專利名稱：一種用于牙輪鉆頭的齒形的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油、地質(zhì)鉆井用或其它目的在地殼上鉆孔用的牙輪鉆頭的一種齒形。
目前牙輪鉆頭已有齒的形狀有楔形齒、球形齒、錐形齒等。針對(duì)不同的地層巖石性質(zhì)和鉆頭破巖特點(diǎn)，常使用不同形狀的牙齒，以獲得較高的破巖效率。單牙輪鉆頭破巖特點(diǎn)是長距離滑移刮切破碎巖石，牙齒側(cè)向刮擠破巖是單牙輪鉆頭的主要破巖形式?，F(xiàn)有的楔形齒雖有利于吃入巖石，但是它的側(cè)向刮擠面積隨著鉆頭的旋轉(zhuǎn)，不斷發(fā)生變化，不能始終以最大側(cè)向刮擠面刮削巖石；球形齒和錐形齒的側(cè)向刮擠面積雖不隨鉆頭的旋轉(zhuǎn)發(fā)生變化，但錐形齒側(cè)向刮擠破巖效率不高；球形齒不僅側(cè)向刮擠破巖效率不高，而且難于吃入巖石。這幾種齒形都不能較好地適用單牙輪鉆頭的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，阻礙了單牙輪鉆頭破巖效率的進(jìn)一步提高。
本實(shí)用新型的目的是為了提高單牙輪鉆頭破碎巖石的效率，使牙齒側(cè)向以類似銑削的方式刮擠側(cè)面巖石，保持較大的側(cè)向刮擠面積，而提供一種用于牙輪鉆頭的齒形。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在原來楔形齒已有兩個(gè)側(cè)面的基礎(chǔ)上，再增加一個(gè)側(cè)面；或在原來錐形齒的錐臺(tái)部分上切削出三個(gè)平面或曲面，這樣就相當(dāng)于在原楔形齒的基礎(chǔ)上多了一條棱和一個(gè)面；齒頂為一外凸形曲面。為了不使牙齒的棱磨損太快，側(cè)面與其它側(cè)面之間的棱不能太尖銳；當(dāng)牙齒隨牙輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，牙齒相對(duì)于巖石有向前和旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)；牙齒上的三條棱依次刮擠巖石，有利于牙齒刮擠巖石，擴(kuò)大破巖面積和破巖體積。牙齒的棱數(shù)和側(cè)面數(shù)可以根據(jù)地層的性質(zhì)增加，棱數(shù)和側(cè)面數(shù)最少為三。當(dāng)用于軟地層時(shí)，齒的棱數(shù)和側(cè)面數(shù)為三；當(dāng)用于中硬或硬地層時(shí)，齒的棱數(shù)和側(cè)面數(shù)可增加為四棱四側(cè)面、五棱五側(cè)面、或六棱六側(cè)面。
本實(shí)用新型采用的方案與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)(1)牙齒在對(duì)巖石的刮擠過程中，由于多了棱和側(cè)面，提高了齒側(cè)向的刮擠能力，增加了牙齒對(duì)巖石的刮削體積；(2)有利于單牙輪鉆頭的滑移刮擠破巖，可獲得比現(xiàn)有單牙輪鉆頭牙齒更高的破巖效率；(3)本實(shí)用新型的齒形適應(yīng)地層范圍廣泛，可以根據(jù)地層的硬度增強(qiáng)而增加牙齒的棱數(shù)和側(cè)面數(shù)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型齒形中的單錐形三棱形齒；圖2為單錐形三棱形齒的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型齒形中的復(fù)錐形三棱形齒；圖4為復(fù)錐形三棱形齒的俯視圖；圖中1.齒柱、2.刮切側(cè)面、3.外凸曲面齒頂、4.刮切棱、5.復(fù)錐面。
在
圖1中，單錐形三棱形齒由一個(gè)圓柱形齒柱1、刮切側(cè)面2、外凸曲面齒頂3、刮切棱4組成，齒頂為一外凸形曲面；在圖3中，復(fù)錐形三棱形齒由齒柱1、刮切側(cè)面2、齒頂3、刮切棱4、復(fù)錐面5組成，齒頂為一外凸形曲面。在圖2和圖4中A和B為相鄰兩側(cè)面的夾角，A角的范圍是50°～150°；B角等于或不等于2A角。齒形也可以為四棱四側(cè)面、五棱五側(cè)面、或六棱六側(cè)面。以上這些構(gòu)成本實(shí)用新型的齒形要素。復(fù)錐面5可根據(jù)鉆進(jìn)地層的性質(zhì)而決定取舍。
本實(shí)用新型的齒采用碳化鎢硬質(zhì)合金或陶瓷合金復(fù)合材料。
本實(shí)用新型的齒適用于牙輪鉆頭。
權(quán)利要求1.一種用于牙輪鉆頭的齒形，主要是由圓柱形齒柱(1)、刮切側(cè)面(2)、外凸曲面齒頂(3)、刮切棱(4)組成，其特征是在原來楔形齒已有兩個(gè)側(cè)面的基礎(chǔ)上，再增加了一個(gè)側(cè)面；或在原來錐形齒的錐臺(tái)部分上切削出三個(gè)平面或曲面，這樣就相當(dāng)于在原楔形齒的基礎(chǔ)上多了一條棱和一個(gè)面；齒頂(3)為一外凸形曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒形，其特征是側(cè)面與其它側(cè)面之間的棱不能太尖銳牙齒相對(duì)于巖石有向前和旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒形，其特征是牙齒的棱數(shù)和側(cè)面數(shù)最少為三，當(dāng)用于中硬或硬地層時(shí)，齒的棱數(shù)和側(cè)面數(shù)可增加為四棱四側(cè)面、五棱五側(cè)面、或六棱六側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒形，其特征是從俯視圖中可見，A和B為相鄰兩側(cè)面的夾角，A角的范圍是50°～150°；B角等于或不等于2A角。
專利摘要本實(shí)用新型為石油、地質(zhì)或其它目的在地殼上鉆井用的牙輪鉆頭的一種齒形。它是由齒柱、刮切側(cè)面、齒頂、刮切棱組成,其特征是在原楔形齒的基礎(chǔ)上多了1～4個(gè)棱和1～4個(gè)側(cè)面;牙齒相對(duì)巖石有向前和旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng);相鄰兩側(cè)面的夾角A是50°～150°,B角等于或不等于2A角。本實(shí)用新型提供的齒形能提高齒側(cè)向的刮擠能力,增加牙齒對(duì)巖石的刮削體積,提高破巖效率,齒形適應(yīng)地層范圍更加廣泛。
文檔編號(hào)E21B10/16GK2490305SQ01206800
公開日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2001年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月10日
發(fā)明者夏宇文, 況雨春, 楊光全 申請(qǐng)人:西南石油學(xué)院