因此造成了破岩的低效率。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的不足，采用将同一齿圈上的切 削齿布置在不同圆周上的螺旋布齿方式，设计了一种可避免重复破碎地层的螺 旋形布齿的石油牙轮钻头。
本发明由以下技术方案来实现，本发明包括牙轮和牙轮齿圈，其特征在于在牙轮齿圈上设置的切削齿是按螺旋线布置的，在牙轮背锥上设置的背锥齿是 按螺旋线布置的；
所述按螺旋线布置的切削齿的螺旋线可以是等螺距的螺旋线，也可以是不 等螺距的螺旋线；
所述按螺旋线布置的背锥齿的螺旋线可以是等螺距的螺旋线，也可以是不
等螺距的螺旋线；
所述按螺旋线布置的切削齿的螺旋线可以是一个起点的螺旋线，也可以是
多个起点的螺旋线；
所述按螺旋线布置的背锥齿的螺旋线可以是一个起点的螺旋线，也可以是 多个起点的螺旋线；
所述在不同牙轮齿圈上按螺旋线设置的切削齿和在牙轮背锥上按螺旋线设 置的背锥齿可以用于镶齿牙轮钻头，也可用于钢齿牙轮钻头。
本发明的积极效果由于按照螺旋形布齿的牙轮在同一齿圈上的切削齿不 在同一圆周上，齿圈上的切削齿到牙轮轴心线的距离是不相同的，切削齿到牙 轮底平面的距离也是不相同的，因此在钻头钻进时，牙轮上的切削齿不会完全 落入前一个牙轮齿碾压形成的岩石破碎坑或压痕，使同一齿圈上切削齿在井底 碾压的覆盖率明显提高，可以充分发挥切削齿的破岩能力；由于是螺旋形布齿， 牙轮在井底滚动时，每个切削齿吃入地层的位置也就不一样，可以避免重复破 碎，消除井底岩石凸脊，提高破岩效率；牙轮背锥上采用螺旋形布齿，可以使 牙轮背锥获得更大的保护面积，增强钻头保径能力。
图1为本发明的正面结构示意图。 图2为本发明的立体结构示意图。
具体实施例方式下面以设置三道齿圈的镶齿牙轮钻头为例，结合附图给出
具体实施例方式本发明包括牙轮和牙轮齿圈1，在牙轮齿圈1上设置的切削齿 2是按螺旋线布置的，按螺旋线布置的切削齿2的螺旋线可以是一个起点的螺旋 线，也可以是多个起点的螺旋线，按螺旋线布置的切削齿2的螺旋线可以是等 螺距的螺旋线，也可以是不等螺距的螺旋线，在牙轮背锥4上设置的背锥齿3 是按螺旋线布置的，按螺旋线布置的背锥齿3的螺旋线可以是等螺距的螺旋线， 也可以是不等螺距的螺旋线，按螺旋线布置的背锥齿3的螺旋线可以是一个起 点的螺旋线，也可以是多个起点的螺旋线；在不同牙轮齿圈1上按螺旋线设置 的切削齿2和在牙轮背锥上按螺旋线设置的背锥齿3可以用于镶齿牙轮钻头， 也可用于钢齿牙轮钻头；将本发明用在具有两个或两个以上牙轮的牙轮钻头制 造时，至少有一个牙轮的切削齿2是按照螺旋形布置的；使用时，当由本发明 制造的牙轮钻头与井底接触时，由于牙轮上布置在同一个牙轮齿圈1上的切削 齿2不在同一圆周上，每个切削齿2碾压地层的位置也就不一样，可以避免重 复破碎，消除井底岩石凸脊，提高破岩效率，从而提高机械钻速和进尺；另外， 由于螺旋形布置的切削齿2使得同齿圈上切削齿2对井底覆盖的宽度明显增 加，使整个钻头具有更高的井底覆盖率；牙轮背锥4上采用螺旋形布置背锥齿3， 可以使牙轮背锥4的面获得更大的保护面积，增强钻头保径能力，使钻头具有 更长的使用寿命。
权利要求
1. 一种螺旋形布齿的牙轮钻头，包括牙轮和牙轮齿圈，其特征在于在牙轮齿圈上设置的切削齿是按螺旋线布置的，在牙轮背锥上设置的背锥齿是按螺旋线布置的。
2. 根据权利要求1所述的螺旋形布齿的牙轮钻头，其特征在于所述按螺 旋线布置的切削齿的螺旋线可以是等螺距的螺旋线，也可以是不等螺距的螺旋 线。
3. 根据权利要求1所述的螺旋形布齿的牙轮钻头，其特征在于所述按螺 旋线布置的背锥齿的螺旋线可以是等螺距的螺旋线，也可以是不等螺距的螺旋 线。
4. 根据权利要求l所述的螺旋形布齿的牙轮钻头，其特征在于所述按螺 旋线布置的切削齿的螺旋线可以是一个起点的螺旋线，也可以是多个起点的螺 旋线。
5. 根据权利要求l所述的螺旋形布齿的牙轮钻头，其特征在于所述按螺 旋线布置的背锥齿的螺旋线可以是一个起点的螺旋线，也可以是多个起点的螺 旋线。
6. 根据权利要求1所述的螺旋形布齿的牙轮钻头，其特征在于所述在不 同牙轮齿圈上按螺旋线设置的切削齿和在牙轮背锥上按螺旋线设置的背锥齿可 以用于镶齿牙轮钻头，也可用于钢齿牙轮钻头。
全文摘要
一种螺旋形布齿的牙轮钻头，涉及石油钻井用钻头牙轮切削齿的布置技术领域，包括牙轮和牙轮齿圈，在牙轮齿圈上设置的切削齿是按螺旋线布置的，在牙轮背锥上设置的背锥齿是按螺旋线布置的，设计了一种可避免重复破碎地层的螺旋形布齿的石油牙轮钻头，解决了现有技术由于齿圈上的切削齿布置在同一圆周上，导致钻进时切削齿落入已碾压过的岩石破碎坑或压痕中的问题，具有提高切削齿在井底碾压覆盖率，以及可以使牙轮背锥获得更大保护面积和增强钻头保径能力的特点。
文档编号E21B10/16GK101440695SQ200810147858
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月15日 优先权日2008年12月15日
发明者乔丽卡, 彤 徐, 霞 王, 郑家伟 申请人:四川石油管理局装备制造公司