牙轮钻头的尺寸
第二章三牙轮钻头的结构及类型
第二章三牙轮钻头的结构及类型第一节三牙轮钻头的结构特点三牙轮钻头是由牙掌、牙轮、轴承、锁紧元件、储油密封装置、喷嘴装置等二十多种零部件组成。
一、牙掌牙掌是牙轮钻头的主要零件。
一只钻头是由三片牙掌组装焊接在一起的。
上部有连接螺纹，以便与钻具连接，下部制成有一定倾斜角度的轴颈，与牙轮内孔组成轴承副。
牙掌上有水孔流道，可以安装储油压力补偿装置。
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。
二、切削结构切削结构包括牙轮和牙齿。
牙轮是一个其上装有（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时除了滚动外，还能产生滑动，用于较软地层钻井。
牙轮上的牙齿分镶齿和钢齿两种。
镶齿是将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。
钻头上三个牙轮的各排齿相互啮合，能有效而不重复地全面破碎井底岩石并防止齿糟泥包。
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、布置得越少。
反之，地层越硬、则牙齿越小越短、数量越多。
硬质合金齿的硬度和抗磨性比钢齿高，使用寿命比钢齿长，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、进尺多、机械钻速多，已在石油钻井中广泛应用。
硬质合金齿的齿形目前常用的有十多种，如球形、尖卵形、圆锥形、楔形、勺形、锥勺形、偏顶勺形、边楔形、平头形等。
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。
楔形齿，齿形呈“楔子”状，具有切削、凿击作用。
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，适用地层越硬。
近几年这种齿形良好的使用性能越来越受到广大用户的青睐。
球形齿，其顶部是个半圆形球面，耐磨性最好。
公制、英制、管螺纹底径孔钻头尺寸表
公称直径
M
1 4 8
14 20
27
36
45
螺距
t 粗 0.25 细 0.2 粗 0.7 细 0.5 粗 1.25 细1
0.75
粗2 细 1.5
1.25 1
粗 2.5 细2
1.5 1 粗3 细2 1.5 1
粗4 细3
2 1.5
粗 4.5 细4
3 2 1.5
钻头直径 d
1.5 37.5
粗5
42.7
细4
43.8
3 44.9
2 45.9
1.5 46.5
公称直径
M
3 6 12
18 24
33
42
52
螺距
t 粗 0.5 细 0.35
粗1 细 0.75 粗 1.75 细 1.5
1.25 1
粗 2.5 细2
1.5 1 粗3 细2 1.5 1 粗 3.5 细3 2 1.5
粗 4.5 细4
11 11 11 11 11 11 11
钻头直径 d （毫米）
30.5 35.2 39.2 41.6 45.1 51.0 57.0
螺纹直径
M
3 3.5 4 5 6
自攻螺钉孔：钻底径孔用钻头的直径尺寸表
板
料
厚
度
H
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2.0
英制螺纹：钻底径孔用钻头的直径尺寸表
每英寸 牙数
24 20 18 16 14 12 12 11 10
钻头直径 d（毫米） 铸铁，青铜 钢，黄铜
3.7Biblioteka 3.75.05.1
超全螺纹攻牙钻孔直径和滚造直径对照表,值得收藏!
M17×1.0
16.00
16.153
15.917
M18×2.0
16.00
16.210
15.835
M18×1.5
16.50
16.670
16.376
M18×1.0
17.00
17.153
16.917
M20×2.0
18.00
18.210
17.835
M20×1.5
18.50
18.676
18.376
39.50
39.827
38.964
2 -4-1/2
45.20
45.593
44.679
英制螺纹
规格
钻孔径
硬材
软材
W1/8 - 40
2.65
2.60
W5/32 - 32
3.25
3.20
W3/16 - 24
3.75
3.70
W1/4 - 20
11.938
11.709
9/16 -28
13.20
13.386
13.132
5/8 -24
14.80
14.986
14.732
3/4 -20
17.80
17.958
17.678
7/8 -20
21.00
21.133
20.853
1 -20
24.00
24.308
24.028
美 制 粗 螺 纹
规格(UNC)
标准径
1.40
1.421
1.383
M1.7×0.2
1.45
1.500
1.460
M1.8×0.2
1.60
钻头与丝攻标准对照表
钻头与丝攻标准对照表
钻头和丝攻（螺纹攻丝）是机械加工中常用的工具，用于在工件上形成孔和螺纹。
它们的尺寸标准通常由国际标准化组织（ISO）或国家标准制定，并根据工件材料、加工要求等因素进行分类。
以下是钻头和丝攻常见的尺寸标准对照表（以英制和公制单位为例）：
这只是一个简单的对照表，实际使用时应根据具体的工程要求和标准进行选择。
另外，还应注意工件材料、螺纹规格、孔径深度等因素，以确保钻孔和攻丝的精度和质量。
牙轮钻头技术交流
牙轮钻头技术交流内容江钻技术开发部一牙轮钻头工作原理与结构简介二江钻牙轮钻头产品概述三目前最新个性化产品四四川油田钻头选型建议五三牙轮钻头的使用六国外钻头新技术简介一三牙轮钻头工作原理与结构简介在石油钻井中，牙轮钻头使用最多，并能适应各种地层的钻井。
牙轮与牙齿的运动，也决定牙齿对地层岩石的破碎作用。
（一）三牙轮钻头工作原理1、钻头的公转钻头绕自身轴线作顺时针方向旋转的运动叫公转。
钻头的公转速度就是转盘或井下动力钻具的旋转速度。
钻头公转时，牙轮也绕钻头轴线旋转，牙轮上各排牙齿绕钻头轴线旋转的线速度不同，外排齿的线速度最大。
2、钻头的自转钻头旋转时，牙轮绕牙掌轴线作反时针旋转的运动叫自转。
牙轮的自转速度决定于钻头的公转转速，并与牙齿对井底的作用有关，是岩石对牙齿的吃入破碎作用产生阻力作用的结果，在纯滚动条件下，牙轮自转的转速是钻头公转转速的1.5倍。
3、钻头的纵振（轴向振动）冲击压碎作用钻头工作时，牙齿与井底的接触是单齿、双齿交替进行的。
单齿着地时，牙轮的轮心处于最高位置，双齿着地时轮心下降。
轮心位置的变化使钻头沿轴向作上下往复运动，就是钻头的纵向振动，它与牙齿的齿高、齿距等钻头结构参数及岩性有关。
软地层振幅小，硬地层振幅大。
振动频率与齿数和牙轮转速成正比。
4、钻头的滑动剪切破碎作用破碎不同类型的岩石，要求钻头有不同的滑动量，滑动量由钻头结构参数决定。
软地层钻头滑动量大，硬地层应尽量小或不滑动，避免牙齿早期损坏。
但实际钻井中，即使设计的纯滚钻头仍然存在着滑动。
5、钻压对岩石破碎速度的影响岩石的破碎过程分三个区段：Ⅰ表面破碎阶段、Ⅱ疲劳破碎阶段、Ⅲ体积破碎阶段。
如下图左，表面破碎时，钻压远小于岩石硬度；随着钻压增大逐渐接近岩石的硬度，通过牙齿多次对岩石的冲击，使岩石出现微裂纹而产生体积破碎，为疲劳破碎；当钻压达到或超过岩石硬度时，牙齿每次冲击都能使岩石产生体积破碎，为体积破碎。
当产生体积破碎时，机械钻速迅速增加。
江钻牙轮钻头简介
一、江钻油用牙轮钻头型号介绍1、钻头直径代号：用数字(整数或分数)表示，其数字表示钻头直径英寸数。
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9 个标准系列和一个"王者之风"E系列钻头新产品。
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。
油用钻头系列主要有以下标准系列和新品E系列：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。
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见下表：示例：8 1/2HJT537GL钻头8 1/2 ：钻头直径为8.5英寸(即215.9mm)；HJT：滑动轴承金属密封、特别保径；537：低抗压强度，软至中地层镶齿钻头；G：掌背强化；L：掌背扶正块。
油用浅井牙轮钻头油用浅井牙轮钻头由上海江钻生产，钻头品种齐全，现有从8 1/2″--26″的3个标准系列的近200个品种，其中8 1/2″--12 1/4″适用于2000米以上浅部地层，13 5/8″--26″可适用于极软到极硬的各类不同地层。
油用浅井牙轮钻头型号介绍1、钻头直径代号：用数字（整数或分数）表示，其数字表示钻头直径英寸数。
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3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。
油用浅井牙轮钻头系列：江汉三牙轮钻头结构特点如下表：二、江汉三牙轮钻头介绍1、HJ系列三牙轮钻头2、HA系列三牙轮钻头结构特点：1、采用浮动轴承结构，浮动元件由高强度、高弹性、高耐温性、高耐磨性特点的新材料制成，表面经固体润滑剂处理。
牙轮钻头型号特征与失效形式介绍
12、钻头出芯
钻头中心部位的齿磨损或断落, 使 井底相应地层未被切削而留下岩心。钻 头轮尖断落会引起牙轮基体迅速的严重 损坏，机械钻速猛降。其原因大致有： 1、岩层的研磨性超过了钻头中心齿的 抗磨能力； 2、牙轮壳体被冲蚀后齿脱落； 3、井底有金属碎屑引起中心齿破裂； 4、井底形状变化大，更换新钻头后修 整井底的措施不当或时间太短。
14、牙轮破裂
牙轮破裂即指牙轮破成两半或几块， 但大部分牙轮仍在钻头上，牙轮破裂可 以是多种原因造成的，以下是牙轮破裂 的一些原因： 1、牙轮打架，一个轴承失效后，牙轮 相碾压使一个或多个牙轮破裂； 2、顿钻、溜钻使牙轮受到猛烈冲击； 3、井内硫化氢的腐蚀，导致氢脆； 4、热处理不当使牙轮壳体产生微 裂纹，在钻头工作时，由于疲劳冲击 载荷作用，裂纹扩展而导致牙轮破裂.
I O D LB G OR 4 4 WT A F 1/16 FC TQ
上表为：内、外排齿磨损1/2；主要钝化特征是牙齿 磨损，位置是所有齿圈；密封已失效；钻头直径磨损
1/16英寸；齿顶磨平；因扭短增大而起钻。
五、典型失效形式分析
钻头失效分为正常失效和非正常失效： 在正常工况下钻头使用时间在预期的范围
序号 轴承及密封主要结构 标准系
特殊系列
特征
列
T（特别保径） S（大井底覆盖）
1 滑动轴承橡胶密封 HA
HAT
HAS
2 滑动轴承金属密封
HJ
HJT
HJS
3 浮动轴承橡胶密封
FA
FAT
FAS
4 浮动轴承金属密封
FJ
5 滚动轴承橡胶密封 GA
6 滚动轴承金属密封
公制螺纹钻底孔用钻头直径尺寸表
细1.5=14.5细2.0=15.9
细1.0=15.0细1.5=16.5
细1.0=17.0
M20粗2.5=17.4M22粗2.5=19.4
细2.0=17.9细2.0=19.9
细1.5=18.5细1.5=20.5
细1.0=19.0细1.0=21.0
M24粗3.0=20.9M27粗3.0=23.9
细0.5=4.5细0.75=5.2
M8粗1.25=6.7M10粗1.5=8.5
细1.0=7.0细1.25=8.7
细0.75=7.2细1.0=9.0
细0.75=9.2
M12粗1.75=10.2M14粗2.0=11.9
细1.5=10.5细1.5=12.5
细1.25=10.3.0
细2.0=21.9细2.0=24.9
细1.5=22.5细1.5=25.5
细1.0=23.0细1.0=26.0
M30粗3.5=26.3M33粗3.5=29.3
细3.0=26.9细3.0=29.9
细2.0=27.9细2.0=30.9
细1.5=28.5细1.5=31.5
细1.0=29.0
M36粗4.0=31.8M39粗4.0=34.8
细3.0=32.9细3.0=35.9
细2.0=33.9细2.0=36.9
细1.5=34.5细1.5=37.5
M42粗4.5=37.3M45粗4.5=40.3
细4.0=37.8细4.0=40.8
细3.0=38.9细3.0=41.9
细2.0=39.9细2.0=42.9
细1.5=40.5细1.5=43.5
M22:粗扣螺距2.5＝Φ19.5细扣螺距2.0,1.5,1.0＝Φ19.9,Φ20.5,Φ21
HA系列油用三牙轮钻头的可选尺寸、型号：
0.35～1.05
120～60
齿面、背锥硬面强化
低抗压强度的软至中软地层或软岩层中有较硬的夹层，如硬石膏、软石灰岩、砂岩等
HA137
齿面、背锥硬面强化，背锥镶齿
HA216
0.5～1.20
90～50
牙轮背锥面和牙齿全部表面进行硬面强化
抗压强度较高的中等硬度，并有硬夹层，如硬页岩、砂岩、石灰岩等
6 1/8
155.6
HAT117、HAT127、HA136、HAT137、HA216、HA217、HAT217、HA517G、HA527GY、HA537G、HAT537G、HA547GY、HAT547G、HA617G、HAT617G、HAT627G
6 1/4
158.8
HA116、HA117、HAT117、HA126、HAT126、HA127、HAT127、HA217、HAT217、HAT437、HA517G、HAT517G、HAT537G、HA547GY、HA617GY、HAT637G
149.2
HA116、HA126、HA136、HAT217、HA437、HA517G、HA527GY、HA537G、HA617G、HAT617G、HA637G
3 1/2
9.5～12.2
6
152.4
HA116、HAT126、HAT127、HA136、HAT137、HA216、HAT217、HA427、HA437、HA517G、HA537G、HAT537G、HA617G、HAT617G、HA637G、HA727G
8 3/4
222.3
HA116、HA117、HA127、HA217、HA437、HA447G、HA517G、HA527G、HA537G、HA547G、HA617G、HA627G、HA637G
牙轮钻头型号、工作原理、受力分析、注意事项
牙轮钻头一、江汉牙轮钻头型号表示方法（一）、三牙轮钻头型号表示方法.型号的组成三牙轮钻头型号由钻头直径代号、系列代号、IADC 分类号和附加结构特征 代号四局部组成。
例如： 8 1/2 HJ 537 Y附哪结构特征代号系列代号.钻头直径代号钻头直径代号用数字（整数或分数）表示，代表钻头直径英寸数，各种规格 的钻头直径应符合SY/T5164的规定。
特殊情况下，用户定制的非标尺寸钻头可 以直接用公制尺寸表示。
例如：直径代号为8 1/2,表示钻头直径为8 l/2in 、公制尺寸215. 9mm 。
3、钻头系列代号钻头系列及代号见表1。
系列代号由一至三个字母组成。
对于H 、HA 、HJ 、FA 、FJ 、GA 、GJ 、W 等系 列，其含义如下：第1个字母表示轴承结构特征。
现有3种轴承结构：一 H-滑动轴承；一G-滚动轴承；一 F -浮动轴承；注：W 系列-非密封滚动轴承。
第2个字母表示密封结构。
现有3种密封结构，其中W 系列无第2个字母，表示为非密封。
化，以提高其耐磨性。
2.牙齿对岩石的破碎效率及影响因素钻井时岩石的破碎过程是异常复杂的，因为破碎工具的形状是多种多样的, 而施加的又是动载，其大小及方向均随时间而改变。
在井底的岩石还受岩石围压、 钻井液压等多种直径代号 直径代号力的作用。
通过实验室的模拟实验，对钻井过程中岩石破碎的特点进行分析说明：“压入的破碎”在破碎过程中起主要作用。
牙轮钻头的牙齿在轴向载荷作用下压入岩石（冲击动载过程），使齿面下的岩石产生体积破碎，形成坑穴；由于牙齿沿井底的滚碾作用，使破碎的坑穴不断扩大，加上水力作用不断剥离和清除岩屑，冲蚀并扩大岩石的破碎体积。
对于切削或磨削型的钻头（刮刀钻头或金刚石钻头），既有在钻压作用下对岩石的压入，又有在钻头扭矩的作用下对岩石的切削。
所有同时与井底岩石相接触的齿顶面积总和构成了牙轮钻头的承压面积。
钻井时岩石破碎的效率决定于牙齿上的比载荷和钻头的转速。