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一種復合刮切式金剛石鉆頭

  • 專利類型:發明專利
  • 有效期:不限
  • 發布日期:2022-02-02
  • 技術成熟度:通過小試
交易價格: ¥面議
  • 法律狀態核實
  • 簽署交易協議
  • 代辦官方過戶
  • 交易成功

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  • 技術(專利)類型 發明專利
  • 申請號/專利號 CN201710742460.5 
  • 技術(專利)名稱 一種復合刮切式金剛石鉆頭 
  • 項目單位 西南石油大學
  • 發明人 楊迎新,戚清亮,張春亮,黃奎林,王吉,牛世偉,林敏,陳煉,任海濤 
  • 行業類別
  • 技術成熟度 通過小試
  • 交易價格 ¥面議
  • 聯系人 褚益德
  • 發布時間 2022-02-02  
  • 01

    項目簡介

    本發明公開了一種復合刮切式金剛石鉆頭,包括鉆頭體、固定刀翼和盤刀,鉆頭上至少有一個盤刀與固定切削齒共同切削區域的徑向寬度不小于鉆頭半徑的1/4,且將盤刀切削輪廓線所在的井底徑向區域作為盤刀切削齒圈與固定切削齒的共同切削區域,按照鉆頭上固定切削齒切削輪廓線形狀與盤刀切削輪廓線形狀相吻合或基本吻合的原則,設計、確定共同切削區域的固定切削齒切削輪廓線。本發明能夠充分利用刀翼式鉆頭的結構特點,節省鉆頭切削區域的幾何空間,同時提出固定切削齒切削輪廓的協調性設計方法,能拓寬盤刀切削齒與固定切削齒共同切削巖石的井底區域,提升鉆頭的破巖效率。
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  • 02

    說明書

    1.一種復合刮切式金剛石鉆頭,包括鉆頭體、固定刀翼和盤刀,所述固定刀翼一體延伸自鉆頭體或固定在鉆頭體上,所述固定刀翼上布置有固定切削齒,所述盤刀通過盤刀支座安裝在鉆頭體上,或者直接安裝在固定刀翼上,并通過盤刀軸與盤刀支座或固定刀翼形成轉動連接,盤刀的偏移角α的范圍是20°≤|α|≤90°,盤刀的軸傾角范圍是0°≤|β|≤60°,盤刀上設置有由盤刀切削齒組成的盤刀切削齒圈,其特征在于:鉆頭上至少有一個盤刀與固定切削齒共同切削區域的徑向寬度不小于鉆頭半徑的1/4,且鉆頭上盤刀與固定切削齒共同切削區域的固定切削齒切削輪廓線依照以下方法確定:(1)根據盤刀的直徑和盤刀基準點,盤刀的偏移角、軸傾角,按照下式計算,得到盤刀的切削齒圈輪廓線: 式中:Rc為盤刀基準點的定位半徑,Hc為為盤刀基準點的定位高度;α為盤刀的偏移角,β為盤刀的軸傾角,rc為盤刀切削齒圈輪廓線上任意一點在位置坐標系中的坐標,(r,h)為該點在鉆頭坐標系內任一鉆頭軸面內的坐標,ε為盤刀的外輪廓線參數方程的極角參數;(2)在計算得到的盤刀切削齒圈輪廓線上所選取的工作段作為盤刀的切削輪廓線,將盤刀切削輪廓線所在的井底徑向區域作為盤刀切削齒圈與固定切削齒的共同切削區域,按照鉆頭上固定切削齒切削輪廓線形狀與盤刀切削輪廓線形狀相吻合或基本吻合的原則,設計、確定共同切削區域的固定切削齒切削輪廓線;所述兩切削輪廓基本吻合是指0mm<不重合度≤3mm,所述兩切削輪廓吻合是指不重合度=0mm;且在共同切削區域內,盤刀切削輪廓線各點到固定切削齒切削輪廓線的最大法向距離,定義為該區域內兩輪廓線的不重合度。2.如權利要求1所述的復合刮切式金剛石鉆頭,其特征在于:至少有一個盤刀的直徑不小于鉆頭半徑的50%,其工作區域角不小于90°,該盤刀與固定切削齒共同切削區域的徑向寬度不小于鉆頭半徑的1/3,且鉆頭的冠頂區域包含在該共同切削區域之內。3.如權利要求1所述的復合刮切式金剛石鉆頭,其特征在于:鉆頭上設置有至少兩個直徑和徑向位置相同或基本相同的盤刀,兩個盤刀的切削輪廓線相吻合或基本吻合;所述直徑基本相同指兩者相差幅度不超過鉆頭直徑的1%,徑向位置基本相同指兩盤刀中心點距離不超過鉆頭直徑的1%。4.如權利要求1所述的復合刮切式金剛石鉆頭,其特征在于:鉆頭上設置有至少兩個直徑和徑向位置相同或基本相同的盤刀,兩個盤刀的切削輪廓線相吻合或基本吻合,且兩盤刀的偏移角不相等和/或兩盤刀上切削齒的側轉角不相等;所述直徑基本相同指兩者相差幅度不超過鉆頭直徑的1%,徑向位置基本相同指兩盤刀中心點距離不超過鉆頭直徑的1%。5.如權利要求1所述的復合刮切式金剛石鉆頭,其特征在于:至少有兩個盤刀設置在鉆頭的不同徑向位置,且鉆頭的切削輪廓線在這兩個盤刀與固定切削齒共同切削的區域呈外凸形狀。6.如權利要求1所述的復合刮切式金剛石鉆頭,其特征在于:在同一盤刀軸上設置有至少兩個能獨立旋轉的盤刀。7.如權利要求1所述的復合刮切式金剛石鉆頭,其特征在于:在鉆頭同一徑向范圍內設置有位于同一盤刀上的至少兩個齒圈,或位于至少兩個不同盤刀上的至少兩個齒圈,該徑向范圍內的刀翼固定切削齒切削輪廓線與其中一個齒圈的切削輪廓線相吻合或基本吻合,或為位于兩條齒圈切削輪廓線之間的曲線。8.如權利要求1所述的復合刮切式金剛石鉆頭,其特征在于:在鉆頭同一徑向范圍內設置有位于同一盤刀上的至少兩個齒圈,或位于至少兩個不同盤刀上的至少兩個齒圈,該徑向范圍內的刀翼固定切削齒切削輪廓線與其中一個齒圈的切削輪廓線相吻合或基本吻合,兩個齒圈的切削輪廓線之間具有不大于最小盤刀切削齒直徑的1/5的距離。9.如權利要求1所述的復合刮切式金剛石鉆頭,其特征在于:所述刀翼固定切削齒與盤刀切削齒圈共同切削區域的切削輪廓線的長度之和不小于鉆頭切削輪廓線總長度的2/5,或者,刀翼固定切削齒與盤刀切削齒圈共同切削區域的切削輪廓線的徑向寬度之和不小于鉆頭半徑的1/3。10.如權利要求1所述的復合刮切式金剛石鉆頭,其特征在于:所述刀翼上設置儲油孔,儲油孔內安裝有儲油囊,潤滑油或潤滑脂加注在儲油囊中,通過油孔與盤刀軸承腔連通安裝在刀翼保徑塊的頂部斜面上開設的儲油孔中,或者儲油囊安裝在刀翼保徑塊的保徑工作面上開設的儲油孔中。
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