一種旋轉(zhuǎn)齒鉆頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，包括接頭、基體、刀翼和切削齒，切削齒設(shè)于刀翼的刀面上，以鉆頭使用時(shí)的前進(jìn)方向?yàn)榍胺剑兑碛汕安康睹孀羁拷w前端端面中心位置開始到后部刀面依次設(shè)有內(nèi)錐部、鼻部和外錐部；每個(gè)刀翼的刀面上至少設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)齒，旋轉(zhuǎn)齒為能夠繞自身中軸線旋轉(zhuǎn)的切削齒，旋轉(zhuǎn)齒通過旋轉(zhuǎn)裝置安裝于刀翼上的旋轉(zhuǎn)齒孔內(nèi)。本發(fā)明通過在每個(gè)刀翼的刀面上至少設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)齒，使鉆頭在切削地層時(shí)，旋轉(zhuǎn)齒的切削端面的整個(gè)圓周均能參與對地層的切削，提高了其切削端面的利用率，從而大幅提高了鉆頭的使用壽命，顯著提高了單只鉆頭的進(jìn)尺能力，并保持較高的鉆頭進(jìn)鉆速度，縮短了鉆井周期，節(jié)約了鉆井成本。
【專利說明】一種旋轉(zhuǎn)齒鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油天然氣鉆井用鉆頭，尤其涉及一種具有能夠在鉆進(jìn)過程中自動繞其中軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)齒的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，各個(gè)油田對石油天然氣的開發(fā)周期和安全性的要求越來越高，與之相配套的各種工具在性能及其使用壽命上有了很大的提高，在鉆井過程中對鉆頭的機(jī)械鉆速和進(jìn)尺的要求也越來越高。比如，PDC鉆頭(聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的簡稱)具有特有的對地層切削原理，能大幅提聞鉆頭的機(jī)械鉆速，成為鉆井提速的首選鉆頭。
[0003]近年來，隨著材料及制造工藝的改進(jìn)，PDC鉆頭對地層的適應(yīng)性越來越廣。傳統(tǒng)PDC鉆頭的切削齒固定釬焊在鉆頭刀翼上，隨著鉆頭工作時(shí)間的上升，切削齒磨損會逐漸加大，鉆進(jìn)機(jī)械鉆速也隨之降低，直至機(jī)械鉆速過慢而起鉆。由于切削齒固定釬焊在鉆頭刀翼上，在使用正常情況下，直至達(dá)到鉆頭使用壽命時(shí)，切削齒的利用率也僅僅為其出刃部分(即露出刀翼本體部分)。其安裝埋入刀翼本體部分的切削齒(一般占整個(gè)切削齒的50%左右)由于沒有參與切削地層，直到鉆頭使用壽命完也基本保持完好，從而導(dǎo)致鉆頭的使用壽命較短，單只鉆頭的進(jìn)尺能力不足，鉆頭鉆進(jìn)速度會逐漸降低，延長了鉆井周期，提高了鉆井成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種能顯著提高切削齒利用率的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒鉆頭包括接頭、基體、刀翼和切削齒，所述切削齒設(shè)于所述刀翼的刀面上，以所述鉆頭使用時(shí)的前進(jìn)方向?yàn)榍胺?，所述刀翼由前部刀面最靠近所述基體前端端面中心位置開始到后部刀面依次設(shè)有內(nèi)錐部、鼻部和外錐部；每個(gè)所述刀翼的刀面上至少設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)齒，所述旋轉(zhuǎn)齒為能夠繞自身中軸線旋轉(zhuǎn)的切削齒，所述旋轉(zhuǎn)齒通過旋轉(zhuǎn)裝置安裝于所述刀翼上的旋轉(zhuǎn)齒孔內(nèi)。
[0007]上述旋轉(zhuǎn)齒由于采用旋轉(zhuǎn)安裝結(jié)構(gòu)，所以在鉆頭鉆進(jìn)過程中，旋轉(zhuǎn)齒在地層反作用力及旋轉(zhuǎn)裝置的作用下能夠繞自身中軸線自動旋轉(zhuǎn)，其切削端的整個(gè)圓周均能參與地層切削，從而長時(shí)間保持對地層的持續(xù)的高切削性能。
[0008]為了增大利用旋轉(zhuǎn)齒的持續(xù)切削性能的概率，所述旋轉(zhuǎn)齒設(shè)于所述刀翼的鼻部或/和外錐部上。刀翼的內(nèi)錐部上的切削齒由于位于內(nèi)凹處，所以利用率不高，可不用安裝旋轉(zhuǎn)齒。
[0009]具體地,所述旋轉(zhuǎn)齒為PDC復(fù)合齒、熱穩(wěn)定聚晶齒、立方氮化硼齒或硬質(zhì)合金齒。
[0010]優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的長度大于所述旋轉(zhuǎn)齒的長度，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的外側(cè)邊緣設(shè)有安裝于所述刀翼上的擋板，所述擋板用于擋住所述旋轉(zhuǎn)齒的外側(cè)端部不脫離所述旋轉(zhuǎn)齒孔，所述旋轉(zhuǎn)齒的外側(cè)端部與所述擋板之間留有空隙。這種結(jié)構(gòu)便于加工和安裝旋轉(zhuǎn)齒，同時(shí)也能確保旋轉(zhuǎn)齒不脫離旋轉(zhuǎn)齒孔。
[0011]根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，所述擋板為炭化鎢擋板或合金鋼擋板，所述擋板直接焊接在所述刀翼上或通過螺釘安裝于所述刀翼上；所述旋轉(zhuǎn)齒孔的孔壁為炭化鎢、合金鋼或含有金剛石的復(fù)合體。
[0012]具體而言，所述旋轉(zhuǎn)齒的形狀為標(biāo)準(zhǔn)圓柱形、底部內(nèi)凹圓柱形、底部外凸圓柱形、標(biāo)準(zhǔn)錐面形、底部內(nèi)凹錐面形或底部外凸錐面形；當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)齒的形狀為底部內(nèi)凹圓柱形或底部內(nèi)凹錐面形時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的底部內(nèi)壁上設(shè)有對應(yīng)的凸起的轉(zhuǎn)軸，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)齒的形狀為底部外凸圓柱形或底部外凸錐面形時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的底部內(nèi)壁上設(shè)有對應(yīng)的凹槽。
[0013]作為優(yōu)選，設(shè)以所述基體前端端面中心點(diǎn)為圓心、以所述旋轉(zhuǎn)齒中心點(diǎn)到所述圓心的距離為半徑的圓為圓G，對應(yīng)的所述旋轉(zhuǎn)齒的中軸線與所述圓G位于所述旋轉(zhuǎn)齒中心點(diǎn)的外切線之間的夾角為H，所述H在所述圓G所在平面內(nèi)；當(dāng)相鄰的所述刀翼上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向上逐漸靠近所述基體前端端面中心點(diǎn)”時(shí)，則所述旋轉(zhuǎn)齒的切削端位于所述圓G內(nèi)且5°≤H≤33°，相鄰的兩個(gè)所述刀翼上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差1°、2°、3°或5° ;或者，當(dāng)相鄰的所述刀翼上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向上逐漸靠近所述基體前端端面中心點(diǎn)”時(shí)，則所述旋轉(zhuǎn)齒的切削端位于所述圓G內(nèi)且12°26°，相鄰的兩個(gè)所述刀翼上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差0.5°、0.75°、1°或1.5° ;當(dāng)相鄰的所述刀翼上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向上逐漸遠(yuǎn)離所述基體前端端面中心點(diǎn)”時(shí)，則所述旋轉(zhuǎn)齒的切削端位于所述圓G外且5° 33°，相鄰的兩個(gè)所述刀翼上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差1°、2°、3°或5° ;或者，當(dāng)相鄰的所述刀翼上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向上逐漸遠(yuǎn)離所述基體前端端面中心點(diǎn)”時(shí)，則所述旋轉(zhuǎn)齒的切削端位于所述圓G外且12° <H<26°，相鄰的兩個(gè)所述刀翼上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差0.5°、0.75°、1°或1.5°。上述結(jié)構(gòu)中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)齒的不同排列方式，每個(gè)旋轉(zhuǎn)齒采用不同安裝角度，能夠盡可能彌補(bǔ)不同排列方式而導(dǎo)致不同的切削效率的不足，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)齒對整個(gè)鉆頭的高效、持久切削性能的最優(yōu)化支持。
[0014]根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，所述旋轉(zhuǎn)裝置為滾珠軸承、滾柱軸承、滾針軸承、滑動軸承或/和條形滑動幅，所述旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)齒孔內(nèi)并位于所述旋轉(zhuǎn)齒與所述旋轉(zhuǎn)齒孔壁之間。這些旋轉(zhuǎn)裝置均為常規(guī)的旋轉(zhuǎn)裝置，根據(jù)應(yīng)用需要還可以有更多變化，只要滿足使旋轉(zhuǎn)齒在鉆進(jìn)過程中能夠自由旋轉(zhuǎn)即可；或者，也可以根據(jù)其自動旋轉(zhuǎn)所需的力度來選擇不同的單一旋轉(zhuǎn)裝置或多種旋轉(zhuǎn)裝置組合。
[0015]具體地，所述刀翼為鋼體刀翼、胎體刀翼或其它合成金屬刀翼。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
[0017]本發(fā)明通過在每個(gè)刀翼的刀面上至少設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)齒，使鉆頭在切削地層時(shí)，旋轉(zhuǎn)齒的切削端面的整個(gè)圓周均能參與對地層的切削，提高了其切削端面的利用率，從而大幅提高了鉆頭的使用壽命，顯著提高了單只鉆頭的進(jìn)尺能力，并保持較高的鉆頭進(jìn)鉆速度，縮短了鉆井周期，節(jié)約了鉆井成本。本發(fā)明所述鉆頭的旋轉(zhuǎn)齒結(jié)構(gòu)適用于一切帶切削齒的鉆頭如石油天然氣鉆井、地質(zhì)勘探或礦山鉆探用鉆頭。【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒鉆頭的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒鉆頭在主視角度的軸向剖視圖，圖中只取了整個(gè)剖視圖的一半，另一半為對稱結(jié)構(gòu)；
[0020]圖3是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒與刀翼之間的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0021]圖4是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒與刀翼之間的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0022]圖5是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒與刀翼之間的結(jié)構(gòu)示意圖之三；
[0023]圖6是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒與刀翼之間的結(jié)構(gòu)示意圖之四；
[0024]圖7是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒與刀翼之間的結(jié)構(gòu)示意圖之五；
[0025]圖8是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒與刀翼之間的結(jié)構(gòu)示意圖之六；
[0026]圖9是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒與刀翼之間的結(jié)構(gòu)示意圖之七；
[0027]圖10是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒與刀翼之間的結(jié)構(gòu)示意圖之八；
[0028]圖11是本發(fā)明所述擋板的安裝結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0029]圖12是本發(fā)明所述擋板的安裝結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0030]圖13是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒鉆頭的旋轉(zhuǎn)齒排列方式之一的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖14是本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒鉆頭的旋轉(zhuǎn)齒排列方式之二的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述:
[0033]如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)齒鉆頭包括接頭1、基體3、刀翼5和切削齒6，接頭I與基體3 —體成型，基體3上設(shè)有卸扣槽2，切削齒6設(shè)于刀翼5的刀面上并分布于布齒線7上，以所述鉆頭使用時(shí)的前進(jìn)方向?yàn)榍胺?即圖2中的上方)，前端延伸至靠近基體I的前端端面中心點(diǎn)的刀翼5上的切削齒6為主切削齒61，前端距離基體I的前端端面中心點(diǎn)較遠(yuǎn)的刀翼5上的切削齒6為后排切削齒62，相鄰的刀翼5之間的基體3上設(shè)有水眼8，刀翼5的后部為保徑4，刀翼5由前部刀面最靠近基體3的前端端面中心位置開始到后部刀面依次設(shè)有內(nèi)錐部C、鼻部D和外錐部E，上述結(jié)構(gòu)都是鉆頭的常規(guī)結(jié)構(gòu)；本發(fā)明的改進(jìn)在于:結(jié)合圖1-圖10和圖13、圖14，每個(gè)刀翼5的刀面上的鼻部D或/和外錐部E上至少設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)齒9，旋轉(zhuǎn)齒9為能夠繞自身中軸線旋轉(zhuǎn)的切削齒6，旋轉(zhuǎn)齒9通過旋轉(zhuǎn)裝置安裝于刀翼5上的旋轉(zhuǎn)齒孔(因該孔內(nèi)安裝有旋轉(zhuǎn)齒9，所以未在圖中示出該孔)內(nèi)，也就是說，旋轉(zhuǎn)齒9也是切削齒6中的一種，與常規(guī)的切削齒6不同之處在于:常規(guī)的切削齒6固定安裝于刀翼5上，旋轉(zhuǎn)齒9旋轉(zhuǎn)安裝于刀翼5上。
[0034]如圖1-圖12所示，旋轉(zhuǎn)齒9與刀翼5之間的安裝結(jié)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)齒孔的長度大于旋轉(zhuǎn)齒9的長度，旋轉(zhuǎn)齒孔的外側(cè)邊緣設(shè)有安裝于刀翼5上的擋板15，擋板15用于擋住旋轉(zhuǎn)齒9的外側(cè)端部不脫離旋轉(zhuǎn)齒孔，旋轉(zhuǎn)齒9的外側(cè)端部與擋板15之間留有空隙，以便于旋轉(zhuǎn)齒9自由旋轉(zhuǎn)。如圖3-圖7所示，旋轉(zhuǎn)齒9的外側(cè)端面設(shè)有切削地層的切削層14(比如金剛石層)，這個(gè)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的切削齒6的結(jié)構(gòu)一致。
[0035]具體而言，旋轉(zhuǎn)齒9的形狀及其與刀翼5之間的安裝結(jié)構(gòu)有很多變化，下面舉出幾種優(yōu)選示例:[0036]如圖3所示，旋轉(zhuǎn)齒9的形狀為底部內(nèi)凹圓柱形，旋轉(zhuǎn)齒孔的底部內(nèi)壁上設(shè)有對應(yīng)的凸起的轉(zhuǎn)軸10，旋轉(zhuǎn)齒9的底部的內(nèi)凹槽套在轉(zhuǎn)軸10上，旋轉(zhuǎn)齒9的底部與旋轉(zhuǎn)齒孔的底部之間、旋轉(zhuǎn)齒9的底部的凹槽壁與轉(zhuǎn)軸10之間均設(shè)有滾珠軸承11，擋板15通過螺釘16安裝于刀翼5上。這種結(jié)構(gòu)中，擋板15的結(jié)構(gòu)如圖12所示，其自身設(shè)有安裝孔18，需通過螺釘16安裝。
[0037]如圖4所示，旋轉(zhuǎn)齒9的形狀為底部內(nèi)凹圓柱形，旋轉(zhuǎn)齒孔的底部內(nèi)壁上設(shè)有對應(yīng)的凸起的轉(zhuǎn)軸10，旋轉(zhuǎn)齒9的底部的內(nèi)凹槽套在轉(zhuǎn)軸10上，旋轉(zhuǎn)齒9的底部與旋轉(zhuǎn)齒孔的底部之間設(shè)有滾珠軸承11，旋轉(zhuǎn)齒9的底部的凹槽壁與轉(zhuǎn)軸10之間設(shè)有滑動軸承13，擋板15通過其自身的安裝軸17安裝于刀翼5上并釬焊固定。這種結(jié)構(gòu)中，擋板15的結(jié)構(gòu)如圖12所示，其自身設(shè)有安裝軸17。
[0038]如圖5所示,旋轉(zhuǎn)齒9的形狀為標(biāo)準(zhǔn)圓柱形,旋轉(zhuǎn)齒9的底部與旋轉(zhuǎn)齒孔的底部之間設(shè)有滾珠軸承11，旋轉(zhuǎn)齒9的圓周表面與旋轉(zhuǎn)齒孔的圓周壁之間設(shè)有滾柱軸承12，擋板15通過螺釘16安裝于刀翼5上。這種結(jié)構(gòu)中，如圖8所示，首、尾滾柱軸承12與旋轉(zhuǎn)齒9的中心軸線形成的夾角A的范圍是110°?180°，也就是說，旋轉(zhuǎn)齒9的圓周表面與旋轉(zhuǎn)齒孔的圓周壁之間的一半以內(nèi)的空隙設(shè)有滾柱軸承12 ;或者，如圖9所示，相鄰的滾柱軸承12之間還設(shè)置了條形滑動幅19，首、尾滾柱軸承12或條形滑動幅19與旋轉(zhuǎn)齒9的中心軸線形成的夾角A的范圍是110°?180°，也就是說，旋轉(zhuǎn)齒9的圓周表面與旋轉(zhuǎn)齒孔的圓周壁之間的一半以內(nèi)的空隙設(shè)有滾柱軸承12和條形滑動幅19。
[0039]如圖6所示，旋轉(zhuǎn)齒9的形狀為底部外凸圓柱形，旋轉(zhuǎn)齒孔的底部內(nèi)壁上設(shè)有對應(yīng)的凹槽(圖中未標(biāo)記)，旋轉(zhuǎn)齒9的底部的外凸柱置于該凹槽內(nèi)，旋轉(zhuǎn)齒9的底部與旋轉(zhuǎn)齒孔的底部之間設(shè)有滾珠軸承11，、旋轉(zhuǎn)齒9的底部的外凸柱與旋轉(zhuǎn)齒孔的底部凹槽之間留有空隙，旋轉(zhuǎn)齒9的圓周表面與旋轉(zhuǎn)齒孔的圓周壁之間設(shè)有滾柱軸承12，擋板15通過螺釘16安裝于刀翼5上。這種結(jié)構(gòu)中，如圖8所示，首、尾滾柱軸承12與旋轉(zhuǎn)齒9的中心軸線形成的夾角A的范圍是110°?180°，也就是說，旋轉(zhuǎn)齒9的圓周表面與旋轉(zhuǎn)齒孔的圓周壁之間的一半以內(nèi)的空隙設(shè)有滾柱軸承12 ;或者，如圖9所示，相鄰的滾柱軸承12之間還設(shè)置了條形滑動幅19，首、尾滾柱軸承12或條形滑動幅19與旋轉(zhuǎn)齒9的中心軸線形成的夾角A的范圍是110°?180°，也就是說，旋轉(zhuǎn)齒9的圓周表面與旋轉(zhuǎn)齒孔的圓周壁之間的一半以內(nèi)的空隙設(shè)有滾柱軸承12和條形滑動幅19。
[0040]如圖7所示，旋轉(zhuǎn)齒9的形狀為標(biāo)準(zhǔn)錐面形,旋轉(zhuǎn)齒9的底部與旋轉(zhuǎn)齒孔的底部之間設(shè)有滾珠軸承11，旋轉(zhuǎn)齒9的圓周表面與旋轉(zhuǎn)齒孔的圓周壁之間設(shè)有滾柱軸承12，擋板15通過螺釘16安裝于刀翼5上。這種結(jié)構(gòu)中，如圖10所示，相鄰的滾柱軸承12之間還設(shè)置了條形滑動幅19。
[0041]此外，旋轉(zhuǎn)齒9的形狀還可以為底部內(nèi)凹錐面形或底部外凸錐面形，也可以為其它形狀，只要滿足旋轉(zhuǎn)齒9能夠自由旋轉(zhuǎn)的條件即可；旋轉(zhuǎn)裝置也可以為滾針軸承或其它部件，只要滿足旋轉(zhuǎn)齒9能夠自由旋轉(zhuǎn)的條件即可。
[0042]根據(jù)旋轉(zhuǎn)齒9的不同排列方式，每個(gè)旋轉(zhuǎn)齒9采用不同安裝角度，能夠盡可能彌補(bǔ)不同排列方式而導(dǎo)致不同的切削效率的不足，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)齒對整個(gè)鉆頭的高效、持久切削性能的最優(yōu)化支持，具體情形如下:
[0043]如圖1、圖2、圖13和圖14所示，設(shè)以基體3前端端面的中心點(diǎn)為圓心、以旋轉(zhuǎn)齒9的中心點(diǎn)到該圓心的距離為半徑的圓為圓G (是一個(gè)虛擬圓，圖中未示出，但結(jié)合附圖能夠理解)，對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒9的中軸線與圓G位于旋轉(zhuǎn)齒9的中心點(diǎn)的外切線之間的夾角為H(是一個(gè)虛擬夾角，圖中未示出，但結(jié)合附圖能夠理解)，H在圓G所在平面內(nèi)。
[0044]下面結(jié)合附圖分述旋轉(zhuǎn)齒9的兩種不同排列方式的不同結(jié)構(gòu):
[0045]結(jié)合圖2和圖13所示，當(dāng)相鄰的刀翼5上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒9的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向(圖13中的逆時(shí)針方向)上逐漸靠近基體3前端端面的中心點(diǎn)”時(shí)，即不同的刀翼5上對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒90、旋轉(zhuǎn)齒91、旋轉(zhuǎn)齒92、旋轉(zhuǎn)齒93和旋轉(zhuǎn)齒94 (為了體現(xiàn)不同刀翼5上的旋轉(zhuǎn)齒9之間的排列順序，這里用不同編號指代不同的旋轉(zhuǎn)齒9)按圖13的方式排列時(shí)，則旋轉(zhuǎn)齒9的切削端位于圓G內(nèi)且5°≤H≤33°，相鄰的兩個(gè)刀翼5上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差1°、2°、3°或5° ;或者，旋轉(zhuǎn)齒9的切削端位于圓G內(nèi)且12°≤H≤ 26°，相鄰的兩個(gè)刀翼5上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差0.5°、0.75°、1°或1.5°。
[0046]結(jié)合圖2和圖14所示，當(dāng)相鄰的刀翼5上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒9的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向(圖14中的逆時(shí)針方向)上逐漸遠(yuǎn)離基體3前端端面的中心點(diǎn)”時(shí)，即不同的刀翼5上對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒95、旋轉(zhuǎn)齒96、旋轉(zhuǎn)齒97、旋轉(zhuǎn)齒98和旋轉(zhuǎn)齒99 (為了體現(xiàn)不同刀翼5上的旋轉(zhuǎn)齒9之間的排列順序，這里用不同編號指代不同的旋轉(zhuǎn)齒9)按圖14的方式排列時(shí)，則旋轉(zhuǎn)齒9的切削端位于圓G外且5°≤H≤33°，相鄰的兩個(gè)刀翼5上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒9的H相差1°、2。、3°或5° ;或者，旋轉(zhuǎn)齒9的切削端位于圓G外且12°≤H≤ 26°，相鄰的兩個(gè)刀翼5上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒9的H相差0.5°、0.75°、1°或1.5°。
[0047]結(jié)合圖13和圖14，當(dāng)相鄰的刀翼5上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒9的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向(圖13和圖14中的逆時(shí)針方向)上與基體3前端端面的中心點(diǎn)距離相同”時(shí)，則旋轉(zhuǎn)齒9的切削端位于圓G上且H等于或基本等于0°，這種結(jié)構(gòu)未在圖中示出，
但容易理解。
[0048]根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，旋轉(zhuǎn)齒9為PDC復(fù)合齒、熱穩(wěn)定聚晶齒、立方氮化硼齒或硬質(zhì)合金齒；擋板15為炭化鎢擋板或合金鋼擋板，旋轉(zhuǎn)齒孔的孔壁為炭化鎢、合金鋼或含有金剛石的復(fù)合體；刀翼5為鋼體刀翼、胎體刀翼或其它合成金屬刀翼。
[0049]上述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，包括接頭、基體、刀翼和切削齒，所述切削齒設(shè)于所述刀翼的刀面上，以所述鉆頭使用時(shí)的前進(jìn)方向?yàn)榍胺?，所述刀翼由前部刀面最靠近所述基體前端端面中心位置開始到后部刀面依次設(shè)有內(nèi)錐部、鼻部和外錐部，其特征在于:每個(gè)所述刀翼的刀面上至少設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)齒，所述旋轉(zhuǎn)齒為能夠繞自身中軸線旋轉(zhuǎn)的切削齒，所述旋轉(zhuǎn)齒通過旋轉(zhuǎn)裝置安裝于所述刀翼上的旋轉(zhuǎn)齒孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)齒設(shè)于所述刀翼的鼻部或/和外錐部上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)齒為PDC復(fù)合齒、熱穩(wěn)定聚晶齒、立方氮化硼齒或硬質(zhì)合金齒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)齒孔的長度大于所述旋轉(zhuǎn)齒的長度，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的外側(cè)邊緣設(shè)有安裝于所述刀翼上的擋板，所述擋板用于擋住所述旋轉(zhuǎn)齒的外側(cè)端部不脫離所述旋轉(zhuǎn)齒孔，所述旋轉(zhuǎn)齒的外側(cè)端部與所述擋板之間留有空隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，其特征在于:所述擋板為炭化鎢擋板或合金鋼擋板，所述擋板直接焊接在所述刀翼上或通過螺釘安裝于所述刀翼上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)齒孔的孔壁為炭化鎢、合金鋼或含有金 剛石的復(fù)合體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)齒的形狀為標(biāo)準(zhǔn)圓柱形、底部內(nèi)凹圓柱形、底部外凸圓柱形、標(biāo)準(zhǔn)錐面形、底部內(nèi)凹錐面形或底部外凸錐面形；當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)齒的形狀為底部內(nèi)凹圓柱形或底部內(nèi)凹錐面形時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的底部內(nèi)壁上設(shè)有對應(yīng)的凸起的轉(zhuǎn)軸，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)齒的形狀為底部外凸圓柱形或底部外凸錐面形時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)齒孔的底部內(nèi)壁上設(shè)有對應(yīng)的凹槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，其特征在于:設(shè)以所述基體前端端面中心點(diǎn)為圓心、以所述旋轉(zhuǎn)齒中心點(diǎn)到所述圓心的距離為半徑的圓為圓G，對應(yīng)的所述旋轉(zhuǎn)齒的中軸線與所述圓G位于所述旋轉(zhuǎn)齒中心點(diǎn)的外切線之間的夾角為H，所述H在所述圓G所在平面內(nèi)；當(dāng)相鄰的所述刀翼上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向上逐漸靠近所述基體前端端面中心點(diǎn)”時(shí)，則所述旋轉(zhuǎn)齒的切削端位于所述圓G內(nèi)且5°33°，相鄰的兩個(gè)所述刀翼上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差1°、2°、3°或5° ;或者，當(dāng)相鄰的所述刀翼上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向上逐漸靠近所述基體前端端面中心點(diǎn)”時(shí)，則所述旋轉(zhuǎn)齒的切削端位于所述圓G內(nèi)且12° 26°，相鄰的兩個(gè)所述刀翼上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差0.5°、0.75°、1°或1.5° ;當(dāng)相鄰的所述刀翼上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向上逐漸遠(yuǎn)離所述基體前端端面中心點(diǎn)”時(shí)，則所述旋轉(zhuǎn)齒的切削端位于所述圓G外且5° 33°，相鄰的兩個(gè)所述刀翼上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差1°、2。、3°或5° ;或者，當(dāng)相鄰的所述刀翼上的對應(yīng)旋轉(zhuǎn)齒的排列方式為“在所述鉆頭使用時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向上逐漸遠(yuǎn)離所述基體前端端面中心點(diǎn)”時(shí)，則所述旋轉(zhuǎn)齒的切削端位于所述圓G外且12° 26°，相鄰的兩個(gè)所述刀翼上相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)齒的H相差0.5°、0.75°、1°或1.5°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)裝置為滾珠軸承、滾柱軸承、滾針軸承、滑動軸承或/和條形滑動幅，所述旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)齒孔內(nèi)并位于所述旋轉(zhuǎn)齒與所述旋轉(zhuǎn)齒孔壁之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的 旋轉(zhuǎn)齒鉆頭，其特征在于:所述刀翼為鋼體刀翼、胎體刀翼或其它合成金屬刀翼。
【文檔編號】E21B10/43GK103556952SQ201310573289
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】韓育民, 陳孝勇, 閉磊 申請人:成都百施特金剛石鉆頭有限公司