三牙轮钻头

ICS 75.180. 10 E 92 备爽号 :3079-1999 SY 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 5164-1999 三牙 轮钻 头 Tricone bit 1999一05一17发布 1999一12一01实施 国家石油和化学工业局 发 布 SYPT 5164-1999 目 次 前 言 ································，·，····。···············，····················，································一 W 范 围 弓I用标 准 钻 头的分类 、 4 要求 试验方法 检验规则 标志 、包装 、运输及储存 ?、 ?? ??? 附录A(标准的附录) 附录B(标准的附录) 密封钻头清洁度检测方法 ··········，········，，·····························⋯⋯ 10 钻头直径的测量 ············，····················································⋯⋯ 11 SY汀 5164- 1999 fill 吕 本标准是对SY 5164-91<三牙轮钻头)的修订。为适应国际贸易、技术和经济交流的需要，尽 可能与国际标准或国外先进标准相一致，本标准等效采用了API Spec 7(第38版)规定的有关钻头 直径及极限偏差、连接螺纹的规格及型式、钻头台肩倒角直径及极限偏差的内容，并使钻头分类及钻 头型号的表示方法与国际钻井承包商协会 (IADC)的规定相一致。 本标准对SY 5164-91的钻头直径、连接螺纹型式和台肩倒角直径进行了修改，使其与API Spec 7(第38版)相符，在表4、表7、表8、表10和表12等五个表中，对钻头直径的分档段作了相应的 调整;增加了硬质合金齿的物理机械性能的要求和钻头直径的测量方法，去掉了SY 5164-91中附录 B“钻头分类新旧代号对照表”;将密封钻头内部残渣总质量改为分档考核，对直径444.5 mm及其以 上钻头的牙轮毛胚不再局限于锻件等。 本标准从生效之日起，同时代替SY 5164-910 本标准的附录A和附录B都是标准的附录。 本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位:四川石油管理局成都总机械厂。 本标准起草人 谢国柱 袁孝义 本标准于1987年7月首次发布。1991年11月为第一次修订。本版本为第二次修订。 中华人民共和国石油天然气行业标准 三 牙 轮 钻 头 SY/P 5164- 1999 1Yicone bit 代替 SY 5164-91 范 围 本标准规定了三牙轮钻头的分类、基本尺寸及型号，要求，试验方法，检验规则，标志、包装、 运输及储存。 本标准适用于钻凿石油和天然气井用三牙轮钻头 (以下简称钻头)。也适用于地质、水文、盐业 等行业钻井用钻头。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本 均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 150-1998 钢制压力容器 GB/1' 2828-1987 逐批检查计数抽样程序及抽样表 (适用于连续批的检查) GB/1' 3077-1988 合金结构钢技术条件 JB 4726-94 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件 YS/1' 400-94 硬质合金牌号 3 钻头的分类、基本尺寸及型号 3.1钻头分类 3.1.1 钻头分类应符合表1的规定。 表1 钻头的分类 钻 头 类 别 适 用 地 层 结 构 特 征 39 岩 性 5} 普通滚 动轴承 1 空气冷却 滚动轴承 2 滚动轴承 保 径 3 密 封 滚 动轴承 4 密封滚动 轴承保径 5 密 封 滑动轴承 6 密封滑动 轴承保径 7 铣 齿 钻 头 1 低抗压强度、高 可钻性的软地层 1 2 3 4 2 高抗压强度的中 等到中硬地层 1 2 3 4 国家石油和化学工业局199，一05一17批准 1999一12一01实施 SY汀 5164- 1999 表 1(完) 钻 头 类 · 别 适 用 地 层 结 构 特 征 蔚 岩 性 5} 普通滚 动轴承 1 空气冷却 滚动轴承 2 滚动轴承 保 径 3 密 封 滚动轴承 4 密封滚动 轴承保径 5 密 封 滑动轴承 6 密封滑 动 轴承保径 7 铣 齿 钻 头 3一中研二地层‘ 研磨性的硬地层 1 2 3 4 镶 齿 钻 头 4 低抗压强度高可 钻性的极软地层 1 2 3 4 5 低抗压强度的软 到中等地层 1 2 3 4 6 高抗压强度的中 硬地层 1 2 3 4 7 中研磨性地层及 研磨性的硬地层 1 2 3 4 8 高研磨性的极硬 地层 1 2 3 4 钻头分类号由三位数字组成，首位数为地层系列号，第二位数为地层分级号，末位数为结构特征 代 号。 3.1.2 在分类号后面可用英文字母增设附加结构特征代号。附加结构特征代号应符合表2的规定。 示例:钻凿高抗压强度的中硬第3级地层，密封滑动轴承保径镶齿加长喷嘴钻头的分类号为 637E SY厅 5164一 1999 表2 附加结构特征代号 代号 附加结构特征 代号 附加结构特征 A 空气钻井用 }}N B 特殊轴承密封 {}O C 中。喷嘴 }P D 防斜稳斜 }Q E }一R F 一 }一 标准钢齿模式 G 爪尖二背力。强保径 一}T 双牙轮钻头 H 水平操作应用 }U I ?? ?一{V J 喷嘴偏射 一W 加强型切削结构 K 一 }X 镶楔形齿为主 L 爪背加扶正块 }Y 镶圆锥齿 M 井下马达用 }2 镶其他齿形 3。2 3。2.1 钻头基本尺寸 钻头直径、连接螺纹和台肩倒角直径应符合表3的规定。 表3 钻头直径、连接螺纹和台肩倒角直径 1刀】11 钻 头 直 径 连接螺纹 台肩倒角直径 基本尺寸 尺寸代号 极限偏差 旋转台肩式外 螺纹规格和型式 基本尺寸 极限偏差 95.2一114.3 3音至4告 +0080 2音二 78.18 士0.40 2晋二 9247117.4一127 4音至5 3告二 105.17130.2一187.3 5青至7音 4告REG 136.13190 .5一238.2 7告至9音 6音二 187.7224 1.3一349.3 ，告至13音 355.6一365.1 ‘4至‘4晋 ‘七” “音二 187.72 6音二G或7音REG187.刀或 215.卯368 .3一444.5 “告至，7告 447.7一469.9 ‘7音至‘8告 +愁386音REG或7音REG 187.72或 215.90 7音R-EG或8音二 215.90或243.28473.1一660.4 15音至26 8音REG 24 3.28)685.8 妻27 SY/`T 5164- 1999 3.2.2 喷嘴的安装尺寸和水眼直径应符合表4的规定。 3.3 钻头型号的表示方法 3.3.1 钻头型号由钻头直径代号和钻头分类号两部分组成。 -日土 !1 -一 钻头分类号 钻头直径代 号 示例:直径为:巧.9 mm(尺寸代号为8鲁)，分类号为637E的钻头，其型号为8冬一637Eo 乙 乙 表4 喷嘴的安装尺寸和水眼直径 钻 头 直 径 喷嘴外径 装配长度 水眼直径 基本尺寸 极限偏差 基本尺 寸 极限偏差 95.2一139.7 20.3 0 一0.13 17.5 0 一0.30 4- 10 19.0142.9-187.3 23.6 5一 16 21.0190.5-209.6 29.8 7-18 212.7-371.5 33.0 一岌16 27.0 8-20>374.6 40.9 10-22 注 1 装配长度指喷嘴人口端至挡圈槽人口一侧之长度。 2 水眼直径每挡间隔 1m 3.3.2 各厂家根据需要可以自编钻头型号，但应制定自编钻头型号与本标准规定型号的对照表。 4 要求 4.1 牙轮、牙掌应采用低碳合金优质结构钢制造，材料化学成分中S, P, Cu的含量应符合GB/1' 3077-1988中3.1.1.1的规定;最终热处理状态下的机械性能应符合表5的规定。 4.2钻头直径小于444.5 mm的牙轮和钻头直径不大于311.1， 的牙掌毛坯应采用模锻件。锻件 质量应符合JB 4726-94中5.7的规定。 表 5 牙轮 、牙掌最终热处理状态下 的机械性能 零件名称 抗拉强度 Ob MPa 屈服强度6g M Pa 延伸率 S % 断面收缩率 0 % 冲击韧性 ak kJ /.' 不 低 于 镶齿牙轮 1079 834 10 40 784 牙掌和铣齿牙轮 981 784 9 40 588 铸造牙轮 700 560 8 35 500 铸造牙掌 441 12 490 注:机械性能为随批零件的试件测试值 SY汀 5164-1999 4.3 硬质合金齿的物理机械性能应符合YS/1' 400的规定。 4.4 所有钻头零部件应经检验合格，外购件、外协件应有合格证明书，并验收合格后方可进行装配。 4.5 装配前所有零部件应清洗干净，每只密封钻头内部的残渣总质量不应超过表6的规定。 表6 密封钻头内部残渣总质量 钻头直径 nun 95.2-146.1 149.2-209.6 212.7-295.3 298.4-504.8 )508.0 钻头内部残渣总质量 m9 200 250 300 350 400 4.‘ 钻头组装后的焊接应采用结构钢焊条，焊缝的抗拉强度不应低于490 MPa,焊缝质量应符合GB 150-1998中10.3的规定。 4.7 钻头连接螺纹紧密距的极限偏差应为 +0.25 一0.79 mmo 4.8 喷射式钻头的焊缝和流道系统应经试压检查。试验压力:气压不应低于0.6 MPa，水压不应低 于1 MPao稳压30s无渗漏。 4.9 密封钻头的轴承腔和储油补偿系统应抽真空后注油。 4.10 钻头三个牙轮背部对连接螺纹轴心线的径向圆跳动公差不应超过表7的规定。 表7 牙轮背部对连接螺纹轴心线的径向圆跳动公差 钻 头 直 径 95.2-146.1 149.2-209.6 212.7-295.3 298.4-504.8 》508.0 径向圆跳动公差 1.0 1.3 1.7 2.2 2.8 注:测量尺寸时以连接螺纹轴心线为基准，镶齿钻头测量牙轮背锥面最高处，铣齿钻头测量牙轮底平面与背 锥面相交圆的最高点 4.11 钻头三个牙轮的高低差不应超过表8的规定。 表8 牙轮高低差 钻 头 直 径 95.2-146.1 149.2-209.6 212.7-295.3 298.4-504.8 》508,0 镶齿钻头 0.8 0.9 1.1 1.3 1.6 铣齿钻头 1.1 1.2 1.4 1.7 2.0 注:测量时以连接螺纹台肩面为基准，镶齿钻头测量外排齿最高处 (各牙轮取平均值)，铣齿钻头测量牙轮底 平面与背锥面相交圆的最高点 4.12 各牙轮转动时不得有整卡现象，各牙轮之间不应互碰。 4.13 镶齿钻头的掉齿率和断齿率在型式试验中不应超过表9的规定。 SY汀 5164-1999 表9 镶齿钻头的掉齿率和断齿率 钻头分类号 掉 齿 率 % 断 齿 率 % 平 均 最 高 平 均 最 高 415-527 5 7 7 9 535-847 6 8 注 I 平均值系指样本钻头试验的算术平均值。 2 最高值系指样本钻头中允许其中最差一只的试验结果 4.14 各型钻头型式试验时轴承工作寿命不应低于表10的规定。 表10 钻头轴承的工作寿命 一 95.2-146.1 149.2-209.6 212.7 -295.3 298.4-504.8 妻508.0平均 最低 平均 最低 平均 最低 平均 最低 平均 最低 普通滚动轴承、 滚动轴承保径 11 8 13 10 16 12 19 14 24 18 密封滚动轴承、 密封滚动轴承保径 28 20 30 22 32 24 32 24 密封滑 动轴承 35 25 40 30 40 30 40 30 密封滑动轴承保径 70 50 80 印 80 60 80 60 注 1 平均值系指样本钻头试验结果的算术平均值。 2 最低值系指样本钻头中允许其中最差一只的试验结果 5 试验方法 5.1 镶齿钻头掉齿率、断齿率及钻头轴承工作寿命的测试 5.1.1 试验条件 5.1.1.1 钻凿对象为正火状态的16Mn钢块。 5.1.1.2 试验用清洗液为清水。 5.1.1.3 试验所采用的钻压和转速应符合表11的规定。 SY/T 5164- 1999 表11 钻头试验的钻压和转速 钻 头 分 类 号 钻 压 N八xun 转速 r/min 切削齿试验 轴承试验 切削齿试验 轴承试验 111一117 620 60 40415-437 370 121一 127 700 445-527 525 50 131-347 刀0 535-847 770 60 注:钻压指每毫米钻头直径所施加的力 5.1.2 试验程序 钻头开始试验时钻压从0慢慢加至1/4规定值，1h后钻压和转速同时增至1/2规定值，当大部 分切削齿接触钢块 (井底)后，钻压和转速增至3/4规定值继续跑合，直至全部切削齿接触井底后方 可将钻压和转速加到规定值 (见表11)进行试验，并开始计时。更换新井底后应按同样的方法进行 跑合，然后继续试验并计时。 5.1.3 试验结果的计算 5.1.3.1 镶齿钻头切削齿工作寿命以钻头试验前40 h内的掉齿率和断齿率 (均不计轮背保径齿)作 为评定标准。 5.1.3. a) 镶齿钻头掉齿率和断齿率按下式计算 : 掉齿率 二 b)断齿率= 掉齿数 切削齿总数 断齿数 切削齿总数 x 1000,6 x 100% 5.1.3.3 轴承的工作寿命为钻头在实验中出现下列情况之一时的累计工作时间 (不含跑合时间): a)轮壁出现裂纹; b)轴承卡死; c)轴承磨损量 (径向或轴向)已达到表12规定的数值。 表12 轴承磨损量 钻 头直径 轴承磨损 量 95.2-171 174.6-250 254.0- 311 3.0 嘿 5.2 密封钻头内部清洁度的检测 密封钻头内部清洁度的检测方法见附录A(标准的附录)。 5.3 连接螺纹的检测 连接螺纹采用符合量值传递要求的螺纹工作环规进行检测。 5.4 钻头直径的测量 钻头直径的测量方法见附录B(标准的附录)。 5.5 钻头径向圆跳动和牙轮高低差的测量 SY理 5164- 1999 钻头径向圆跳动的测量见表7中的 “注”，牙轮高低差的测量见表8中的 “注”。 .6 钻头焊缝及流道系统密封性能的检测 喷射式钻头焊缝及流道系统密封性能的检测见4.8. 6 检验规则 6.1 试验项目 钻头试验项目见表130 6.2 出厂检验 出厂的钻头按表13规定的试验项目进行检验。表中 “出厂检验”栏内打 “丫”的项目应进行全 检;抽样检验项目的抽样方法按GB/'r 2828规定的一次抽样方案进行，检查水平为I，合格质量水平 (AQL)为6.50 6.3 型式检验 6.3.1 型式检验按表13规定的项目进行。下列情况应进行产品的型式检验: a)新产品投人批量生产后的第一批产品; b)定型产品在结构、材料及工艺方面有较大改变，可能影响产品性能或密封钻头内部清洁度时; c)上级质量监督部门提出进行型式检验要求时。 6.3.2 在已检验的合格批中任意抽取二只钻头 (密封钻头内部清洁度的检验是在已经过清洗待分装 前的合格零件中，任意抽取两只钻头的全部零件)做型式检验，其结果若有一项不合格，应分析原 因，进行改进后重新检验。 表13 钻头试验项目 试验 项 目 型 式 检 验 出 厂 检 验 密封钻头内部清洁度 J x 焊缝外观质量 J J 连接螺纹 J J 喷射式钻头焊缝及流道系统的密封性能 J 了 钻头直径 J 了 钻头的径向回跳动 J △ 牙轮的高低差 J △ 牙轮转动情况 了 J 镶齿钻头的掉齿率和断齿率 J X 轴承工作寿命 J x 注:“丫”表示必须做项目，“△，’表示抽样检验项目，..x,.表示不做项目 7标志、包装、运输及储存 7.1 每只钻头应在连接螺纹端面按下列顺序作出标志: a)钻头型号; b)连接螺纹代号; c)钻头编号; d)制造厂名或商标。 一 8 一 SYi`1' 5164- 1999 7.2 钻头的连接螺纹、密封台肩和喷嘴座孔内应涂防锈油脂，并加以保护;其余表面应涂保护漆。 7.3 钻头包装采用箱装，包装箱应牢固，连接螺纹应戴防护罩并卡牢。 7.4 包装箱外表应有不少于如下的标志: a)钻头名称、型号; b)每箱数量; c)每箱质量 (净重、毛重)，单位为kg; d)包装箱规格:长x宽x高，单位为n,m x nun x mm; e)制造厂名、厂址、出厂日期。 7.5 钻头在运输和储存过程中应保持千燥、通风，防止日晒、雨淋和高温。 7.6 在正常的运输和储存条件下，钻头的储存期自出厂之日起不宜超过两年。 SY汀 5164- 1999 附 录 A (标准的附录) 密封钻头清洁度检测方法 A1 检测部位 牙轮内孔、牙掌轴颈和储油腔、长油孔及通油孔等。 A2 清洗液 经过滤处理的工业用煤油。 A3 清洗方法 在过滤后的工业煤油中，用指形钢丝刷刷洗储油腔、长油孔和通油孔，用毛刷刷洗牙轮内孔和牙 掌轴颈。 A4 测定方法 将清洗用过的煤油用试验滤纸过滤，滤出的残渣连同滤纸在75--80℃下烘烤2.5 h，然后称量残 渣 (去除滤纸)的实际质量.所得值即为该钻头的残渣总质量。 SYi'C 5164-1999 附 录 B (标准的附录) 钻头直径的测， B1 检测工具 钻头直径用环规进行检测，环规用钢板按图Bl所示的尺寸制造。 B2 JPIf部位 钻头直径的测量位置为三个牙轮规径齿齿顶的外侧。 B3 测f方法 分别转动三个牙轮，使所测量的规径齿处于钻头直径的最大位置，再以环规进行测量。“通规” 通过和 “止规”不能通过为合格 。 V/ 萝笼 rm ca)通规 (b)止规 图B1 钻头直径测量环规