牙轮钻头简介

1.1.2、切削结构：牙轮和牙齿
牙轮（ 15MnNi4Mo ）是一个其上装有（或铣 出）牙齿的锥体，分单锥和复锥两种，单锥 由主锥和背锥组成。单锥牙轮在井底的运动 为纯滚动，适用于硬地层钻井；复锥由主锥、 副锥和背锥三部分组成，这种牙轮在井底工 作除了滚动外，还产生滑动，用于较软地层 的钻井。
1.1.2、切削结构：牙轮和牙齿（续）
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低抗压强 度高可钻 性的软地 层 高抗压强 度的中到 中硬地层 半研磨性 及研磨性 的硬地层
钢齿 钻头
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钻头分类号
4 低抗压强 度高可钻 性的软地 层 低抗压强 度的软到 中地层 高抗压强 度的中硬 地层 半研磨性 及研磨性 的硬地层 高研磨性 的极硬地 层 1 2 3 4 1 2 3 4 512 532 612 632 712 732 742 832 842 737 415 435 515 525 535 545 615 417 427 437 447 517 527 537 547 617 627 637
1.2.3、钻头分类号
分类号采用SPE/IADC 23937的规定，由三 位数字组成，首位数为切削结构类别及地层系 列号，第二位为地层分级号，末位数为钻头结 构特征代号，见下表
钻头分类号
钻头 类别 适用地层 系 岩性 列 结构特征 分级 普通 滚动 轴承 1 1 111 2 121 3 131 4 1 2 3 4 1 2 3 4 211 221 空气冷 却滚动 轴 承 2 滚动 轴承 保泾 3 113 密封 滚动 轴承 4 114 124 134 214 密封 滚动 保泾 5 115 125 135 215 密封 滑动 轴承 6 116 126 136 216 密封 滑动 保泾 7 117 127 137 217
1.1.4、储油压力补偿系统
该装置由轴承密封圈、储油囊、保护杯、 压盖、丝堵、挡圈等零件组成。其作用是 平衡牙轮工作时轴承腔内外的压力差，使 轴承密封圈在较小的内外差下长时间正常 工作，防止钻井液进入轴承腔内和避免润 滑脂的漏失，并可储存足够的润滑脂向轴 承腔内不断补充，使钻头轴承处于密封状 态及在良好的润滑条件下工作。
牙轮钻头简介
提纲 1.认识三牙轮钻头的结构
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2.牙轮钻头型号命名方法
1.1、认识三牙轮钻头的结构
牙轮钻头由切削结构、轴承结构、 锁紧元件、储油密封装置、喷嘴装置等 二十多种零部件组成。
牙轮钻头的基本结构
1.1.1、牙掌
牙掌(15CrNiMo)是牙轮钻头的主要零件。一 只钻头由三片牙掌组装焊接在一起。它上部 有连接螺纹，与钻具连接，下部有一定倾角 的轴颈，与牙轮内孔组成轴承副。牙掌上有 水孔流道，还安装有储油压力补偿装置。轴 颈承受载荷，需要较高的耐磨性及硬度，同 时基体内部又需要有足够的强度及耐冲击韧 性。
1.1.3、轴承结构（续）
为了保证牙轮、牙掌装配牢靠，必须对 牙轮进行锁紧。锁紧方式主要有钢球锁紧、 卡簧锁紧。 轴承的密封方式分金属密封、O型密封、 浮动密封等。
1.1.3、轴承结构（续）
O形橡胶密封圈：O形密封圈用于H、HA、 GA系列钻头，它用耐油、耐酸碱、耐高温而 且弹性很好的丁晴橡胶制成，其横截面为圆 形。它以过盈装配于牙掌大轴密封面上，与 牙轮密封槽作相对运动，起径向密封作用。
用数字（整数或分数）表示，其数字表示钻头 直径英寸数。
1.2.2、钻头系列代号
对于三牙轮钻头，按其轴承及密封结构主要特征， 分为10个标准系列。除轴承和密封外，钻头结构上 比较大的改进作为特殊结构，标准系列与特殊结构 或特殊结构的组合组成特殊系列。对于单牙轮钻头， 钻头系列代号以“Y×”表示，“Y”指一个牙轮， “×”为设计编号，代表不同的钻头设计特征，油用 钻头系列代号见下表。
钻头系列代号
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 轴承及密封主要结构特征 滑动轴承橡胶密封 滑动轴承橡胶密封改进型 滑动轴承金属密封 滑动轴承浮动密封 浮动轴承橡胶密封改进型 滚动轴承橡胶密封改进型 滚动轴承金属密封 滚动轴承浮动密封 非密封滚动轴承 滑动轴承橡胶密封单牙轮 钻头 标准系列 H HA HJ HF FA GA GJ GF W YA T(特别保径) HT HAT HJT HFT FAT GAT GJT GFT 特殊系列 D(等磨损齿) HD HAD HJD HFD FAD GAD GJD GFD B(双流道低 喷嘴) HB HAB HJB HFB FAB GAB GJB GFB
示
8 1/2HJ537GL钻头
例
8 1/2：钻头直径为8.5英寸（即215.9mm） HJ：滑动轴承金属密封 537：低抗压强度，软到中地层镶齿钻头 G：掌背加强 L：掌背扶正块
谢
谢
1.1.5、喷嘴
喷嘴外形结构分标准型和保护盖型。 标准型结构简单，制造成本低，没有凸 台保护锁紧挡圈，装卸使用较为方便， 常用于低研磨性软地层钢齿钻头。保护 盖型喷嘴的顶部有凸台保护，可减少研 磨性物质对锁紧挡圈的冲蚀作用。所有 滑动轴承钻头均采用保护盖型喷嘴，它 可在井下高压喷射的条件下长时间工作， 安全可靠。
1.2、牙轮钻头型号命名方法
为了方便用户选用公司产品，以及公司内 部生产管理的需要，我们推出了具有自己命名 方法: 它兼顾了钻头的结构特征和使用地层信息， 已经为国内外用户广泛接受。 油用牙轮钻头型号由四部分组成：
钻头直径代号 钻头系列代号 钻头分类号 钻头附加结构特征代号
1.2.1、钻头直径代号
1.1.3、轴承结构（续）
金属密封环：它采用优质不锈钢经过多道工 序特殊精密加工而成。其结构由上、下两个 金属环组成，上环装于牙轮，其外径小于牙 轮密封槽直径；下环装于牙掌，其内径大于 牙掌大轴密封面直径。
1.1.3、轴承结构（续）
金属环的两个密封平面靠高精度的表面加工质 量、严格控制其平面度及表面粗糙度，来达到优良 的密封效果。这两个金属环是靠两个O形橡胶供能 圈固定在牙轮和牙掌密封面上，借助弹性好、压缩 永久变形小的橡胶圈，产生压缩和拉伸变形，给金 属环以轴向压力，这个压力可以保证两个高耐磨金 属环的密封面经常接触。即使金属环磨损后，橡胶 圈仍可靠其弹力继续压紧两个金属环，实现面密封 和动密封。
1.1.2、切削结构：牙轮和牙齿（续）
硬质合金齿的硬度和抗磨性比钢齿高，使用 寿命较长，尤其是破碎具有研磨性的硬地层， 效果更好。其适用地层范围广、进尺深、机 械钻速高。齿形有 10 多种，如球形、锥形、 楔形、勺形、锥勺形、偏顶勺形、平头形、 圆顶楔形等。根据不同地层、不同岩性的破 碎机理不同，各种钻头选用不同形状的齿形。
牙轮上的牙齿分镶齿和钢齿两种，镶齿是在牙轮外 锥面的齿圈上钻孔，镶装大小、形状不同的硬质合 金齿；钢齿则直接从牙轮锥体上铣出。三牙轮钻头 上的各排齿相互啮合，能有效而不重复地全面破碎 井底岩石并防止齿槽泥包。钻头牙齿的形状、大小、 数量、长短取决于所钻地层的硬度，地层越软，则 牙齿越大、越尖、数量越少；反之，地层越硬，牙 齿越小越短、数量越多。
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镶齿 钻头
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1.2.4、钻头附加结构特征代号
为了满足钻井及地层的 某些特殊需要，钻头需 改进或加强时，则在分 类号后加附加结构特征， 采用1个或多个字母表 示。钻头附加结构特征 代号如下表。
代号 C H E G L Y 附加结构特征 中心喷嘴 金刚石保径 加长水孔 掌背加强 掌背扶正块 圆锥形齿
1.1.2、切削结构：牙轮和牙齿（续）
钢齿形状多为楔形，为了加强钻头保径， 外排齿往往设计成“T”、“L”、“Π”形，为 克服钢齿在破碎时易磨损的缺点，需要在牙 齿的工作面及背锥面敷焊耐磨材料。
1.1.3、轴承结构
牙轮钻头轴承由牙轮内孔、牙掌轴颈、锁 紧元件等组成。轴承副有大、中、小轴和止推 面等四个，大、小轴承受径向载荷，中轴主要 用来锁紧和定位，止推面则承受轴向载荷。 根据轴承副结构，钻头轴承一般分为滚动 和滑动轴承两大类；根据轴承的密封，可分为 密封和非密封（目前我公司还有浮动密封轴 承）。