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牙輪鉆頭是使用最廣泛的一種鉆井鉆頭。牙輪鉆頭工作時切削齒交替接觸井底,破巖扭矩小,切削齒與井底接觸面積小,樁基鋼護筒,比壓高,易于吃入地層;工作刃總長度大,灌注樁護筒,因而相對減少磨損。牙輪鉆頭能夠適應(yīng)從軟到堅硬的多種地層。
按牙輪數(shù)量可分為單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭和組裝多牙輪鉆頭。按切削材質(zhì)可分為鋼齒(銑齒)和鑲齒牙輪鉆頭。

牙輪鉆頭作為一種鉆削巖層的工具已被廣泛應(yīng)用,鉆頭性能的顯著改進直接降低鉆井成本,尤其是近十年進步最快。使用壽命和鉆速兩個性能指標(biāo),它們最終確定鉆頭影響鉆井成本的程度。提高鉆頭的機械鉆速和使用壽命是降低鉆井成本的有效途徑,有資料證實,鉆速的改進比鉆頭壽命的改進對降低鉆井成本的影響更大,護筒,其中鉆頭切削結(jié)構(gòu)的改進是提高鉆頭的機械鉆速最直接的方法。很長時間以來,人們對切削結(jié)構(gòu)的改進主要集中于主切削齒結(jié)構(gòu),例如在硬質(zhì)合金齒結(jié)構(gòu)方面,人們先后發(fā)明了楔形齒、勺形齒、偏頂勺形齒、等磨損齒等等。人們逐漸認(rèn)識到保徑結(jié)構(gòu)也對鉆頭機械鉆速和壽命有較大影響,尤其在大斜度井和水平井應(yīng)用的鉆頭要求具有合理的保徑結(jié)構(gòu),許多新型保徑結(jié)構(gòu)被研究開發(fā)出來并應(yīng)用到牙輪鉆頭上取得了良好的效果。

從鉆頭廠商和研究機構(gòu)在三牙輪鉆頭保徑結(jié)構(gòu)研究應(yīng)用動態(tài)可以看出,人們逐漸認(rèn)識到保徑結(jié)構(gòu)對鉆頭機械鉆速和壽命有較大影響,尤其在定向井和水平井應(yīng)用的鉆頭影響更大,研究開發(fā)的新型鉆頭保徑結(jié)構(gòu)在牙輪鉆頭應(yīng)用中取得了好的效果。鉆頭保徑結(jié)構(gòu)從被動保徑發(fā)展到主動保徑,保徑材料從低耐磨材料發(fā)展到高耐磨的復(fù)合材料,鉆頭保徑結(jié)構(gòu)和材料的改進大大提高了鉆頭性能,進一步提高了鉆頭的機械鉆速和壽命。國內(nèi)外在保徑結(jié)構(gòu)及材料研究方面有一定差距,國內(nèi)相關(guān)鉆頭研究機構(gòu)和廠商應(yīng)進一步加強對保徑結(jié)構(gòu)及材料的研究,尤其注重在鉆頭中研究應(yīng)用一些主動保徑結(jié)構(gòu),進一步提高國產(chǎn)牙輪鉆頭性能,為鉆井用戶提供適應(yīng)鉆井新工藝的鉆頭。
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