CN105370212B - 防涡动聚晶金刚石复合片钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明提出防涡动聚晶金刚石复合片钻头。钻头本体的钻头冠部上延伸出若干刀翼，切削齿分为两部分，第一排为掘进齿，第二排为犁进齿，各排切削齿间隔分布；掘进齿顶部呈尖顶状聚晶金刚石复合片结构，其顶部向钻头中心一侧倾斜，犁进齿为圆片状聚晶金刚石复合片。外倾角使得掘进齿在钻进的时候向心力更强，减少了钻头因各种因素产生涡动的倾向，提高了钻头防涡动性能，内倾角使掘进齿更加牢固不易掉齿，掘进齿的圆弧形切削面使得掘进齿减少内部应力，延长切削面积，减小单位切削力，不易碎裂，掘进齿使岩层产生开裂后犁进齿跟进切削岩层，钻头旋转时，从中心到外圆所受的力逐渐加大使得各切削齿受力均匀且磨损状态比较均衡。
Description
技术领域：
本发明涉及油田钻探工具领域，具体涉及防涡动聚晶金刚石复合片钻头。
背景技术：
聚晶金刚石复合片钻头由钢制胎体、碳化钨烧结层和排布在碳化钨烧结层上的金刚石复合片组成，金刚石复合片在钻头冠部的布齿及齿的密度直接影响钻头的性能，由于钻头在整个直径上的线速度不同，各直径上的刀齿的受力也不尽相同，每个刀齿所处的工作位置不同，受力的方向冲击振动，各刀齿受力的合力向心力不强也会使得整个钻头容易产生涡动。
发明内容：
为了克服背景技术中的不足，本发明提出防涡动聚晶金刚石复合片钻头解决上述问题。
本发明的技术方案是：防涡动聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体，钻头本体的钻头冠部上延伸出若干刀翼，刀翼的布齿原则是，越靠近钻头中心位置，切削齿布置的越少，越靠近钻头边缘位置布齿越多，其中，切削齿分为两部分，第一排为掘进齿，第二排为犁进齿，各排切削齿间隔分布；其中，掘进齿顶部呈尖顶状聚晶金刚石复合片结构，所述的尖顶状，其顶部向钻头中心一侧倾斜，掘进齿的尖顶状与钻头中心线内侧形成内倾角c，掘进齿的尖顶状与钻头中心线外侧形成外倾角d，掘进齿的外倾角d所延伸的切削面为圆弧状结构，犁进齿为圆片状聚晶金刚石复合片。
所述的掘进齿的顶角为圆角状结构，掘进齿的内倾角c和外倾角d的范围取决于：当掘进齿受到地层压力时，作用于内倾角c面上和外倾角d面上的径向分项力的合力指向钻头中心，作用于内倾角c和外倾角d面上的轴向合力位于掘进齿的根部。
本发明具有如下有益效果：掘进齿的外倾角设计使得掘进齿在切削的时候各个掘进齿所受的合力指向钻头中心，钻头在钻进的时候向心力更强，减少了钻头因各种因素产生涡动的倾向，提高了钻头防涡动性能，内倾角的设计使得掘进齿轴向力位于掘进齿的根部,使掘进齿更加牢固不易掉齿，掘进齿的圆弧形切削面使得掘进齿减少内部应力，延长切削面积，减小单位切削力，不易碎裂，掘进齿尖角形状使得掘进齿切削面短，受力小，掘进齿使岩层产生开裂后犁进齿跟进切削岩层，钻头旋转时，从中心到外圆所受的力逐渐加大，本发明所设计的布齿原则与之相同，使得各切削齿受力均匀且磨损状态比较均衡。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明中掘进齿的正视图；
附图3是本发明中掘进齿的受力分析图。
图中1-钻头本体，2-刀翼，3-掘进齿，4-犁进齿，5-外倾角d，6-内倾角c。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1结合图2～图3所示，防涡动聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体1，钻头本体1的钻头冠部上延伸出若干刀翼2，刀翼2的布齿原则是，越靠近钻头中心位置，切削齿布置的越少，越靠近钻头边缘位置布齿越多，其中，切削齿分为两部分，第一排为掘进齿3，第二排为犁进齿4，各排切削齿间隔分布。
其中，掘进齿3顶部呈尖顶状聚晶金刚石复合片结构，所述的尖顶状，其顶部向钻头中心一侧倾斜，掘进齿3的尖顶状与钻头中心线内侧形成内倾角c6，掘进齿3的尖顶状与钻头中心线外侧形成外倾角d5，掘进齿3的外倾角d5所延伸的切削面为圆弧状结构，犁进齿4为圆片状聚晶金刚石复合片，圆片形复合片即可满足切削要求还可以降低钻头造价。
所述的掘进齿3的顶角为圆角状结构，掘进齿3的内倾角c6和外倾角d5的范围取决于：当掘进齿3受到地层压力F时，作用于内倾角c6面上和外倾角d5面上的径向分项力F3大于F4，F3与F4的合力指向钻头中心，各个掘进齿3的径向合力使得整个钻头的向心力更强，作用于内倾角c6和外倾角d5面上的轴向力F1、F2的合力位于掘进齿3的根部。
掘进齿3的外倾角d5设计使得掘进齿3在切削的时候各个掘进齿3所受的合力指向钻头中心，钻头在钻进的时候向心力更强，减少了钻头因各种因素产生涡动的倾向，提高了钻头防涡动性能，内倾角c6的设计使得掘进齿3轴向力F1、F2合力位于掘进齿3的根部,使掘进齿3更加牢固不易掉齿，掘进齿3的圆弧形切削面使得掘进齿3减少内部应力，延长切削面积，减小单位切削力，不易碎裂。
掘进齿3尖角形状使得掘进齿3切削面短，受力小，掘进齿3使岩层产生开裂后犁进齿跟进切削岩层，钻头旋转时，从中心到外圆所受的力逐渐加大，本发明所设计的布齿原则与之相同，使得各切削齿受力均匀且磨损状态比较均衡。
Claims (1)
1.一种防涡动聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体(1)，其特征在于：钻头本体(1)的钻头冠部上延伸出若干刀翼(2)，刀翼(2)的布齿原则是，越靠近钻头中心位置，切削齿布置的越少，越靠近钻头边缘位置布齿越多，其中，切削齿分为两部分，第一排为掘进齿(3)，第二排为犁进齿(4)，各排切削齿间隔分布；
其中，掘进齿(3)顶部呈尖顶状聚晶金刚石复合片结构，所述的尖顶状，其顶部向钻头中心一侧倾斜，掘进齿(3)的尖顶状与钻头中心线内侧形成内倾角c(6)，掘进齿(3)的尖顶状与钻头中心线外侧形成外倾角d(5)，掘进齿(3)的外倾角d(5)所延伸的切削面为圆弧状结构，犁进齿(4)为圆片状聚晶金刚石复合片；
所述的掘进齿(3)的顶角为圆角状结构，掘进齿(3)的内倾角c(6)和外倾角d(5)的范围取决于：当掘进齿(3)受到地层压力时，作用于内倾角c(6)面上和外倾角d(5)面上的径向分项力的合力指向钻头中心，作用于内倾角c(6)和外倾角d(5)面上的轴向合力位于掘进齿(3)的根部。
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