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雙錐偏楔齒的制作方法

文檔序號:5359663閱讀:166來源:國知局
專利名稱:雙錐偏楔齒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種用于石油、天然氣和地質(zhì)鉆井牙輪鉆頭上的硬質(zhì)合金齒,具體涉及一種雙錐偏楔齒。
背景技術(shù)
牙輪鉆頭廣泛應(yīng)用于油田、礦山和工程鉆探領(lǐng)域。牙輪鉆頭鉆井工作時,牙輪上的外排齒既要沖擊壓入破碎井底巖石,又要刮切井壁巖石,還要起到保持牙輪鉆頭直徑盡量不縮小,承擔(dān)著多重任務(wù)。要靠沖擊壓入作用破碎井底巖石,就要求齒頂面比較銳利;要刮切井壁巖石、保持牙輪鉆頭直徑盡量不縮小,就需要使得外排齒與井壁有較大的接觸面積。而現(xiàn)有的牙輪鉆頭常用的外排齒有偏楔齒、錐球齒等,都不能同時滿足上述兩項要求。偏楔 齒與井壁有較大的接觸面積,有利于刮切井壁巖石、保持牙輪鉆頭直徑盡量不縮小;但由于偏楔齒齒頂面存在一個平面,齒頂面比較鈍,不利于沖擊壓入破碎井底巖石,使得當(dāng)偏楔齒作為牙輪鉆頭的外排齒時,外排齒成為牙輪鉆頭機(jī)械鉆速低下的主要原因之一。錐球齒雖然齒頂面比較銳利,易于沖擊壓入破碎井底巖石,但當(dāng)錐球齒作為牙輪鉆頭的外排齒時,使得外排齒與井壁的接觸面積減少,因而刮切井壁的作用較弱,也使牙輪鉆頭的保徑能力下降。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種作為牙輪鉆頭外排齒時既能高效破碎井底巖石,又能對井壁進(jìn)行較強(qiáng)的刮切的雙錐偏楔齒。本實用新型為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為包括有齒柱和齒冠,所述的齒冠由錐形冠基、齒頂面和對應(yīng)設(shè)置的兩個楔面構(gòu)成,兩個楔面上端與齒頂面交匯;其特征在于錐形冠基是由左、右兩個錐角不同的錐面構(gòu)成,且前后對應(yīng)設(shè)置的兩個楔面相對齒頂中心平面偏斜,構(gòu)成兩個偏楔面,使齒頂面和齒冠寬度由一端至另一端遞減收縮。按上述方案,構(gòu)成錐形冠基的左、右兩個錐面(8b、8a)分別由各自的直線母線(6、5)繞齒柱軸線回轉(zhuǎn)而形成的,左、右兩個錐面的半錐角Θ 2、Θ I取值范圍均為10° 60°,左錐面的半錐角大于右錐面的半錐角,兩個半錐角的差值(Θ 2- Θ I)為5° 20°。按上述方案,所述的左、右兩個錐面(8b、8a)分別由各自的直線母線繞齒柱軸線回轉(zhuǎn)的角度為170° 190°。按上述方案,兩個相對齒頂中心平面偏斜的偏楔面(7a、7b)分別由各自的基曲線平移并切割錐形冠基而形成,所述的兩條基曲線分別位于過齒柱軸線的兩個平面(P1、P2)內(nèi),所述兩個平面(P1、P2)位于過齒柱軸線的齒頂中心平面(P)的兩側(cè)與齒頂中心平面分別成夾角β I、β 2,所述的兩條基曲線分別由一直線段(14a、15a)和與其相切的圓弧(14b、15b)組成,且直線段與齒柱軸線的夾角大于左錐面的半錐角Θ2。按上述方案,所述的兩個平面(P1、P2)與齒頂中心平面(P)分別成夾角β I、β2的取值范圍均為60° 85°。[0009]按上述方案,所述的兩個偏楔面(7a、7b)對稱于齒頂中心平面(P)。按上述方案,所述基曲線的圓弧的另一端與齒頂面相切。按上述方案,所述的左、右兩個錐面(8b、8a)和/或兩個偏楔面(7a、7b)與齒頂面的交界處設(shè)置有倒角。本實用新型主要用作牙輪鉆頭的外排齒,本實用新型的有益效果在于1、工作時,可增大遠(yuǎn)離井壁的錐面的半錐角,使其齒頂面面積較小,靠近齒頂附近的齒冠橫截面面積也較小,因而與井底巖石的接觸面積小,使得巖石上產(chǎn)生的局部接觸應(yīng)力較高,更利于巖石破碎,因而可提高齒的切削效率,降低鉆井的綜合成本;2、可減小靠近井壁的錐面的半錐角,從而增大外排齒與井壁的接觸面積,因而外排齒對井壁的刮切作用較強(qiáng),鉆頭保徑能力也較強(qiáng)。3、由于齒頂面一頭寬、一頭窄,當(dāng)用作牙輪鉆頭的外排齒,使得齒頂面的寬頭面向井壁時,與井壁的接觸面積進(jìn)一步增加大,因而對井壁的刮切作用進(jìn)一步加強(qiáng),鉆頭保徑能力也進(jìn)一步加強(qiáng)。
圖I為本實用新型一個實施例的正視圖。圖2為本實用新型一個實施例的立體圖。圖3為圖I的俯視圖。圖4為圖3的D-D局部剖視圖。圖5為圖3的E-E局部剖視圖。圖6為本實用新型一個實施例的未切出楔面時的立體圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型的實施例。包括有齒柱(I)和齒冠(2),所述的齒冠由錐形冠基(8)、齒頂面(3)和對應(yīng)設(shè)置的兩個偏楔面(7a、7b)構(gòu)成;所述的錐形冠基(8)由左、右兩個錐角不同的錐面(8b、8a)構(gòu)成,右錐面(8a)的半錐角(Θ I)即錐面(8a)的直線母線(5)與齒柱軸線的夾角為20°,左錐面(Sb)的半錐角(Θ2)即錐面(Sb)的直線母線(6)與齒柱軸線的夾角為35°,左、右兩個錐面(8b、8a)各自的直線母線繞齒柱軸線回轉(zhuǎn)的角度為180°,兩個錐面上端通過圓弧倒角與齒頂面(3)交接。所述的齒頂面為平面。所述的兩個相對齒頂中心平面偏斜的偏楔面(7a、7b)分別由各自的基曲線平移并切割錐形冠基而形成,所述的兩條基曲線分別位于過齒柱軸線的兩個平面(P1、P2)內(nèi),所述兩個平面(P1、P2)位于過齒柱軸線的齒頂中心平面(P)的兩側(cè)與齒頂中心平面分別成夾角β 、β 2,兩個夾角β 、β 2的取值范圍均為70° 85°,所述的兩條基曲線分別由一直線段(14a、15a)和與其相切的圓弧(14b、15b)組成,且直線段與齒柱軸線的夾角大于左錐面的半錐角Θ 2,所述的平移是沿兩個平面(P1、P2)的法線方向平移。兩條基曲線平移切割錐形冠基時,分別切除左、右兩個錐面(8b、8a)之間的不光滑過渡區(qū)域,將左、右兩錐面光滑連接起來;兩個偏楔面(7a、7b)與齒頂面的交界處設(shè)置有倒角,并且兩個偏楔面使齒頂面和齒冠寬度由右端至左端遞減收縮。[0021 ] 本實用新型的雙錐偏楔齒由硬質(zhì)合金制成,使用時將齒柱緊密鑲嵌到牙輪表面的外排齒孔中用作牙輪鉆頭的外排齒。
權(quán)利要求1.一種雙錐偏楔齒,包括有齒柱和齒冠,所述的齒冠由錐形冠基、齒頂面和對應(yīng)設(shè)置的兩個楔面構(gòu)成,兩個楔面上端與齒頂面交匯;其特征在于錐形冠基是由左、右兩個錐角不同的錐面構(gòu)成,且前后對應(yīng)設(shè)置的兩個楔面相對齒頂中心平面偏斜,構(gòu)成兩個偏楔面,使齒頂面和齒冠寬度由一端至另一端遞減收縮。
2.按權(quán)利要求I所述的雙錐偏楔齒,其特征在于構(gòu)成錐形冠基的左、右兩個錐面分別由各自的直線母線繞齒柱軸線回轉(zhuǎn)而形成的,左、右兩個錐面的半錐角Θ2、Θ I取值范圍均為10° 60°,左錐面的半錐角大于右錐面的半錐角,兩個半錐角的差值(Θ 2-Θ I)為5。 20°。
3.按權(quán)利要求I或2所述的雙錐偏楔齒,其特征在于所述的左、右兩個錐面(8b、8a)分別由各自的直線母線繞齒柱軸線回轉(zhuǎn)的角度為170° 190°。
4.按權(quán)利要求I或2所述的雙錐偏楔齒,其特征在于兩個相對齒頂中心平面偏斜的偏楔面分別由各自的基曲線平移并切割錐形冠基而形成,所述的兩條基曲線分別位于過齒柱軸線的兩個平面內(nèi),所述兩個平面位于過齒柱軸線的齒頂中心平面的兩側(cè)與齒頂中心平面分別成夾角β I、β 2,所述的兩條基曲線分別由一直線段和與其相切的圓弧組成,且直線段與齒柱軸線的夾角大于左錐面的半錐角Θ2。
5.按權(quán)利要求4所述的雙錐偏楔齒,其特征在于所述的兩個平面與齒頂中心平面分別成夾角β I、β 2的取值范圍均為60° 85°。
6.按權(quán)利要求4所述的雙錐偏楔齒,其特征在于所述的兩個偏楔面對稱于齒頂中心平面。
7.按權(quán)利要求4所述的雙錐偏楔齒,其特征在于所述基曲線的圓弧的另一端與齒頂面相切。
8.按權(quán)利要求I或2所述的雙錐偏楔齒,其特征在于所述的左、右兩個錐面和/或兩個偏楔面與齒頂面的交界處設(shè)置有倒角。
專利摘要本實用新型涉及一種用于石油、天然氣和地質(zhì)鉆井牙輪鉆頭上的雙錐偏楔齒。包括有齒柱和齒冠,齒冠由錐形冠基、齒頂面和對應(yīng)設(shè)置的兩個楔面構(gòu)成,兩個楔面上端與齒頂面交匯;其特征在于錐形冠基是由左、右兩個錐角不同的錐面構(gòu)成,且前后對應(yīng)設(shè)置的兩個楔面相對齒頂中心平面偏斜,構(gòu)成兩個偏楔面,使齒頂面和齒冠寬度由一端至另一端遞減收縮。本實用新型用作牙輪鉆頭的外排齒,具有以下優(yōu)點1、與井底巖石的接觸面積小,使得巖石上產(chǎn)生的局部接觸應(yīng)力較高,更利于巖石破碎,因而可提高齒的切削效率,降低鉆井的綜合成本;2、增大了外排齒與井壁的接觸面積,因而外排齒對井壁的刮切作用較強(qiáng),鉆頭保徑能力強(qiáng)。
文檔編號E21B10/16GK202673157SQ20122030423
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者樊孝兵 申請人:江漢石油鉆頭股份有限公司
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