四刀翼聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及油田鉆探工具領(lǐng)域，具體涉及四刀翼聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭。
【背景技術(shù)】
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[0002]聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭由鋼制胎體、碳化鎢燒結(jié)層和排布在碳化鎢燒結(jié)層上的金剛石復(fù)合片組成，金剛石復(fù)合片在鉆頭冠部的布齒及齒的密度直接影響鉆頭的性能，由于鉆頭在整個(gè)直徑上的線速度不同，各直徑上的刀齒的受力也不盡相同，每個(gè)刀齒所處的工作位置不同，受力的方向沖擊振動(dòng)，各刀齒受力的合力向心力不強(qiáng)也會(huì)使得整個(gè)鉆頭容易產(chǎn)生渦動(dòng)，鉆頭的保徑面如果對(duì)井壁產(chǎn)生切削作用，會(huì)破壞井壁使鉆頭產(chǎn)生水平位移，刀翼和刀翼之間的排泥槽布置不當(dāng)也是導(dǎo)致排泥不暢，形成鉆頭泥包的主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]為了克服【背景技術(shù)】中的不足，本發(fā)明提出四刀翼聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭解決上述問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:四刀翼聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，包括鉆頭本體，鉆頭本體的半圓球狀的鉆頭冠部上延伸出均勻分布的兩個(gè)主刀翼和兩個(gè)副刀翼，兩個(gè)主刀翼和兩個(gè)副刀翼切削面的輪廓均為圓弧形，該圓弧一側(cè)頂點(diǎn)與鉆頭本體的中心線相切，該圓弧至鉆頭外圓一側(cè)的偏離方向與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向相反，兩個(gè)主刀翼和兩個(gè)副刀翼背面的走向與形狀與切削面相似;布齒方面，整個(gè)刀翼的布齒原則是，越靠近鉆頭中心位置，切削齒布置的越少，越靠近鉆頭邊緣位置布齒越多，其中，切削齒分為兩部分，第一排為掘進(jìn)齒，第二、第三排為犁進(jìn)齒，各排切削齒間隔分布;其中，掘進(jìn)齒頂部呈尖頂狀聚晶金剛石復(fù)合片結(jié)構(gòu)，所述的尖頂狀，其頂部向鉆頭中心一側(cè)傾斜，掘進(jìn)齒的尖頂狀與鉆頭中心線內(nèi)側(cè)形成內(nèi)傾角c，掘進(jìn)齒的尖頂狀與鉆頭中心線外側(cè)形成外傾角d，掘進(jìn)齒的外傾角所延伸的切削面為圓弧狀結(jié)構(gòu)，犁進(jìn)齒為圓片狀聚晶金剛石復(fù)合片；
[0005]上述方案中由掘進(jìn)齒和犁進(jìn)齒組成的切削面與鉆頭中心線之間呈頂角b，由擴(kuò)孔齒形成的切削面與鉆頭中心線之間呈傾角a，由穩(wěn)定齒組成的切削面為圓環(huán)狀外形，擴(kuò)孔齒為圓片狀聚晶金剛石復(fù)合片，穩(wěn)定齒為條形聚晶金剛石復(fù)合片豎向圓周布置。主刀翼和副刀翼正面均設(shè)有噴嘴。掘進(jìn)齒的頂角為圓角狀結(jié)構(gòu)，掘進(jìn)齒的內(nèi)傾角c和外傾角d的范圍取決于:當(dāng)掘進(jìn)齒受到地層壓力時(shí)，作用于內(nèi)傾角c面上和外傾角d面上的徑向分項(xiàng)力的合力指向鉆頭中心，作用于內(nèi)傾角c和外傾角d面上的軸向力均位于掘進(jìn)齒的根部，所述的頂角b的范圍在135?155°之間，所述的傾角a的范圍在8?11°之間。
[0006]所述的穩(wěn)定齒為條形，其外側(cè)為圓弧面，穩(wěn)定齒的圓弧面與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)的鉆頭名義直徑之間的切線之間呈夾角e布置，穩(wěn)定齒的圓弧另一側(cè)尾部所形成的外圓半徑大于鉆頭名義直徑一個(gè)尺寸f，其中，夾角e的范圍在10?15°之間，尺寸f的范圍在0?2_之間。
[0007]本發(fā)明具有如下有益效果:通過(guò)刀翼的弧形設(shè)計(jì)、掘進(jìn)齒的齒形設(shè)計(jì)和各切削齒的布置，使得該鉆頭在鉆進(jìn)時(shí)主動(dòng)排肩，降低了切削齒的工作溫度，改善切削齒的工作條件不易產(chǎn)生泥包現(xiàn)象，掘進(jìn)齒的齒形設(shè)計(jì)提高了鉆頭的破碎能力且提高了鉆頭的向心力，提高鉆進(jìn)質(zhì)量，同時(shí)各切削齒受力均衡，提高鉆頭使用壽命，主動(dòng)式導(dǎo)向的穩(wěn)定齒的布置使得鉆頭導(dǎo)向性良好，提高了鉆頭的防渦動(dòng)性能，同時(shí)可以修復(fù)壓實(shí)井壁，提高鉆井質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
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[0008]附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]附圖2是附圖1的局部立面圖；
[0010]附圖3是附圖2的A-A面剖面圖；
[0011]附圖4是附圖3的局部放大圖；
[0012]附圖5是本發(fā)明中掘進(jìn)齒的正視圖；
[0013]附圖6是本發(fā)明中掘進(jìn)齒的受力圖。
[0014]圖中1-鉆頭本體，2_主刀翼，3_穩(wěn)定齒，4_擴(kuò)孔齒，5_傾角a，6_犁進(jìn)齒，7_掘進(jìn)齒，8-頂角b，9-噴嘴，10-夾角e，11-尺寸f，12-鉆頭名義直徑，13-內(nèi)傾角c，14-外傾角d，15-副刀翼。
【具體實(shí)施方式】
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[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0016]由圖1結(jié)合圖2?圖6所示，四刀翼聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，包括鉆頭本體1，鉆頭本體1的半圓球狀的鉆頭冠部上延伸出均勻分布的兩個(gè)主刀翼2和兩個(gè)副刀翼15，兩個(gè)主刀翼2和兩個(gè)副刀翼15切削面的輪廓均為圓弧形，該圓弧一側(cè)頂點(diǎn)與鉆頭本體1的中心線相切，該圓弧至鉆頭外圓一側(cè)的偏離方向與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向相反，兩個(gè)主刀翼2和兩個(gè)副刀翼15背面的走向與形狀與切削面相似;布齒方面，整個(gè)刀翼2、15的布齒原則是，越靠近鉆頭中心位置，切削齒布置的越少，越靠近鉆頭邊緣位置布齒越多，其中，切削齒分為兩部分，第一排為掘進(jìn)齒7，第二、第三排為犁進(jìn)齒6，各排切削齒間隔分布;其中，掘進(jìn)齒7頂部呈尖頂狀聚晶金剛石復(fù)合片結(jié)構(gòu)，所述的尖頂狀，其頂部向鉆頭中心一側(cè)傾斜，掘進(jìn)齒7的尖頂狀與鉆頭中心線內(nèi)側(cè)形成內(nèi)傾角cl3，掘進(jìn)齒7的尖頂狀與鉆頭中心線外側(cè)形成外傾角dl4，掘進(jìn)齒7的外傾角所延伸的切削面為圓弧狀結(jié)構(gòu)，犁進(jìn)齒6為圓片狀聚晶金剛石復(fù)合片；
[0017]由掘進(jìn)齒7和犁進(jìn)齒6組成的切削面與鉆頭中心線之間呈頂角b8，由擴(kuò)孔齒4形成的切削面與鉆頭中心線之間呈傾角a5，由穩(wěn)定齒3組成的切削面為圓環(huán)狀外形，擴(kuò)孔齒4為圓片狀聚晶金剛石復(fù)合片，穩(wěn)定齒3為條形聚晶金剛石復(fù)合片豎向圓周布置。主刀翼2和副刀翼15正面均設(shè)有噴嘴9。掘進(jìn)齒7的頂角為圓角狀結(jié)構(gòu)，掘進(jìn)齒7的內(nèi)傾角cl3和外傾角dl4的范圍取決于:當(dāng)掘進(jìn)齒7受到地層壓力時(shí)，作用于內(nèi)傾角cl3面上和外傾角dl4面上的徑向分項(xiàng)力的合力指向鉆頭中心，作用于內(nèi)傾角cl3和外傾角dl4面上的軸向力均位于掘進(jìn)齒的根部，所述的頂角b(8)為整個(gè)鉆頭的切削角，根據(jù)不同的地層，頂角b(8)的范圍在135?155