一种锥形齿钢齿牙轮钻头.pdf

一种锥形齿钢齿牙轮钻头，属于牙轮钻头切削齿结构的设计和制造技术领域，包括牙轮齿圈、齿槽，牙轮齿圈上设置有正四棱锥形齿，齿顶平面是正方形结构，设计了一种具有正四棱锥形的切削齿和抗冲击且耐磨的具有正四棱锥形齿的钢齿钻头牙轮，解决了现有技术的楔形齿在遇到较为坚硬的地层时，井底覆盖系数小、破岩效率低等问题，本发明由于齿圈沿牙轮外锥母线上的宽度减小，可以在牙轮上布置更多的齿排，而且齿顶面积较小，更容易吃入地层，因此，能有效地破碎井底岩石，有利于钻压的均匀分配，具有破岩效率高和避免钻头泥包等优点。

1、  一种锥形齿钢齿牙轮钻头，包括牙轮齿圈、齿槽，其特征在于：在所述牙轮齿圈上设置有正四棱锥形齿。

2、  根据权利要求1所述的锥形齿钢齿牙轮钻头，其特征在于：所述正四棱锥形齿的根部横截面和齿顶平面为正方形结构。

3、  根据权利要求1所述的锥形齿钢齿牙轮钻头，其特征在于：所述正四棱锥形齿从根部横截面到齿顶平面的面积是从大到小渐变的横截面构成。

4、  根据权利要求1所述的锥形齿钢齿牙轮钻头，其特征在于：所述正四棱锥形齿的根部横截面积大于齿顶平面面积。

5、  根据权利要求1所述的锥形齿钢齿牙轮钻头，其特征在于：所述正四棱锥形齿可以是近似正四棱锥形齿，其横截面的短边与长边的比值不小于0.75。

6、  根据权利要求1所述的锥形齿钢齿牙轮钻头，其特征在于：所述正四棱锥形齿可以用于牙轮上的一个齿圈，也可以用于牙轮上的全部齿圈。

7、  根据权利要求1所述的锥形齿钢齿牙轮钻头，其特征在于：在所述正四棱锥形齿的各棱锥面和齿顶平面堆焊有耐磨合金。

一种锥形齿钢齿牙轮钻头
技术领域：一种锥形齿钢齿牙轮钻头，用于石油、天然气和地质钻井，属于牙轮钻头切削齿结构的设计和制造技术领域。
背景技术：在现有技术中常规的钢齿牙轮钻头只有楔形齿的结构，其根部的横截面和齿顶平面均为长方形，在软地层中具有较好的破岩能力，但在实际勘探过程中，每一口井的地质情况和岩石类型都有一定差异，只有针对不同地层的岩石性质，选择相应形状的切削齿，才能获得较高的破岩效率。现有技术的缺点是：虽然楔形齿钢齿钻头具有较强的破岩能力，但在遇到较为坚硬的地层时，由于齿顶面积较大，吃入地层深度较浅，而且井底覆盖系数小，因此，影响了钻进速度。
发明内容：本发明的目的是针对现有技术的局限性，按照钢齿牙轮钻头切削齿横截面的长边与短边基本相等的原则，设计了一种具有正四棱锥形的切削齿和抗冲击且耐磨的具有正四棱锥形齿的钢齿牙轮钻头。
本发明提出的技术方案为：包括有牙轮齿槽2、齿圈3，其特征在于：在所述牙轮齿圈3上设置有正四棱锥形齿1；
所述正四棱锥形齿1的根部横截面和齿顶平面为正方形结构；
所述正四棱锥形齿1从根部横截面到齿顶平面的面积是从大到小渐变的横截面构成；
所述正四棱锥形齿1的根部横截面积大于齿顶平面面积；
所述正四棱锥形齿1也可以是近似正四棱锥形齿，正四棱锥形齿的横截面的短边与长边的比值不小于0.75；
所述正四棱锥形齿1可以用于牙轮上的一个齿圈，也可以用于牙轮上的全部齿圈；
在所述正四棱锥形齿1的各棱锥面和齿顶平面堆焊有耐磨合金，可以提高牙齿的耐磨性和使用寿命。
本发明的有益效果是：由于齿圈沿牙轮外锥母线上的宽度减小，可以在牙轮上布置更多的齿排，钻头牙齿上的钻压分布更均匀，井底覆盖系数增大，能更有效地破碎井底岩石，从而减少重复破碎，减小钻头振动，并避免偏心钻进，使钻头钻进更快、更平稳；同时由于齿宽减小，齿排间距增大，使钻头排屑更通畅，避免钻头泥包，获得更快的机械钻速。
附图说明：
图1为本发明一个牙轮的俯视结构示意图。
图2为本发明一颗正四棱锥形齿的放大示意图。
具体实施方式：下面结合视图给出本发明的实施例：以设置有三个齿圈的牙轮为例，本发明包括包括牙轮齿槽2、齿圈3，在每个齿圈3上设置有正四棱锥形齿1，正四棱锥形齿1的根部横截面和齿顶平面为正方形结构，正四棱锥形齿1横截面的短边与长边的比值不小于0.75，正四棱锥形齿1从根部横截面到齿顶平面的面积是从大到小渐变的横截面构成，正四棱锥形齿1的根部横截面积大于齿顶平面面积，为了提高正四棱锥形齿1的耐磨性和使用寿命，在正四棱锥形齿1的各棱锥面和齿顶平面堆焊有耐磨合金；
制造时，先在牙轮的外锥面上车加工出齿槽2和牙轮齿圈3，然后在牙轮齿圈3上铣出正四棱锥形齿1，在正四棱锥形齿1的任一截面上，短边与长边的比值不小于0.75，正四棱锥形齿1的根部横截面部大于齿顶平面，在同一齿圈上的正四棱锥形齿1之间的距离可以按等距离设置，也可以按不等距离设置；在上述加工完成后的正四棱锥形齿1的各棱锥面和齿顶平面上堆焊耐磨材料，这样可以提高正四棱锥形齿1的耐磨性和使用寿命。
在实际钻井过程中，当钻头在井底工作时，由于齿圈沿牙轮外锥母线上的宽度减小，可以在牙轮上布置更多的齿排，钻头牙齿上的钻压分布更均匀，井底覆盖系数增大，因此能更有效地破碎井底的岩石，使钻进更快、更平稳，也可以减小钻头的振动和磨损。