【石油天然气行业标准(SY)】 三牙轮钻头

ICS 75. 180. 10
备案号：24305—2008
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5164—-2008
代替SY/T5164-1999
三牙轮钻头
Tricone bits
2008-06-16发布
国家发展和改革委员会
2008—12—01实施
规范性引用文件
术语和定义
4分类、型号和基本尺寸
试验方法
检验规则
8标志、包装、运输及贮存
附录A（规范性附录）
附录B（规范性附录）
附录C（规范性附录）
参考文献
钻头性能试验指标：
密封钻头清洁度检测方法
钻头直径的测量
SY/T5164—2008
SY/T5164—2008
本标准代替SY/T5164一1999《三牙轮钻头》。本标准与SY/T5164--1999相比，主要变化如下：引用文件根据现在的版本号和名称进行了修改，增加了引用文件；增加了术语和定义；
改变了钻头型号的表示方法；
修改了材料力学性能符号和部分数据；修改了要求的内容；
增加了试验方法的内容；
----增加了判定和复验规则；
-增加了包装箱外表标志的内容，增加了随行文件的要求，修改了钻头安全使用期限；—增加了附录A；
增加了参考文献。
本标准的附录A、附录B、附录C为规范性附录。本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会（SAC/TC96）提出并归口。本标准负责起草单位：四川石油管理局成都总机械厂。本标准参加起草单位：江汉石油钻头股份有限公司。本标准主要起草人：徐彤、郑家伟、张洁蓉、王霞。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：SY5164--87SY5164--91，SY/T5164---1999。I
1范围
三牙轮钻头
SY/T5164--2008
本标准规定了三牙轮钻头的分类、型号和基本尺寸、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及贮存。
本标准适用于石油和天然气钻井用三牙轮钻头，也适用于地质、矿山、水文、盐业、地热等行业钻井用三牙轮钻头。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB1501998钢制压力容器
GB/T228金属材料室温拉伸试验方法（GB/T228—2002，eqvISO6892：1998）GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法（GB/T229—2007，eqvISO148：1983）GB/T2828.1--2003计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划（ISO2859-1：1999，IDT）GB/T3077—1999合金结构钢
GB/T18376.2一2001硬质合金牌号第2部分：地质、矿山工具用硬质合金牌号SY/T6407—1999旋转钻井钻柱构件规范JB4726—2000
压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB4744—20004
钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
三牙轮钻头triconebit
具有三个牙轮的，通过牙轮的滚动带动其上的切削齿冲击、压人和滑动剪切来铣削和凿碎岩石的工具。
钢齿钻头steeltoothbit
切削齿由牙轮钢体经过铣削加工而成，并通常敷焊有耐磨材料的牙轮钻头。3.3
镶齿钻头tungstencarbideinsertbit硬质合金齿镶装在牙轮体齿孔内的牙轮钻头。3.4
牙轮cone
带有牙齿和轴承装置的锥状体。其内孔与牙爪轴颈组成轴承副，并装有锁紧零件，使之固定在牙1
SY/T5164—2008
爪上。
牙爪bitleg
支撑牙轮用的零件。其上有轴颈。3.6
滚动轴承rollerbearing
由滚柱与牙爪轴颈面和牙轮内孔面的配合滚道组成。钻头工作时伴随牙轮滚动，支撑牙轮和承受牙轮反作用力。
滑动轴承journal bearing
牙爪轴颈面与牙轮内孔面组成的滑动副。支撑牙轮和承受牙轮反作用力。3.8
硬质合金齿tungstencarbidetooth由硬质合金制成的多种不同形状的切削元件。3.9
喷射系统jetsystem
提高钻井液喷射速度的系统。由喷嘴、喷嘴座、挡圈和密封环组成。3.10
lubricantcompensatesystem
储油补偿系统
储存和补充润滑脂并能平衡轴承内腔压力的系统。压盖、压力补偿膜和保护杯等组成。3.11
爪背legback
牙爪上靠近井壁的部位。
爪尖shirttail
牙派轴颈面和瓜背交界部位。
流道flow channel
钻头内部从连接螺纹端面至喷嘴之间通过泥浆的孔道。分类、型号和基本尺寸
4.1分类
三牙轮钻头（见图1，以下简称钻头）分为钢齿钻头和镶齿钻头，按适用地层和结构特征细分为型。
4.2型号表示方法
4.2.1钻头型号由钻头直径代号、钻头系列号、钻头分类号和附加结构特征代号等四部分组成。附加结构特征代号Www.bzxZ.net
钻头分类号
钻头系列号
钻头直径代号
1—流道；2-喷射系数；3一瓜背；4—爪尖：5-—硬质合金齿；6—牙轮：7-轴承，8—储油补偿系统；9—牙爪图1三牙轮钻头结构图
4.2.1.1钻头直径代号宜采用英制尺寸，也可采用具有最多一位小数的公制尺寸。SY/T5164—--2008
4.2.1.2钻头系列号的含义、格式和位数由各厂家自定，但应与钻头分类号有明显区别；如没有，应由短划线“”代替。
4.2.1.3钻头分类号（见表1）由三位数字组成，第一位为地层系列号，第二位为地层分级号，第三位为结构特征代号。
4.2.1.4附加结构特征代号（见装2）需要时可表示在型号中。示例1：直径为8%in，适用于钻进低抗压强度的软到中等第3级地层，瓜尖/爪背保护的密封滑动轴承保径镶齿钻头的型号为8%-537G。
示例2；直径为316.5mm，适用于钻进低抗压强度高可钻性的第2级软地层，有中心喷嘴的密封滚动轴承钢齿钻头的型号为316.5-124C。
SY/T5164—2008
适用地层
低抗压强度
高可钻性的
软地层
高抗压强度
的中等到中
硬地层
半研磨性及
研磨性的硬
低抗压强度
高可钻性的
软地层
低抗压强度
的软到中等
高抗压强度
的中硬地层
半研磨性及
研磨性的硬
高研磨性的
极硬地层
动轴承
表1钻头分类
空气冷却
滚动轴承
滚动轴
承保径
结构特征
密封滚
动轴承
密封滚动
轴承保径
密封滑
动轴承
密封滑动
轴承保径
4.2.2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。4.3基本尺寸
4.3.1钻头直径、连接螺纹和台肩倒角直径应符合表3的规定。4.3.2喷嘴的安装尺寸和水孔直径应符合表4的规定。4
7岁～9%
～13%
14~14%
14 ~ 17
17%～18岁
18%~26
5要求
表2附加结构特征代号
附加结构特征
空气钻井应用
特殊轴承密封
中心喷嘴
防斜稳斜
加长喷嘴
爪尖/瓜背保护
水平/导向应用
喷嘴偏射
爪背扶正块
马达钻井应用
连接螺纹和台肩倒角直径
表3钻头直径、元
钻头直径
基本尺寸
88. 9~114. 3
117.5~127
130.2~187.3
190.5~238.1
241.3~349.3
355.6~365.1
368.3444. 5
447.7~~469.9
473.1~660.4
极限偏差
连接螺纹
旋转台肩式
外螺纹规格和类型
6%REG或7%REG
6%REG或7%REG
7%REG或8%REG
SY/T5164—2008
附加结构特征
标准钢齿模式
双牙轮钻头
切削结构强化
镶锲形齿为主
镶圆锥形齿
镶其他齿形
台肩倒角直径
基本尺寸
187.7或215.9
187.7或215.9
215.9或243.3
极限偏差
5.1钻头牙轮、牙爪应采用优质低碳合金结构钢制造，材料化学成分中硫、磷、铜的含量应符合GB/T3077-1999中6.1.1.1的规定；材料的力学性能应符合表5的规定，5.2钻头直径不大于444.5mm的牙轮和牙爪毛坏应采用模锻件。锻件外观质量应符合JB4726-2000中5.7的规定
5.3硬质合金齿应符含GB/T18376.2—2001的规定。5.4装配前所有零部件应清洗干净，密封钻头内部的残渣总质量不应超过表6的规定。5
SY/T5164—2008
钻头直径代号
3岁~5
8%～14%
≥1434
钻头直径
88.9~139.7
142. 9~187.3
190.5~209.6
212.7371.5
表4喷嘴的安装尺寸和水孔直径
喷嘴外径
基本尺寸
极限偏差
注1：装配长度指喷嘴入口端至挡圈槽入口一侧的长度。注2：水孔直径每档间隔1mm。
装配长度
基本尺寸
表5“牙轮、牙瓜材料的力学性能零件名称
镶齿牙轮
牙爪和钢齿牙轮
铸造牙轮
铸造牙爪
钻头直径代号
钻头直径
抗拉强度Rm
≥1078
≥980
≥760
≥680
服强度R。
≥833
≥620
3岁～5%
88.9146.1
钻头内部残渣总质量
断后伸长率A
密封钻头内部残渣总质量
149.2~209.6
8%~11%
212.7~295.3
极限偏差
断面收缩率Z
1134~19%
298.4~5)4.8
水孔直径
10～22
冲击功Ai
≥20)
5.5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.490MPa，焊缝质量应符合GB150-1998中10.3的规定，
5.6钻头连接螺纹应符合SY/T6407---1999的规定。5.7喷射式钻头的焊缝和流道系统经试压检查应无渗漏。5.8密封钻头的轴承腔和储油补偿系统应抽真空后注油。5.9钻头三个牙轮背锥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牙轮背锥对连接螺纹轴心线的径向圆跳动公差钻头直径代号
钻头直径
径向圆跳动公差
3～54
88.9~146.1
5%～8%
149.2~209.6
8%～11%
212.7~295.3
1134~193%
298.4~504.8
5.10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
钻头直径代号
钻头直径
镶齿钻头
钢齿钻头
3岁～5%
88. 9~146.1
149.2~209.6
83~11%
212.7~295.3
5.11各牙轮转动时不应有整卡现象，各牙轮之间不应互磁。SY/T5164--2008
11%～19%
298. 4~504. 8
5.12钻头性能试验的指标见附录A，但这些指标不作为实际钻井时钻头质量性能水平指标的依据。
6试验方法
6.1化学分析
钻头牙轮、牙爪材料化学分析按GB/T3077一1999附录A规定的方法进行。6.2力学性能
钻头牙轮、牙爪材料力学性能试验按GB/T228和GB/T229的规定进行。6.3硬质合金齿
硬质合金齿的检测按GB/T.18376:2-2001规定的方法进行。6.4密封钻头内部清洁度
密封钻头内部清洁度的检测方法见附录B。6.5焊缝抗拉强度
焊缝的抗拉强度的检测按JB4744--2000的规定进行。6.6连接螺纹
连接螺纹的检测按SY/T6407-1999的规定进行。6.7钻头焊缝及流道系统密封性能喷射式钻头焊缝及流道系统密封性能的检测方法，密封住喷嘴孔和钻头连接螺纹端面，使流道成为密闭空间，通人压力不低于0.6MPa的压缩空气，稳压30s以上。6.8钻头直径
钻头直径的测量方法见附录C。
6.9钻头径向圆跳动
钻头径向圆跳动的测量方法：以连接螺纹轴心线为基准，镶齿钻头测量每个牙轮背锥面最高点的跳动值，钢齿钻头测量每个牙轮底平面与背锥面相交圆的最高点的跳动值。6.10钻头牙轮高低差
钻头牙轮高低差的测量方法：以连接螺纹台肩面为基准，镶齿钻头测量每个牙轮外排齿最高处，钢齿钻头测量每个牙轮底平面与背锥面相交圆的最高点，最大和最小值的差即为牙轮高低差。6.11牙轮转动情况
牙轮转动情况检查方法：用手或专用工具依次转动每个牙轮，检查牙轮轴承转动情况，检查牙轮与其他部位相碰情况。
SY/T 5164-2008
6.12性能试验
6.12.1试验条件
6.12.1.1钻进对象为正火状态的16Mn钢块6.12.1.2试验用循环介质为清水。6.12.1.3试验所采用的钻压和转速推荐采用表9的参数。表9钻头试验的钻压和转速
切削齿试验
钻头分类号
111~117
415~437
121~127
445~527
131~347
535847
注：钻压指每毫米钻头直径所施加的力。转速
6.12.1.4对未按表9参数试验的钻头：其试验结果应按下式进行折算：轴承试验
折算数据=试验数据×（实际钻压/规定钻压）×（实际转速/规定转速）转速
.....(1)
示例：某517钻头采用钻压500N/mm，转速80r/min的参数试验轴承寿命，其折算轴承工作寿命=试验轴承.1作寿命×（500/700）×（80/60）。6.12.2试验程序
钻头开始试验时钻压从0慢慢加至规定值，1h后钻压和转速同时增至长规定值，当大部分切削齿接触钢块（并底）后，钻压和转速增至头规定值继续跑合，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9）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。
6.12.3试验结果的评价
6.12.3.1钻头性能试验结果：镶齿钻头评价钻头切削齿和轴承工作寿命，钢齿钻头评价钻头轴承工作寿命。
6.12.3.2镶齿钻切削齿工作寿命以钻头试验40h内的掉齿率和断齿率（均不计轮背保径齿）作为评定标准。
6.12.3.3镶齿钻头掉齿率和断齿率按下式计算：掉齿率=
断齿率=
掉齿数
×100%
切削齿总数
断齿数
×100%
切削齿总数
6.12.3.4钻头轴承的工作寿命为钻头在试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10规定的数值。8
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