CN202673157U - 双锥偏楔齿 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于石油、天然气和地质钻井牙轮钻头上的双锥偏楔齿。包括有齿柱和齿冠，齿冠由锥形冠基、齿顶面和对应设置的两个楔面构成，两个楔面上端与齿顶面交汇；其特征在于锥形冠基是由左、右两个锥角不同的锥面构成，且前后对应设置的两个楔面相对齿顶中心平面偏斜，构成两个偏楔面，使齿顶面和齿冠宽度由一端至另一端递减收缩。本实用新型用作牙轮钻头的外排齿，具有以下优点：1、与井底岩石的接触面积小，使得岩石上产生的局部接触应力较高，更利于岩石破碎，因而可提高齿的切削效率，降低钻井的综合成本；2、增大了外排齿与井壁的接触面积，因而外排齿对井壁的刮切作用较强，钻头保径能力强。

Description

双锥偏楔齿

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油、天然气和地质钻井牙轮钻头上的硬质合金齿，具体涉及一种双锥偏楔齿。

背景技术

牙轮钻头广泛应用于油田、矿山和工程钻探领域。牙轮钻头钻井工作时，牙轮上的外排齿既要冲击压入破碎井底岩石，又要刮切井壁岩石，还要起到保持牙轮钻头直径尽量不缩小，承担着多重任务。要靠冲击压入作用破碎井底岩石，就要求齿顶面比较锐利；要刮切井壁岩石、保持牙轮钻头直径尽量不缩小，就需要使得外排齿与井壁有较大的接触面积。而现有的牙轮钻头常用的外排齿有偏楔齿、锥球齿等，都不能同时满足上述两项要求。偏楔齿与井壁有较大的接触面积，有利于刮切井壁岩石、保持牙轮钻头直径尽量不缩小；但由于偏楔齿齿顶面存在一个平面，齿顶面比较钝，不利于冲击压入破碎井底岩石，使得当偏楔齿作为牙轮钻头的外排齿时，外排齿成为牙轮钻头机械钻速低下的主要原因之一。锥球齿虽然齿顶面比较锐利，易于冲击压入破碎井底岩石，但当锥球齿作为牙轮钻头的外排齿时，使得外排齿与井壁的接触面积减少，因而刮切井壁的作用较弱，也使牙轮钻头的保径能力下降。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种作为牙轮钻头外排齿时既能高效破碎井底岩石，又能对井壁进行较强的刮切的双锥偏楔齿。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括有齿柱和齿冠，所述的齿冠由锥形冠基、齿顶面和对应设置的两个楔面构成，两个楔面上端与齿顶面交汇；其特征在于锥形冠基是由左、右两个锥角不同的锥面构成，且前后对应设置的两个楔面相对齿顶中心平面偏斜，构成两个偏楔面，使齿顶面和齿冠宽度由一端至另一端递减收缩。

按上述方案，构成锥形冠基的左、右两个锥面(8b、8a)分别由各自的直线母线(6、5)绕齿柱轴线回转而形成的，左、右两个锥面的半锥角θ2、θ1取值范围均为10°～60°，左锥面的半锥角大于右锥面的半锥角，两个半锥角的差值(θ2-θ1)为5°～20°。

按上述方案，所述的左、右两个锥面(8b、8a)分别由各自的直线母线绕齿柱轴线回转的角度为170°～190°。

按上述方案，两个相对齿顶中心平面偏斜的偏楔面(7a、7b)分别由各自的基曲线平移并切割锥形冠基而形成，所述的两条基曲线分别位于过齿柱轴线的两个平面 (P1、P2) 内，所述两个平面(P1、P2)位于过齿柱轴线的齿顶中心平面(P)的两侧与齿顶中心平面分别成夹角β1、β2，所述的两条基曲线分别由一直线段(14a、15a)和与其相切的圆弧(14b、15b)组成，且直线段与齿柱轴线的夹角大于左锥面的半锥角θ2。

按上述方案，所述的两个平面(P1、P2)与齿顶中心平面(P)分别成夹角β1、β2的取值范围均为60°～85°。

按上述方案，所述的两个偏楔面(7a、7b) 对称于齿顶中心平面(P)。

按上述方案，所述基曲线的圆弧的另一端与齿顶面相切。

按上述方案，所述的左、右两个锥面(8b、8a)和/或两个偏楔面(7a、7b)与齿顶面的交界处设置有倒角。

本实用新型主要用作牙轮钻头的外排齿，本实用新型的有益效果在于：1、工作时，可增大远离井壁的锥面的半锥角，使其齿顶面面积较小,靠近齿顶附近的齿冠横截面面积也较小，因而与井底岩石的接触面积小，使得岩石上产生的局部接触应力较高，更利于岩石破碎，因而可提高齿的切削效率，降低钻井的综合成本；2、可减小靠近井壁的锥面的半锥角，从而增大外排齿与井壁的接触面积，因而外排齿对井壁的刮切作用较强，钻头保径能力也较强。3、由于齿顶面一头宽、一头窄，当用作牙轮钻头的外排齿，使得齿顶面的宽头面向井壁时，与井壁的接触面积进一步增加大，因而对井壁的刮切作用进一步加强，钻头保径能力也进一步加强。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的正视图。

图2为本实用新型一个实施例的立体图。

图3为图1的俯视图。

图4为图3的D-D局部剖视图。

图5为图3的E-E局部剖视图。

图6为本实用新型一个实施例的未切出楔面时的立体图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

包括有齿柱(1)和齿冠(2)，所述的齿冠由锥形冠基(8) 、齿顶面(3)和对应设置的两个偏楔面(7a、7b)构成；所述的锥形冠基(8)由左、右两个锥角不同的锥面(8b、8a)构成，右锥面(8a)的半锥角(θ1)即锥面(8a)的直线母线(5)与齿柱轴线的夹角为20°，左锥面(8b)的半锥角(θ2)即锥面(8b)的直线母线(6)与齿柱轴线的夹角为35°，左、右两个锥面(8b、8a)各自的直线母线绕齿柱轴线回转的角度为180°，两个锥面上端通过圆弧倒角与齿顶面(3)交接。所述的齿顶面为平面。所述的两个相对齿顶中心平面偏斜的偏楔面(7a、7b)分别由各自的基曲线平移并切割锥形冠基而形成，所述的两条基曲线分别位于过齿柱轴线的两个平面 (P1、P2) 内，所述两个平面(P1、P2)位于过齿柱轴线的齿顶中心平面(P)的两侧与齿顶中心平面分别成夹角β1、β2，两个夹角β1、β2的取值范围均为70°～85°，所述的两条基曲线分别由一直线段(14a、15a)和与其相切的圆弧(14b、15b)组成，且直线段与齿柱轴线的夹角大于左锥面的半锥角θ2，所述的平移是沿两个平面(P1、P2)的法线方向平移。两条基曲线平移切割锥形冠基时，分别切除左、右两个锥面(8b、8a)之间的不光滑过渡区域，将左、右两锥面光滑连接起来；两个偏楔面(7a、7b)与齿顶面的交界处设置有倒角，并且两个偏楔面使齿顶面和齿冠宽度由右端至左端递减收缩。

本实用新型的双锥偏楔齿由硬质合金制成，使用时将齿柱紧密镶嵌到牙轮表面的外排齿孔中用作牙轮钻头的外排齿。 

Claims (8)

1.一种双锥偏楔齿，包括有齿柱和齿冠，所述的齿冠由锥形冠基、齿顶面和对应设置的两个楔面构成，两个楔面上端与齿顶面交汇；其特征在于锥形冠基是由左、右两个锥角不同的锥面构成，且前后对应设置的两个楔面相对齿顶中心平面偏斜，构成两个偏楔面，使齿顶面和齿冠宽度由一端至另一端递减收缩。

2.按权利要求1所述的双锥偏楔齿，其特征在于构成锥形冠基的左、右两个锥面分别由各自的直线母线绕齿柱轴线回转而形成的，左、右两个锥面的半锥角θ2、θ1取值范围均为10°～60°，左锥面的半锥角大于右锥面的半锥角，两个半锥角的差值(θ2-θ1)为5°～20°。

3.按权利要求1或2所述的双锥偏楔齿，其特征在于所述的左、右两个锥面(8b、8a)分别由各自的直线母线绕齿柱轴线回转的角度为170°～190°。

4.按权利要求1或2所述的双锥偏楔齿，其特征在于两个相对齿顶中心平面偏斜的偏楔面分别由各自的基曲线平移并切割锥形冠基而形成，所述的两条基曲线分别位于过齿柱轴线的两个平面内，所述两个平面位于过齿柱轴线的齿顶中心平面的两侧与齿顶中心平面分别成夹角β1、β2，所述的两条基曲线分别由一直线段和与其相切的圆弧组成，且直线段与齿柱轴线的夹角大于左锥面的半锥角θ2。

5.按权利要求4所述的双锥偏楔齿，其特征在于所述的两个平面与齿顶中心平面分别成夹角β1、β2的取值范围均为60°～85°。

6.按权利要求4所述的双锥偏楔齿，其特征在于所述的两个偏楔面对称于齿顶中心平面。

7.按权利要求4所述的双锥偏楔齿，其特征在于所述基曲线的圆弧的另一端与齿顶面相切。

8.按权利要求1或2所述的双锥偏楔齿，其特征在于所述的左、右两个锥面和/或两个偏楔面与齿顶面的交界处设置有倒角。

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