CN211287529U - 一种新型凸脊形切削齿 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型凸脊形切削齿，包括齿柱和齿冠，所述齿冠由柱形冠基和对应设置的两个偏斜面以及齿顶面组成，两个偏斜面由两个面从齿冠下部两侧向内倾斜延伸至上端与齿顶面交汇而成，所述齿顶面与齿冠底面呈一定夹角布置，构成凸脊形结构，齿顶面两侧与齿冠外周的交汇处分别形成上切削刃和下切削刃。由于齿顶面两侧与齿冠外周的交汇处分别形成上切削刃和下切削刃，当以下切削刃处作为切削刃切削地层，因其具有自带后倾的角度，攻击性减弱，其抗崩能力大大提高，当以上切削刃处作为切削刃切削地层，因其具有自带前倾的角度，攻击性增强，实践中，根据具体工况进行选择布置，有利于提高切削齿使用寿命。

Description

一种新型凸脊形切削齿

技术领域

本实用新型涉及应用于石油和天然气钻井技术领域中的切削齿，尤其涉及一种新型凸脊形切削齿。

背景技术

在近年来的石油和天然气资源的勘探开发中，深井钻井和超深井成为提高油气资源开发的主力，在这样的油气钻井中，常常会遇到硬地层和夹层地层，而且随着井深增加，钻井成本越来越高，因此提高硬地层和夹层地层的钻井速度，成为缩短钻井周期和降低钻井成本的重要途径和方法。人们知道，在软到中等硬度地层钻井中，首选PDC钻头钻井已成为石油钻井工业的行为标准；然而，在钻井实践，钻头在任何地层钻井都会产生的震动，而钻遇硬地层和夹层地层，钻头发生的震动更为严重，会产生钻头“回旋”，会造成PDC钻头严重的早期磨损，会加速钻头的钝化和钻头失效；更换钻头会增加起、下钻作业时间，会增加钻井成本。

已有的钻头设计方案，常规的圆齿钻头虽然具有一定的抗冲击能力，但是其提速效果已经有限，而往往只能增加钻压来提高机械钻速，但这种方式会加速钻头的磨损和钻头变钝的速度，会增加使用钻头的数量；因此人们已经提出尖形齿来提高钻头的吃入地层的能力，进而提高钻头的破岩效率，但是尖形齿虽然有提高吃入地层的能力，但是其结构不如圆齿抗崩和耐磨；随后又有人提出脊形齿，脊形齿虽然可以提高钻头的抗崩性能，还一定程度上提高了钻头吃入地层的能力，但是其吃入地层的能力仍然不如尖形齿。

因此，提出一种新型凸脊形切削齿，即具有脊形齿抗崩能力强的特点，又进一步增加齿形的攻击性。将凸脊形切削齿按照不同策略和方法安装在钻头上，可以提高钻头的机械钻速，增加钻头抗研磨能力和工作寿命。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能提高抗崩能力及攻击性的新型凸脊形切削齿。

本实用新型所采用的技术方案为：一种新型凸脊形切削齿，包括齿柱和齿冠，其特征在于：所述齿冠由柱形冠基和对应设置的两个偏斜面以及齿顶面组成，两个偏斜面由两个面从齿冠下部两侧向内倾斜延伸至上端与齿顶面交汇而成，所述两偏斜面由齿冠的一侧向另一侧倾斜，使得所述齿顶面与齿冠底面呈一定夹角布置，构成凸脊形结构。

按上述技术方案，所述齿顶面为等宽的宽度。

按上述技术方案，所述齿顶面可以为平面或凸弧面或凹弧面或锯齿面或波浪面。

按上述技术方案，所述齿顶面高于偏斜面的距离为0～8mm，凸弧面状的齿顶面的半径为0～6mm，齿顶面的宽度为0～8mm。

按上述技术方案，所述齿顶面与柱形冠基轴线形成的夹角为70～89°。

按上述技术方案，所述偏斜面为平面、向内凹的弧形曲面或向外凸的弧形曲面。

按上述技术方案，所述齿顶面的中心与所述齿冠的端部表面中心重合或不重合，所述齿顶面的中心离所述齿冠的端部表面中心0～5mm。

按上述技术方案，所述新型凸脊形切削齿为聚晶金刚石复合片或由多晶超研磨材料制造的复合片。

按上述技术方案，所述齿柱径向截面为圆形或椭圆形。

本实用新型所取得的有益效果为：1、凸脊形切削齿较常规圆形切削齿，可以提高钻头切削齿抗冲击和抗研磨的能力。2、由于凸脊形切削齿破岩时对地层产生了预破碎，有效切开地层和岩屑，在钻遇硬地层和夹层地层时，有效释放地层应力，降低了钻头破岩的难度，提高钻头对地层的适应性。3、由于凸脊形切削齿的凸脊设置在一个斜面上，且齿顶面两侧与齿冠外周的交汇处分别形成上切削刃和下切削刃，当以下切削刃处作为切削刃切削地层，因其具有自带后倾的角度，攻击性减弱，其抗崩能力大大提高，当以上切削刃处作为切削刃切削地层，因其具有自带前倾的角度，攻击性增强，实践中，根据具体工况进行选择布置，有利于提高切削齿使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的凸脊形切削齿示意图。

图2为本实用新型实施例提供的凸脊形切削齿所在斜面与齿柱轴线的夹角示意图。

图3为本实用新型实施例提供的凸脊形切削齿的齿顶圆宽度和倒圆示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实施例提供了如图1所示，本实施例提供了一种新型凸脊形切削齿，包括齿柱1和齿冠4，其中，齿柱1径向截面可以为圆形或椭圆形，本实施例以为圆形进行示意说明。所述齿冠4由柱形冠基和对应设置的两个偏斜面3a和3b以及齿顶面2组成，两个偏斜面3a和3b由两个面从齿冠下部两侧向内倾斜延伸至上端与齿顶面2交汇而成，所述两偏斜面由齿冠的一侧向另一侧倾斜，使得所述齿顶面与齿冠底面呈一定夹角布置，构成凸脊形结构。其中齿顶面两侧与齿冠4外周的交汇处分别形成上切削刃5a和下切削刃5b，当以下切削刃5b处作为切削刃切削地层，因其具有自带后倾的角度，攻击性减弱，其抗崩能力大大提高，当以上切削刃5a处作为切削刃切削地层，因其具有自带前倾的角度，攻击性增强，实践中，根据具体工况进行选择布置，有利于提高切削齿使用寿命。

本实施例中，所述齿顶面2为等宽的宽度，其可以为平面或凸弧面或凹弧面或锯齿面或波浪面，本实施例图中以为凸弧面为例进行说明，如图2、3所示，齿顶面宽度D为2mm，齿顶面倒圆R为4mm，齿顶面的中心线与圆柱体轴线的夹角α为82°，高度H为4mm。

本实施例中，所述偏斜面3a和3b可以为对称结构也可以为不对称结构，其形状可以为平面、向内凹的弧形曲面或向外凸的弧形曲面，同样的，所述齿顶面2的中心与所述齿冠4的端部表面中心重合或不重合，具体设计可以根据实际工况进行选择。本实施例以偏斜面3a和3b为对称的平面为例进行说明。

本实施例的新型凸脊形切削齿为聚晶金刚石复合片或由多晶超研磨材料制造的复合片。

上述实施例只是本实用新型的部分较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (8)

1.一种新型凸脊形切削齿，包括齿柱和齿冠，其特征在于：所述齿冠由柱形冠基和对应设置的两个偏斜面以及齿顶面组成，两个偏斜面由两个面从齿冠下部两侧向内倾斜延伸至上端与齿顶面交汇而成，所述两偏斜面由齿冠的一侧向另一侧倾斜，使得所述齿顶面与齿冠底面呈一定夹角布置，构成凸脊形结构，齿顶面两侧与齿冠外周的交汇处分别形成上切削刃和下切削刃，所述齿顶面为等宽的宽度。

2.根据权利要求1所述的新型凸脊形切削齿，其特征在于：所述齿顶面可以为平面或凸弧面或凹弧面或锯齿面或波浪面。

3.根据权利要求1所述的新型凸脊形切削齿，其特征在于：所述齿顶面高于偏斜面的距离为0～8mm，凸弧面状的齿顶面半径为0～6mm，齿顶面的宽度为0～8mm。

4.根据权利要求1所述的新型凸脊形切削齿，其特征在于：所述齿顶面的中心线与柱形冠基轴线形成的夹角为70～89°。

5.根据权利要求1所述的新型凸脊形切削齿，其特征在于：所述偏斜面为平面、向内凹的弧形曲面或向外凸的弧形曲面。

6.根据权利要求1所述的新型凸脊形切削齿，其特征在于：所述齿顶面的中心与所述齿冠的端部表面中心重合或不重合，所述齿顶面的中心离所述齿冠的端部表面中心0～5mm。

7.根据权利要求1所述的新型凸脊形切削齿，其特征在于：所述新型凸脊形切削齿为聚晶金刚石复合片或由多晶超研磨材料制造的复合片。

8.根据权利要求1所述的新型凸脊形切削齿，其特征在于：所述齿柱径向截面为圆形或椭圆形。

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