CN208364057U - 一种高强度耐磨钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钻头领域，具体涉及一种高强度耐磨钻头，包括钻头包括焊接为一体的杆部和冠部，所述冠部包括刀翼和水孔；所述刀翼包括四个主刀翼和两个侧刀翼，冠部与杆部连接处设置有一圈凸起，凸起上设置有倒划眼结构，所述倒划眼结构偏向冠部的方向紧靠焊接有复合片，所述复合片的轮廓曲线呈圆弧形，复合片的冠部呈椭圆形，解决了现有技术问题中存在的磨损高、寿命低以及易出现卡钻的技术缺陷。本实用新型提供一种具有耐磨损、寿命高以及不易出现卡钻性能的钻头。

Description

一种高强度耐磨钻头

技术领域

本实用新型涉及钻头领域，具体涉及一种高强度耐磨钻头。

背景技术

在钻探过程和技术链中，钻头一直处于前沿和核心的位置。钻探的本质就是破碎岩石，其他钻探技术，如信息、控制、泥浆等都在为破岩而服务，虽说首推钻头，但不是说要降低其他方面的重要性。钻头复合片切削齿的空间结构参数直接影响钻头的破碎效果，复合片的倾斜角度也为空间结构参数之一，钻头在钻进软地层或中硬地层时表现为钻速高、钻进寿命长等优点；而在中硬研磨性地层和硬地层的钻进过程中，却呈现为磨耗大、使用寿命短的缺陷；当一些特殊情况，例如当出现地下层凹陷时，会出现卡钻的情况，导致工期延迟甚至地面塌陷的严重事故。

实用新型内容

针对现有技术问题中存在的磨损高、寿命低以及易出现卡钻的技术缺陷。本实用新型提供一种新的高强度耐磨钻头，该高强度耐磨钻头具有耐磨损、寿命高以及不易出现卡钻的性能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高强度耐磨钻头，包括钻头，所述钻头包括焊接为一体的杆部和冠部，所述冠部包括刀翼和水孔；所述刀翼包括四个主刀翼和两个侧刀翼，所述主刀翼包括主刀翼A、主刀翼B、主刀翼C和主刀翼D，所述侧刀翼包括侧刀翼A和侧刀翼B，所述冠部顶端按照主刀翼A、主刀翼B、侧刀翼A、主刀翼C、主刀翼D和侧刀翼B均匀排布；主刀翼和侧刀翼的切削面的轮廓呈圆弧形，所述圆弧形至钻头外圆一侧的偏离方向与钻头旋转方向相反；所述刀翼上均匀设置有切削齿，切削齿呈圆柱形，所述切削齿与钻头中心线的角度呈α，α为35°-60°；所述刀翼的侧面设置有保径段，所述保径段上设置有保径齿；所述水孔设置在各刀翼之间的沟槽以及刀翼上，水孔与钻头体中间的水道联通；将侧刀翼设置在两个主刀翼之间，增加了冠部在旋转时的稳定性，减少了由于质量分布不均匀带来的离心力；

所述冠部与杆部连接处设置有一圈凸起，凸起上设置有倒划眼结构，所述倒划眼结构偏向冠部的方向紧靠焊接有复合片，所述复合片的轮廓曲线呈圆弧形，复合片的冠部呈椭圆形，所述复合片刃沟压力角为30°，复合片底部过度圆角的半径为1.4cm。

作为进一步的改进，所述倒划眼结构为尖齿，所述尖齿均向钻头中心线相反方向倾斜，沿反方向设置有效的减少了钻头在地下工作时出现的卡钻情况。

作为进一步的改进，所述复合片的冠部呈椭圆形，圆心到冠部顶端为短半轴，所述短半轴的长度是长半轴的0.4倍，复合片倾角的不同取值会引起钻头上复合片的磨损发生显著变化，将复合片的冠部的轮廓设置为椭圆形，相比于传统的圆柱形来讲，在钻探工作中有效减少了磨损。

作为进一步的改进，所述冠部与杆部的连接过渡处为圆弧形，连接处的圆角半径为钻头中心线半径的1/3，所述杆部为上宽下窄的圆柱结构，杆部与冠部的夹角呈60°-70°，杆部与冠部的连接过渡处保留一个斜面，相比传统的直角的连接处在地下作业时棱角易磨损，斜面减少了摩擦，在钻头高速转动过程中减少了磨损。

作为进一步的改进，所述主刀翼的顶端侧面均设置有倒划眼结构，能够在钻头整体长度不变的情况下增加倒划眼结构的数量，有效的减少了钻头在易缩径井眼的卡钻情况，通过倒划眼结构将钻头上提，不易卡钻。

作为进一步的改进，所述设置在沟槽内的水孔上设置有喷嘴，喷嘴与水孔螺纹连接，喷嘴内依次设置有喷嘴套、密封圈和缓冲垫。

作为进一步的改进，所述钻头的外层喷涂一层合金粉末，增加了钻头的防腐耐磨性能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

效果一，本实用新型中刀翼包括四个主刀翼和两个侧刀翼，在钻头的冠部顶端按照主刀翼A、主刀翼B、侧刀翼A、主刀翼C、主刀翼D和侧刀翼B均匀排布，将侧刀翼设置在两个主刀翼之间，在不增加钻头的整体质量下保证了钻头在高速旋转时冠部的稳定性，使得钻头的整体质量分布均匀，随着角速度的增加，钻头的转速也在增加，力矩基本上呈线性分布，减少了由于质量分布不均匀导致钻头高速旋转时带来的离心力；

效果二，刀翼上均匀设置有切削齿，切削齿呈圆柱形，所述切削齿与钻头中心线的角度呈α，α为35°-60°，切削齿在井底主要存在切削齿绕钻头轴线的旋转运动和切削齿随钻头一起向下的运动，随着切削齿与钻头中心线的角度的增加，刃倾角和有效切削刃长也在增加，而切削面积和切削弧长减小，复合片的磨耗比随着斜镶角的增大而增大，复合片体积磨耗随之减小，在一定程度上增加了钻头的耐磨性；

效果三，冠部与杆部连接处设置有一圈凸起，凸起上设置有倒划眼结构，所述倒划眼结构偏向冠部的方向紧靠焊接有复合片，所述复合片的轮廓曲线呈圆弧形，倒划眼结构为尖齿，所述尖齿均向钻头中心线相反方向倾斜，沿反方向设置有效的减少了钻头在地下工作时出现的卡钻情况，通过倒划眼结构将钻头上提，省力；且将倒划眼与复合片紧靠在一起设置，在卡钻的情况下，复合片能够保护倒划眼结构和保径齿，继续进行作业。

附图说明

图1为钻头的整体结构示意图；

图2为钻头冠部结构示意图；

图3为钻头侧视图；

图4为复合片的结构图；

图中，1-杆部，2-冠部，3-刀翼，4-水孔，5-切削齿，6-保径段，7-保径齿，8-主刀翼A，9-主刀翼B，10-侧刀翼A，11-主刀翼C，12-主刀翼D，13-侧刀翼B，14-水道，15-复合片，16-凸起，17-倒划眼结构。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

实施例

本实施例提供一种高强度耐磨钻头，包括钻头，所述钻头包括焊接为一体的杆部1和冠部2，所述冠部2包括刀翼3和水孔4；所述刀翼3包括四个主刀翼和两个侧刀翼，所述主刀翼包括主刀翼A8、主刀翼B9、主刀翼C11和主刀翼D12，所述侧刀翼包括侧刀翼A10和侧刀翼B13，所述冠部2顶端按照主刀翼A8、主刀翼B9、侧刀翼A10、主刀翼C11、主刀翼D12和侧刀翼B13均匀排布，刀翼与刀翼之间的距离相等，在高速旋转时冠部的稳定性，使得钻头的整体质量分布均匀，随着角速度的增加，钻头的转速也在增加，力矩基本上呈线性分布，减少了由于质量分布不均匀导致钻头高速旋转时带来的离心力；主刀翼和侧刀翼的切削面的轮廓呈圆弧形，所述圆弧形至钻头外圆一侧的偏离方向与钻头旋转方向相反；所述刀翼3上均匀设置有切削齿5，切削齿5呈圆柱形，所述切削齿5与钻头中心线的角度呈α，α为35°-60°，随着切削齿与钻头中心线的角度的增加，刃倾角和有效切削刃长也在增加，而切削面积和切削弧长减小，复合片的磨耗比随着斜镶角的增大而增大，复合片体积磨耗随之减小，在一定程度上增加了钻头的耐磨性，经过试验测试，α为35°-60°时对复合片的磨损较小，切削齿靠近钻头中心位置分布越密集；所述刀翼3的侧面设置有保径段6，所述保径段6上设置有保径齿7；所述水孔4设置在各刀翼3之间的沟槽以及刀翼3上，水孔4与钻头体中间的水道14联通；所述冠部2与杆部1连接处设置有一圈凸起16，凸起16上设置有倒划眼结构17，所述倒划眼结构17为尖齿，所述钻头的外层喷涂一层合金粉末，增加了钻头的防腐耐磨性能，所述尖齿均向钻头中心线相反方向倾斜，沿反方向设置有效的减少了钻头在地下工作时出现的卡钻情况，通过倒划眼结构将钻头上提，省力，所述倒划眼结构17偏向冠部的方向紧靠焊接有复合片15，所述复合片15的轮廓曲线呈圆弧形，复合片15的冠部呈椭圆形，所述复合片15刃沟压力角为30°，复合片15底部过度圆角的半径为1.4cm，所述复合片15的冠部呈椭圆形，圆心到冠部顶端为短半轴，所述短半轴的长度是长半轴的0.4倍，所述主刀翼的顶端侧面均设置有倒划眼结构，将倒划眼与复合片紧靠在一起设置，在卡钻的情况下，复合片能够保护倒划眼结构和保径齿，继续进行作业，随着倾角α增大，复合片边缘所受的摩擦力减小，体积磨耗减小，即复合片寿命延长。

具体的，所述冠部2与杆部1的连接过渡处为圆弧形，连接处的圆角半径为钻头中心线半径的1/3，所述杆部1为上宽下窄的圆柱结构，杆部1与冠部2的夹角呈60°-70°。

具体的，所述设置在沟槽内的水孔4上设置有喷嘴，喷嘴与水孔4螺纹连接，喷嘴内依次设置有喷嘴套、密封圈和缓冲垫。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高强度耐磨钻头，包括钻头，所述钻头包括焊接为一体的杆部(1)和冠部(2)，其特征在于，

所述冠部(2)包括刀翼(3)和水孔(4)；所述刀翼(3)包括四个主刀翼和两个侧刀翼，所述主刀翼包括主刀翼A(8)、主刀翼B(9)、主刀翼C(11)和主刀翼D(12)，所述侧刀翼包括侧刀翼A(10)和侧刀翼B(13)，所述冠部(2)顶端按照主刀翼A(8)、主刀翼B(9)、侧刀翼A(10)、主刀翼C(11)、主刀翼D(12)和侧刀翼B(13)均匀排布；主刀翼和侧刀翼的切削面的轮廓呈圆弧形，所述圆弧形至钻头外圆一侧的偏离方向与钻头旋转方向相反；所述刀翼(3)上均匀设置有切削齿(5)，切削齿(5)呈圆柱形，所述切削齿(5)与钻头中心线的角度呈α，α为35°-60°；所述刀翼(3)的侧面设置有保径段(6)，所述保径段(6)上设置有保径齿(7)；所述水孔(4)设置在各刀翼(3)之间的沟槽以及刀翼(3)上，水孔(4)与钻头体中间的水道(14)联通；

所述冠部(2)与杆部(1)连接处设置有一圈凸起(16)，凸起(16)上设置有倒划眼结构(17)，所述倒划眼结构(17)偏向冠部的方向紧靠焊接有复合片(15)，所述复合片(15)的轮廓曲线呈圆弧形，复合片(15)的冠部呈椭圆形，所述复合片(15)刃沟压力角为30°，复合片(15)底部过度圆角的半径为1.4cm。

2.根据权利要求1所述的高强度耐磨钻头，其特征在于，所述倒划眼结构(17)为尖齿，所述尖齿均向钻头中心线相反方向倾斜。

3.根据权利要求1所述的高强度耐磨钻头，其特征在于，所述复合片(15)的冠部呈椭圆形，圆心到冠部顶端为短半轴，所述短半轴的长度是长半轴的0.4倍。

4.根据权利要求1所述的高强度耐磨钻头，其特征在于，所述冠部(2)与杆部(1)的连接过渡处为圆弧形，连接处的圆角半径为钻头中心线半径的1/3。

5.根据权利要求4所述的高强度耐磨钻头，其特征在于，所述杆部(1)为上宽下窄的圆柱结构。

6.根据权利要求1所述的高强度耐磨钻头，其特征在于，所述主刀翼的顶端侧面均设置有倒划眼结构。

7.根据权利要求1所述的高强度耐磨钻头，其特征在于，所述设置在沟槽内的水孔(4)上设置有喷嘴，喷嘴与水孔(4)螺纹连接，喷嘴内依次设置有喷嘴套、密封圈和缓冲垫。

8.根据权利要求1所述的高强度耐磨钻头，其特征在于，所述钻头的外层喷涂一层合金粉末。