專利名稱：一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于在地殼上鉆井的單牙輪鉆頭，特別是涉及一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭。
單牙輪鉆頭通常主要由鉆頭體和球形牙輪組成(中國實用新型專利96233451.0)，鉆頭體上有鉆頭柄，牙爪及牙爪軸頸等，牙輪上鑲裝有能破碎巖石的牙齒，鉆頭柄及上面的螺紋是用來使鉆頭和鉆桿相連的，牙爪及牙爪軸頸是支撐和帶動牙輪繞鉆頭旋轉軸線旋轉的載體，牙輪及其上面的牙齒是鉆頭破碎巖石的主體元件。在鉆頭工作時，牙輪既隨牙爪軸頸道繞鉆頭旋轉軸線公轉，又繞牙爪軸頸自轉，牙輪上的牙齒就是在這復合運動狀態下對井底巖石產生沖擊、壓入和刮擠等破巖作用的。如果牙輪上牙齒齒頂的包絡面是一個球面，這個球面直徑就是鉆頭直徑。當球面的球心和鉆頭的迥轉中心重合時，這時鉆頭所鉆出的井底是一個半球面，井眼直徑也就等于鉆頭直徑。
小井眼鉆井能大幅度地降低鉆井成本，提高油氣資源勘探開發效益，但小井眼鉆井技術的推廣應用卻遠未如預期的那樣迅速和廣泛，其中一個重要原因就是與小井眼鉆井和采油相關的一系列配套技術和工藝裝備跟不要求。例如，小井眼固井就是當前推廣小井眼鉆井技術中的一大技術難題，用6英寸或57/8英頭鉆成的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處的環隙只有8～11毫米。如果井身質量不好，或套管下入偏心，則單邊間隙必然小于5.5毫米，甚至降低為0。在這種情況下，要保證上返的水泥漿等速推進，均勻分布，幾乎是不可能的。解決這個問題，除了提高固井的技術水平，改進水泥漿的流動性能外，增大井眼直徑也是一種廣泛采用的方法。因此，鉆井界要求采用能打超尺寸井眼的鉆頭，即小直徑尺寸鉆頭打出大直徑尺寸井眼，一次鉆出符合要求的井眼。
本實用新型的目的就是提供一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭，既結構簡單、降低鉆井成本，又可有效地增大井眼直徑，滿足現有和鉆井、采油相關的一系列配套技術和工藝裝備的要求，從而改善鉆井工藝，提高固井成功率。
為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案。
一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭，主要由鉆頭體和牙輪組成，鉆頭體上有鉆頭柄、聯接螺紋和牙爪軸頸等，牙輪上鑲裝有能破碎巖石的牙齒，牙齒齒頂的包絡面或牙輪布齒面為球面，其特征在于，球面的球心O偏移聯接螺紋的中心線B，其偏移值為e。當鉆頭旋轉時，螺紋中心線B就是鉆頭的旋轉中心線，由于牙齒齒頂的包絡面或牙輪布齒面的球心O與旋轉中心線B不重合，當鉆頭旋轉鉆井時，鉆頭鉆出的井眼直徑D會大于牙齒包絡球面直徑d，兩直徑差為D－d＝2e。
e的取值范圍為1毫米～15毫米，優選為3毫米～10毫米。在實際使用中，可根據鉆頭的大小對其進行調整，一般說來，其鉆頭尺寸大，e便可取較大值。
本實用新型與常規的單牙輪鉆頭相比，具有以下優點(1)其構成部件與現有單牙輪鉆頭相同，結構簡單可靠；(2)可利用小直徑尺寸鉆頭打出大直徑尺寸井眼，降低了鉆井成本，滿足現有和鉆井、采油相關的一系列配套技術和工藝裝備的要求，從而改善鉆井工藝，提高固井成功率；(3)可靈活設計不同的偏移值e，滿足不同的鉆井需要。
附
圖1是本實用新型一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭的結構示意圖。
附圖2是本實用新型一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭的工作狀態示意圖。
以下結合附圖進一步說明本實用新型。
圖1中的一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭，主要由鉆頭體1和牙輪2組成，鉆頭體有鉆頭柄7、聯接螺紋3、牙爪軸頸4，牙爪軸頸軸線A與聯接螺紋軸線B相交于P點，牙輪2裝配在牙爪軸頸4上，并能靈活轉動。牙輪上鑲裝有數十顆能破碎巖石的牙齒5，牙齒齒頂形成的包絡面6或牙齒布齒面8為球面，球心O偏離聯接螺紋3中心線B(鉆頭旋轉軸線)，其偏移量為e。鉆頭鉆出的井眼直徑D會大于牙齒包絡球面直徑d，兩直徑差為D－d＝2e。
圖2中的一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭主要由鉆頭體1和牙輪2組成，鉆頭體有鉆頭柄7、聯接螺紋3和牙爪軸頸4，牙爪軸頸4軸線A與聯接螺紋3軸線B不在同一平面內，在空間相距e。牙輪2裝配在牙爪軸頸4上，并能靈活轉動。牙輪上鑲裝有數十顆能破碎巖石的牙齒5。牙爪軸頸4軸線A通過牙齒齒頂形成的包絡面6或牙齒的布齒面8的球面球心O，因此，球心O偏離聯接螺紋3的中心線B(鉆頭旋轉軸線)，其偏移量為e。
權利要求1一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭，主要由鉆頭體(1)和牙輪(2)組成，鉆頭體上有鉆頭柄(7)、聯接螺紋(3)和牙爪軸頸(4)等，牙輪(2)上鑲裝有能破碎巖石的牙齒(5)，牙齒齒頂的包絡面(6)或牙輪布齒面(8)為球面，其特征在于，球面的球心O偏移聯接螺紋(3)的中心線B，其偏移值為e，e的取值范圍為1毫米～15毫米。
2如權利要求1所述的鉆頭，其特征在于，e的取值范圍為3毫米～10毫米。
專利摘要本實用新型涉及用于在地殼上鉆井的一種能打超尺寸井眼的單牙輪鉆頭，主要由鉆頭體1和牙輪2組成，鉆頭體上有鉆頭柄7、聯接螺紋3和牙爪軸頸4等，牙輪上鑲裝有能破碎巖石的牙齒5，牙齒齒頂的包絡面6或牙輪布齒面8為球面，其特征在于，球面的球心O偏移聯接螺紋的中心線B，其偏移值為e，e的取值范圍為1毫米～10毫米。本實用新型結構簡單，能使用小直徑鉆頭鉆出大直徑井眼，有利于改善鉆井藝，降低鉆井成本，提高固井成功率。
文檔編號E21B10/08GK2475812SQ0121461
公開日2002年2月6日 申請日期2001年3月30日 優先權日2001年3月30日
發明者鄧嶸, 楊世良 申請人:西南石油學院