钻头基本知识ppt课件

（1）钢齿牙轮钻头 钢齿钻头又称为铣齿钻头，其牙齿是在牙轮毛坯 上直接铣削加工而成的，牙齿形状为楔形齿。 钢齿钻头大多用于软的上部地层，研磨性较低的 地层一般也选用钢齿钻头。为了提高牙齿的耐磨性 或使牙齿有自锐作用，在牙齿的表面及保径面上均 敷焊有一层碳化钨粉。 钢齿钻头可分为软、中、硬地层钻头三种，其详 细的分类方法及适用地层见后面的 IADC分类。
球形齿的端部是个半圆形球面，耐磨性最好。它以凿击和 压碎作用破碎地层。这种齿钻硬至极硬地层的破岩效率较高。
尖卵形、圆锥形齿，既有凿击和压碎作用，也有刮削和挖 掘作用，其抗磨能力及强度都比楔形齿高，适用地层较广，在 中硬地层使用效果最好。
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镶齿牙轮钻头
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镶齿牙轮钻头
勺形齿齿形如勺子，切削地层时，靠向内凹的勺形面 挖掘、刮削作用破岩。这种齿形改善了牙齿的受力状况， 既提高了破岩效率，又增加了齿的强度，能在极软至中 软地层中高效率地破岩。
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滑动轴承结构图
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滑动轴承
滑动轴承可用各种密封圈作径向或者端面密封。与滚动轴 承相比，滑动轴承的承压面积大，接触疲劳应力小，使用寿命 较长。在常规的转速条件下，滑动轴承能承受更高的钻压。但 除金属密封滑动轴承外，普通滑动轴承的转速范围一般在 60～140r／min，比滚动轴承低。
除了前面所谈的两种结构形式的滑动轴承外，瑞德工具 公司还研制出了一种新型的滑动轴承，即带浮动套的滑动轴承， 如图4－5所示。
在勺形齿的基础上，又发展了偏顶勺形齿及圆锥形勺 形齿。偏顶勺形齿的齿顶超前了其轴线一个距离，其凹 面正对被切削的地层，改善了牙齿的受力分布，进一步 提高了牙齿的破岩效率和工作寿命。
表4－l列举了几种常用齿形及其适用的地层。
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表4－1 适用不同地层的齿形
齿形
球形 尖卵形 圆锥形
楔形 勺形
破岩机理
凿击、压碎 凿击、压碎 凿击、压碎、挖掘、刮削 挖掘、刮削 挖掘、刮削
本低； 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
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5.牙轮钻头
牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）及牙轮轴、牙轮及 牙齿、轴承、储油润滑密封系统、喷嘴等部分组成。
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牙轮钻头结构图
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各种牙轮钻头
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钢齿牙轮钻头与镶齿牙轮钻头
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钢齿牙轮钻头与镶齿牙轮钻头
（2）镶齿牙轮钻头 镶齿钻头，又称碳化钨硬质合金齿钻头，它是将 端部形状不同的、圆柱形的烧结碳化钨硬质合金齿 压入锻制的牙轮壳体上已精加工好的孔内而构成镶 齿牙轮钻头。 镶齿钻头的切削结构具有很高的抗磨损和承载ห้องสมุดไป่ตู้ 力，其使用寿命较长，尤其是破碎硬的、研磨性高 的地层，如隧石、石英岩等，效果更好。这种钻头 适用地层范围广，已在石油钻井得到了广泛的应用。
无论哪种滚动轴承，牙轮的大部分径向载荷都是由 滚柱槽承受的，小轴轴承主要起稳定作用，只承受少量 的径向载荷。止推面和止推块承受向外的轴向推力，滚 珠轴承使牙轮挂在牙掌上并承受向里的轴向推力。
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（2）滑动轴承
滑动轴承（如图4－4）是为了与硬质合金齿的寿 命相匹配而设计的。它也有两种结构，一是滑动── 滚动（滚珠）滑动──止推；二是滑动──滑动（卡簧） ──滑动──止推。为了提高轴承的工作寿命，使轴承 能在较高的温度和压力环境中良好地工作，摩擦副材 料选用了高强度低碳合金钢制作，对牙掌轴颈（大轴 颈）还进行渗碳等硬化处理，以提高其表面硬度和耐 磨能力。对牙轮内孔跑道则镶焊铜合金或其他减磨材 料，以提高滑动副的抗咬合能力。
浮动套轴承是在轴承大轴颈与牙轮内孔之间加了两个可 作相对运动的浮动式衬套，并在小轴上套有两个止推垫圈。浮 动套与垫圈表面都作镀银处理，这样大大地降低了摩擦力，又 不致使耐磨能力减低，使轴承转速和工作寿命大为提高。
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滑动轴承
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牙轮钻头的测量
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牙轮钻头的分类
牙轮钻头的 IADC分类方法：
IADC新的牙轮钻头的分类系统确立了有关牙轮钻头的 四种设计特征的编码标准，使牙轮钻头的分类方法更加成熟， 更能体现牙轮钻头结构的设计特征，走向了系列化和标准化。 按此标准，每个牙轮钻头的分类均可用四个与钻头设计特征 相关的编码（数字的或字母的）来表示，即“IADC编码”。
地层
硬、极硬 硬 中硬、硬 软至中硬 极软至中软
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牙轮钻头轴承结构
两大体系： （1）滚动轴承 （2）滑动轴承
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（1）滚动轴承
滚动轴承（如图4－3所示）的结构形式有滚柱─滚珠─ 滚柱─止推和滚柱──滚珠──小轴滑动──止推两种。前 一种一般是用于12-1/4”以上的大尺寸钻头上。
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（1）滚动轴承
种直径系列。
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3.工作指标
钻头进尺（米） 钻头工作寿命（小时） 机械钻速（米/小时） 单位进尺成本（元/米）：
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4.刮刀钻头的结构
1).上钻头体、下钻头体（分水帽）、刀翼、水眼。 三刀翼的称作三刮刀钻头 两刀翼的称作两刮刀钻头或鱼尾刮刀钻头 四刀翼的称作四刮刀钻头 2).刮刀钻头的应用及特点 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； 刮刀钻头适用于低硬度高塑性地层，钻速快，每米钻进成
钻头基础知识
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1.钻头类型
1.按结构及工作原理分类 刮刀钻头、牙轮钻头、PDC钻头、金刚石钻头
2.按功用分类 全面钻进钻头、取心钻头、扩眼钻头
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2.钻头尺寸系列
⑴国产钻头的直径系列，共有15种。 常见： 17-1/2” ,12-1/4” , 8-1/2”, 6” ⑵进口钻头尺寸 进口钻头直径系列非常复杂， 例如美国休斯公司所产钻头从3 3／4″到26″共46
滚动轴承按密封方式可分为非密封滚动轴承与密封式 滚动轴承。非密封滚动轴承的特点是能适应较高的转速， 但轴承磨损快，工作寿命低，主要用于上部井眼钻头。 而密封式滚动轴承是在牙轮底平面处安装了密封元件 （密封元件有“O”形图密封、碟形橡胶圈密封和金属 密封），从而使轴承的工作寿命大为提高。密封滚动轴 承的转速范围一般为100～250r／min。
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镶齿牙轮钻头
目前国内外常用的镶齿钻头的硬质合金齿齿形有十多种， 如球形、尖卵形、圆锥形、楔形、勺形、锥勺形、偏顶勺形、 边楔形、平顶形等等，如图4－2所示。针对不同的地层、不 同的岩性，要选择不同齿形的钻头。
楔形齿，齿呈楔子状，对地层具有切削、挖掘作用。其齿 顶角有60°、65°、70°、75°、90°等，适用于软至中 硬地层。齿顶角越大，适用的地层越硬。