四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭的製作方法

2023-10-04 17:06:04 2

四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭的製作方法
【專利摘要】本實用新型提出四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭。鑽頭本體的半圓球狀的鑽頭冠部上延伸出四個均勻分布的刀翼，每個刀翼由大、小聚晶金剛石複合片和尖形聚晶金剛石複合片組成保徑刃、擴孔刃和切削刃。由於設置了尖形齒和圓形金剛石片的前後組合布置，尖形齒在起破碎巖石的作用，圓形金剛石片在巖石破碎的上進行切削，使得切削平穩，刀齒工作條件大為改善，在尖形齒磨損的情況下，圓形金剛石片同樣可以進行切削任務，提高鑽頭的使用壽命，保證鑽進速度和質量，擴孔刃的設計還可以提高鑽進的對心度，保證各個聚晶金剛石複合片的磨損程度一致，綜上所述，該鑽頭具有提高鑽頭使用壽命，對心性能好，軟硬地層適應性好的特點，有利推廣使用。
【專利說明】四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及油田鑽探工具領域，具體涉及四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭。

【背景技術】
[0002]聚晶金剛石複合片鑽頭由鋼製胎體、碳化鎢燒結層和排布在碳化鎢燒結層上的金剛石複合片組成，金剛石複合片在鑽頭冠部的布齒及齒的密度直徑影響鑽頭的性能，一般規律是低密度多刀翼布齒，低密度布齒主要用於油田比較堅硬的地層中，適合這樣地層的金剛石鑽頭一般為五刀翼以上35-40個刀齒，由於刀翼多，阻力大，在鬆軟地層中鑽進速度慢，在低密度布齒在遇到地下3400米以下的堅硬地層時鑽進仍然存在布齒密度不夠鑽進速度慢，單只鑽頭使用壽命低的問題。


【發明內容】

[0003]為了克服【背景技術】中的不足，本實用新型提出四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭解決上述問題。
[0004]本實用新型的技術方案是:四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭包括鑽頭本體，鑽頭本體的半圓球狀的鑽頭冠部上延伸出四個均勻分布的刀翼，每個刀翼由三個大、五個小聚晶金剛石複合片和五個尖形聚晶金剛石複合片組成，其中由三個小聚晶金剛石複合片組成保徑刃，由三個個小聚晶金剛石複合片組成擴孔刃，其中一個小聚晶金剛石複合片為保徑刃和擴孔刃共用，由三個大聚晶金剛石複合片和五個尖形聚晶金剛石複合片組成切削刃；保徑刃的聚晶金剛石複合片外圓輪廓為圓柱型，其外圓尺寸為鑽頭公稱直徑，擴孔刃的聚晶金剛石複合片組成的輪廓為圓錐形，其錐度母線與保徑刃的角度a呈8?10°角，切削刃的聚晶金剛石複合片組成的外輪廓與鑽頭中心線的角度b呈43?46°角；在每個擴孔刃與切削刃交叉部位的內側設有一個可更換的噴嘴，每個切削刃部位的內側設有一個可更換的噴嘴。
[0005]上述方案中的由三個大聚晶金剛石複合片和五個尖形聚晶金剛石複合片組成切削刃，五個尖形聚晶金剛石複合片設在前排，三個大聚晶金剛石複合片設在後排且處在在尖形聚晶金剛石複合片間隔位置。所述的尖形聚晶金剛石複合片，下半部為圓柱形，上半部為尖角，尖角的頂部打磨成圓角。所述的尖形聚晶金剛石複合片，其圓角頂部在鑽頭冠部伸出的高度與大聚晶金剛石複合片伸出的高度相等。
[0006]本實用新型具有如下有益效果:四刀翼大密度布齒的結構使得刀翼在鑽進的過程中鑽進速度快且排泥順暢，其中，切削刃在地層中起到主要的切削任務，在地層硬度不高的時候，切削鑽進主要是大聚晶金剛石複合片起作用，由於擴孔刃的錐度很小，擴孔刃的小聚晶金剛石複合片起輔助作用，鑽進速度快且穩定，在地層硬度很高時，鑽進速度下降，所有的聚晶金剛石複合片均起到各自的切削、擴孔和保徑的作用，提高聚晶金剛石複合片的使用率，同時由於設置了尖形齒和圓形金剛石片的前後組合布置，尖形齒在切削時主要起到破碎巖石的作用，跟進的圓形金剛石片在巖石破碎的基礎上進行切削，使得切削平穩，刀齒工作條件大為改善，同時，在尖形齒磨損的情況下，圓形金剛石片同樣可以進行切削任務，相當於兩倍提高鑽頭的使用壽命，保證鑽進速度和質量，擴孔刃的設計還可以提高鑽進的對心度，也保證了各個聚晶金剛石複合片的磨損程度一致，延長鑽頭使用壽命，綜上所述，該鑽頭具有提高鑽頭使用壽命，對心性能好，軟硬地層適應性好的特點，有利推廣使用。
[0007]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0008]附圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0009]附圖2是附圖1的局部立面圖；
[0010]附圖3是尖形聚晶金剛石複合片的正視圖。
[0011]圖中1-鑽頭本體，2-噴嘴，3-刀翼，4-小聚晶金剛石複合片，5-保徑刃，6-角度a，7-擴孔刃，8-大聚晶金剛石複合片，9-尖形聚晶金剛石複合片，10-切削刃，11-角度b，12-圓角。
[0012]【具體實施方式】:
[0013]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0014]由圖1結合圖2、圖3所示，四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭，包括鑽頭本體1，鑽頭本體I的半圓球狀的鑽頭冠部上延伸出四個均勻分布的刀翼3，每個刀翼3由三個大、五個小聚晶金剛石複合片8、4和五個尖形聚晶金剛石複合片9組成，其中由三個小聚晶金剛石複合片4組成保徑刃5，由三個小聚晶金剛石複合片4組成擴孔刃7，其中一個小聚晶金剛石複合片4為保徑刃5和擴孔刃7共用，由三個大聚晶金剛石複合片8和五個尖形聚晶金剛石複合片9組成切削刃10 ；
[0015]保徑刃5的聚晶金剛石複合片外圓輪廓為圓柱型，其外圓尺寸為鑽頭公稱直徑，擴孔刃7的聚晶金剛石複合片組成的輪廓為圓錐形，其錐度母線與保徑刃5的角度a6呈8?10°角，小角度的擴孔刃有利於對巖層進行有序切割擴孔，切削刃10的聚晶金剛石複合片組成的外輪廓與鑽頭中心線的角度bll呈43?46°角；
[0016]在每個擴孔刃7與切削刃10交叉部位的內側設有一個可更換的噴嘴2，每個切削刃10部位的內側設有一個可更換的噴嘴2。
[0017]所述的由三個大聚晶金剛石複合片8和五個尖形聚晶金剛石複合片9組成切削刃10，五個尖形聚晶金剛石複合片9設在前排，三個大聚晶金剛石複合片8設在後排且處在在尖形聚晶金剛石複合片9間隔位置，在前排尖形金剛石片將巖層破碎後，後排圓形金剛石片對巖層進行切割。
[0018]所述的尖形聚晶金剛石複合片9，下半部為圓柱形，上半部為尖角，尖角的頂部打磨成圓角12,有利於延長金剛石片的使用壽命。
[0019]所述的尖形聚晶金剛石複合片9，其圓角頂部在鑽頭冠部伸出的高度與大聚晶金剛石複合片8伸出的高度相等，使得尖形金剛石片和圓形金剛石片均勻受力和磨損。
[0020]四刀翼大密度布齒的結構使得刀翼在鑽進的過程中鑽進速度快且排泥順暢，其中，切削刃在地層中起到主要的切削任務，在地層硬度不高的時候，切削鑽進主要是大聚晶金剛石複合片起作用，由於擴孔刃的錐度很小，擴孔刃的小聚晶金剛石複合片起輔助作用，鑽進速度快且穩定，在地層硬度很高時，鑽進速度下降，所有的聚晶金剛石複合片均起到各自的切削、擴孔和保徑的作用，提高聚晶金剛石複合片的使用率，同時由於設置了尖形齒和圓形金剛石片的前後組合布置，尖形齒在切削時主要起到破碎巖石的作用，跟進的圓形金剛石片在巖石破碎的基礎上進行切削，使得切削平穩，刀齒工作條件大為改善，同時，在尖形齒磨損的情況下，圓形金剛石片同樣可以進行切削任務，相當於兩倍提高鑽頭的使用壽命，保證鑽進速度和質量，擴孔刃的設計還可以提高鑽進的對心度，也保證了各個聚晶金剛石複合片的磨損程度一致，延長鑽頭使用壽命，綜上所述，該鑽頭具有提高鑽頭使用壽命，對心性能好，軟硬地層適應性好的特點，有利推廣使用。
【權利要求】
1.一種四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭，包括鑽頭本體(1)，其特徵在於:鑽頭本體(I)的半圓球狀的鑽頭冠部上延伸出四個均勻分布的刀翼(3)，每個刀翼(3)由三個大、五個小聚晶金剛石複合片(8、4)和五個尖形聚晶金剛石複合片(9)組成，其中由三個小聚晶金剛石複合片⑷組成保徑刃(5)，由三個小聚晶金剛石複合片⑷組成擴孔刃(7)，其中一個小聚晶金剛石複合片(4)為保徑刃(5)和擴孔刃(7)共用，由三個大聚晶金剛石複合片(8)和五個尖形聚晶金剛石複合片(9)組成切削刃(10)； 保徑刃(5)的聚晶金剛石複合片外圓輪廓為圓柱型，其外圓尺寸為鑽頭公稱直徑，擴孔刃(7)的聚晶金剛石複合片組成的輪廓為圓錐形，其錐度母線與保徑刃(5)的角度a(6)呈8?10°角，切削刃(10)的聚晶金剛石複合片組成的外輪廓與鑽頭中心線的角度b(ll)呈43?46°角； 在每個擴孔刃(7)與切削刃(10)交叉部位的內側設有一個可更換的噴嘴(2)，每個切削刃(10)部位的內側設有一個可更換的噴嘴(2)。
2.根據權利要求1所述的四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭，其特徵在於:所述的由三個大聚晶金剛石複合片(8)和五個尖形聚晶金剛石複合片(9)組成切削刃(10)，五個尖形聚晶金剛石複合片(9)設在前排，三個大聚晶金剛石複合片(8)設在後排且處在在尖形聚晶金剛石複合片(9)間隔位置。
3.根據權利要求2所述的四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭，其特徵在於:所述的尖形聚晶金剛石複合片(9)，下半部為圓柱形，上半部為尖角，尖角的頂部打磨成圓角(12)。
4.根據權利要求3所述的四刀翼組合齒聚晶金剛石複合片鑽頭，其特徵在於:所述的尖形聚晶金剛石複合片(9)，其圓角頂部在鑽頭冠部伸出的高度與大聚晶金剛石複合片(8)伸出的高度相等。
【文檔編號】E21B10/26GK203961798SQ201420425371
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】王耀堂, 張楠楠 申請人:大慶天瑞機械製造有限公司