专利名称：用于孕镶钻头的孕镶齿的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于石油、天然气和地质钻井孕镶钻头的孕镶齿，具体涉及一种多曲面齿冠的孕镶齿。
背景技术：
现有的用于孕镶钻头的孕镶齿主要包括齿柱和齿冠两部分，齿柱主要为圆柱，椭圆柱或三棱柱等，齿冠部分大都为单曲面，曲面形状为圆锥面，半球面或平面等。带有上述孕镶齿的孕镶钻头有利于孕镶钻头钻进软硬交错的地层，但冠部为平面的孕镶齿其钻进地层时与地层接触面积较大，因此主动切削作用效果差，在钻进软地层时影响钻头工作效率； 冠部为圆锥面或球面的孕镶齿，虽然减小了齿与地层的接触面积，但是因为锥顶或圆球顶部很快被磨损成平面，缺乏有效的主动切削面，钻头工作效率也会随之快速削弱。另外钻进硬地层时齿冠锥度较大会加快齿的磨损失效，导致钻头体产生热裂纹，从而降低了钻头的使用寿命。
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用于孕镶钻头的孕镶齿，它不仅能够提高钻头钻进软硬夹层时的稳定性，孕镶齿与地层接触点增加1倍，扩宽孕镶钻头的地层适用范围，而且可以增强孕镶钻头的破岩效率，延长齿和钻头的使用寿命。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齿柱1和齿冠2，其不同之处在于所述的齿冠包括两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面3、4，在圆弧面的前端设置有斜切端面7a，所述的斜切端面与齿柱轴线的夹角为5° 35°。按上述方案，所述的两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面由平面5平滑过渡相连，两个圆弧面的曲率半径相等，其取值范围为2. 5 9mm。按上述方案，所述的两个圆弧面的轴线距齿柱轴线距离相等。按上述方案，所述的圆弧面的轴线与齿柱轴线，在经过圆弧面轴线且平行于齿柱轴线的平面内的投影的夹角B4为90° 80°，即圆弧面的轴线与齿柱相交母线的夹角为 90° 80°，形成前后等高或前高后低倾斜的齿冠。按上述方案，所述的斜切端面7a与经过齿柱轴线且平行于外凸圆弧面轴线的平面相垂直。按上述方案，所述的齿柱为圆柱体或椭圆柱体。按上述方案，所述的两个外凸圆弧面与斜切端面7a相交的前端顶点与齿柱轴线的垂直距离Hl为齿柱直径的1/8 3/8。按上述方案，所述的齿柱为椭圆柱体，所述的两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面沿椭圆长半轴方向设置。[0013]按上述方案，所述的两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面后端与球面8a 相交，球面8a与圆弧面前端的斜切端面7a相对应，所述的球面8a与两个圆弧面相交的前端顶点与齿柱轴线的垂直距离H2为齿柱直径的1/9 3/8。本实用新型的有益效果在于1、本实用新型作为孕镶钻头的面齿和保径齿工作时，其两个圆弧面与斜切端面首先进入工作状态，斜切端面相当于切削刃，在钻进相对研磨地层较软地层时，可提高齿的切削效率；2、两圆弧面的顶端面同时参加切削或磨削，增加了孕镶齿与地层的接触面积，有利于提高钻头的工作效率；3、凸起的齿冠部提高了齿的清洁和冷却效果，增加了钻头的布齿密度，提高了切削能力，延长了孕镶齿的使用寿命；4、扩宽了孕镶钻头的适用范围，工作时齿冠部圆弧面和斜切端面首先接触地层，可以在较软的地层起切削作用，提高了孕镶钻头在较软地的钻进效果；当钻进硬地层或研磨性地层时，圆柱面逐渐磨损，孕镶齿与地面的接触面积逐渐增大，增强了齿对地层的研磨破碎作用，使得本实用新型可适用于钻进有夹层的地层；5、齿冠圆弧面后端为球面，可减少齿与地层的接触面积，增强了齿的切削性能，进一步提高了齿的清洁效果。
图1为本实用新型一个实施例的立体图。图2为本实用新型一个实施例的正视图。图3为图2的俯视图。图4为图2的侧视图。图5为图2的A-A局部剖视图.图6为本实用新型第二个实施例的立体图。图7为本实用新型第二个实施例的侧视图。图8是利用本实用新型孕镶齿设计的油用金刚石孕镶钻头示意图。具体实施方法
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。实施例1 如图1-5所示，包括有齿柱1和齿冠2，所述的齿柱为圆柱体，所述的齿冠包括两个平行相交的外凸圆弧面，所述的两个平行相交圆弧面3、4由平面5过渡连接，两个圆弧面的曲率半径相同为3. 4mm，两个圆弧面的弧度均为JI3/5 JI4/5，相对齿轴线对称布设，圆弧面的轴线与齿柱轴线在过圆弧面的轴线且平行于齿柱轴线的平面内的投影的夹角B4为 87°，由此形成前高后低倾斜的齿冠。在圆弧面的前端设置有斜切端面7a，所述的斜切端面 7a与于过齿柱轴线且平行于外凸圆弧面轴线的平面相垂直，所述的斜切端面与齿柱轴线的夹角a为15° ；所述的两个圆弧面与斜切端面相交的前端顶点与齿柱轴线的垂直距离Hl为齿柱直径的2/8。实施例2 如图6-7所示，它与第一个实施例的主要不同在于两个圆弧面轴线与齿柱轴线在过圆弧面轴线且平行于齿柱轴线的平面内的投影的夹角B4为90°，由此形成前后等高的齿冠。两个平行相交的外凸圆弧面后端与球面8a相交，球面与圆弧面前端的斜切端面7a 相对应，球面与两圆弧面相交的前端顶点与齿柱轴线的垂直距离H2为齿柱直径的1/8。其余部分与上一个实施例相同。 本实用新型使用时将其镶装于金刚石孕镶钻头的钻头体6上，齿的斜切端面朝向钻头的旋转切削方向。
权利要求1.一种用于孕镶钻头的孕镶齿，包括齿柱和齿冠，其特征在于所述的齿冠包括两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面，在圆弧面的前端设置有斜切端面，所述的斜切端面与齿柱轴线的夹角a为5° 35°。
2.按权利要求1所述的用于孕镶钻头的孕镶齿，其特征在于所述的两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面由平面平滑过渡相连，两个圆弧面的曲率半径相等，其取值范围为 2. 5 9mmο
3.按权利要求1或2所述的用于孕镶钻头的孕镶齿，其特征在于所述的斜切端面与经过齿柱轴线且平行于外凸圆弧面轴线的平面相垂直。
4.按权利要求1或2所述的用于孕镶钻头的孕镶齿，其特征在于所述的两个圆弧面轴线距齿柱轴线的距离相等。
5.按权利要求4所述的用于孕镶钻头的孕镶齿，其特征在于所述的圆弧面的轴线与齿柱轴线，在经过圆弧面轴线且平行于齿柱轴线的平面内的投影的夹角B4为90° 80°，形成前后等高或前高后低倾斜的齿冠。
6.按权利要求1或2所述的用于孕镶钻头的孕镶齿，其特征在于所述的齿柱为圆柱体或椭圆柱体。
7.按权利要求1所述的用于孕镶钻头的孕镶齿，其特征在于所述的两个外凸圆弧面与斜切端面7a相交的前端顶点与齿柱轴线的垂直距离Hl为齿柱直径的1/8 3/8。
8.按权利要求1或2所述的用于孕镶钻头的孕镶齿，其特征在于所述的两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面后端与球面相交，球面与圆弧面前端的斜切端面相对应， 所述的球面与两个圆弧面相交的前端顶点与齿柱轴线的垂直距离H2为齿柱直径的1/9 3/8。
9.按权利要求1或2所述的用于孕镶钻头的孕镶齿，其特征在于所述的齿柱为椭圆柱体，所述的两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面沿椭圆长半轴方向设置。
专利摘要本实用新型涉及一种用于石油、天然气和地质钻井孕镶钻头的孕镶齿，具体涉及一种多曲面齿冠的孕镶齿。包括齿柱和齿冠，其特征在于所述的齿冠包括两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面，在圆弧面的前端设置有斜切端面，所述的斜切端面与齿柱轴线的夹角a为5°～35°。所述的两个平行相交或基本平行相交的外凸圆弧面由平面5平滑过渡相连，两个圆弧面的曲率半径相等，其取值范围为2.5～9mm。本实用新型不仅能够提高钻头钻进软硬夹层时的稳定性，孕镶齿与地层接触点增加1倍，扩宽孕镶钻头的地层适用范围，而且可以增强孕镶钻头的破岩效率，延长齿和钻头的使用寿命。
文档编号E21B10/46GK202000903SQ201120034818
公开日2011年10月5日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者宋满华, 郭国忠, 韩秀明 申请人:江汉石油钻头股份有限公司