CN103742078B - 一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头，其包括钻头胎体，所述钻头胎体上设置由若干个扇形块组成的同心环槽，所述扇形块上开设有切削齿，所述切削齿包括凸出部分和低凹部分，其中，所述扇形块包括第一、二扇形块，所述第一、二扇形块轮流交替布置，所述第一扇形块上切削齿的低凹部分对应第二扇形块上切削齿的凸出部分设置，且所述第一扇形块上切削齿的凸出部分与第二扇形块上切削齿的凸出部分高度不等。上述金刚石钻头在碎岩的过程中，第一扇形块将岩石切削成锯齿状，第二扇形块将第一扇形块的凸出部分切削掉。保证切削下来的岩屑不会重复磨耗扇形块工作层，从而能够有效排除岩屑、提高机械钻速、增加钻头进尺、提高钻探技术指标。

Description

一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头

技术领域

本发明涉及一种金刚石钻头，尤其是涉及一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头。

背景技术

目前，国内地质勘探施工中，金刚石钻进工艺应用广泛，施工中普遍采用的是金刚石钻头，胎体唇面大多采用的是同心环槽。由于同心环槽金刚石钻头各个扇形块工作唇面的形状都一样，在钻进过程中，下一个扇形块工作唇面会在上一个扇形块切削形成的凹槽里进行重复破碎岩石，而上一个扇形块切削的部分岩屑滞留在凹槽底部，会研磨下一个扇形块工作层的金刚石，这就造成了金刚石的无用磨耗。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提供一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头，其能够有效排除岩屑、提高机械钻速、增加钻头进尺、提高钻探技术指标。以解决现有金刚石钻头存在的上述问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头，其包括钻头胎体，所述钻头胎体上设置由若干个扇形块组成的同心环槽，所述扇形块上开设有切削齿，所述切削齿包括凸出部分和低凹部分，其中，所述扇形块包括第一、二扇形块，所述第一、二扇形块轮流交替布置，所述第一扇形块上切削齿的低凹部分对应第二扇形块上切削齿的凸出部分设置，且所述第一扇形块上切削齿的凸出部分与第二扇形块上切削齿的凸出部分高度不等，碎岩的过程中，第一扇形块将岩石切削成锯齿状，第二扇形块将第一扇形块的凸出部分切削掉。

特别地，所述切削齿为锯齿状，且所述第一、二扇形块上切削齿的齿宽相同，所述第一扇形块上切削齿的凸出部分相对于第二扇形块上切削齿的凸出部分径向移动切削齿底宽的1/2。

特别地，所述切削齿顶角的角度在70°～90°范围内。

特别地，所述扇形块的内外径上镶有耐磨性高的保径材料，可以避免钻头非正常磨损。

本发明的有益效果为，与现有相比所述梳状扇形块孕镶金刚石钻头具有如下优点：

1）碎岩的过程中，第一扇形块将岩石切削成锯齿状，第二扇形块将第一扇形块的凸出部分切削掉这样依次切削岩石，保证切削下来的岩屑不会重复磨耗扇形块工作层，从而能够有效排除岩屑、提高机械钻速、增加钻头进尺、提高钻探技术指标。

2）所述第一扇形块的凸出部分和第二扇形块上的低凹部分轮流交替，有助于破碎前一个扇形块凸出部分预破碎的岩石，岩屑比较容易被冲洗液排走而且冲洗液经常位于孔底低洼部分，有利于冷却碎岩工具，保证钻探规程始终处于“湿式摩擦”状态，使钻头磨损减轻，机械钻速提高，大大降低了破碎单位体积岩石的能量消耗。

3）所述第一扇形块的凸出部分和第二扇形块上的低凹部分轮流交替，有利于消除钻进时传递到钻头上振动载荷引起的振动，增加稳定性，减少孔斜，从而提高钻探过程的技术经济指标。

附图说明

图1是本发明具体实施方式1提供的梳状扇形块孕镶金刚石钻头的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式1提供的梳状扇形块孕镶金刚石钻头的第一扇形块与岩石的接触示意图；

图3是本发明具体实施方式1提供的梳状扇形块孕镶金刚石钻头的第二扇形块与岩石的接触示意图；

图4是本发明具体实施方式1提供的梳状扇形块孕镶金刚石钻头的第一扇形块与岩石接触通过后的孔底示意图；

图5是本发明具体实施方式1提供的梳状扇形块孕镶金刚石钻头的第二扇形块与岩石接触通过时的结构示意图；

图6是本发明具体实施方式1提供的梳状扇形块孕镶金刚石钻头的第一、二扇形块与岩石接触通过后的孔底示意图。

图中:

1、钻头胎体；2、水口；3、第一扇形块；4、第二扇形块；5、切削齿凸出部分；6、切削齿低凹部分；7、切削岩石孔底；8、孔底凸出部分；9、孔底低凹部分。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参照图1至图6所示，本实施例中，一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头包括钻头胎体1，所述钻头胎体1上设置由若干个和扇形块组成的同心环槽，且所述钻头胎体1上开设有若干个水口2，所述扇形块上开设有锯齿状的切削齿，且所述扇形块包括第一扇形块3和第二扇形块4，所述第一扇形块3和第二扇形块4轮流交替布置，且所述第一扇形块3和第二扇形块4的切削齿的齿宽相同且均包括切削齿凸出部分5和切削齿低凹部分6，所述第一扇形块3上的切削齿凸出部分5相对于第二扇形块4上的切削齿凸出部分6径向移动切削齿底宽的1/2。即所述第一扇形块3上的切削齿低凹部分6对应第二扇形块4上的切削齿凸出部分6设置，且所述第一扇形块3上的切削齿凸出部分5与第二扇形块上的切削齿凸出部分5高度不等，所述第一扇形块3将岩石切削形成如图4所示的锯齿状的切削岩石孔底7，所述切削岩石孔底7包括孔底凸出部分8和孔底低凹部分9，然后第二扇形块4对第一扇形块3切削过的岩石进行切削，通过其切削齿凸出部分5将第一扇形块3切削的孔底凸出部分8切削掉。这样依次切削岩石，第二扇形块4切削岩石的路径就会有所变化，不会重复破碎滞留下来的岩屑，而且也会使孔底变得更加平坦，有利于岩屑的及时排出，提高钻头的碎岩效率。同时保证切削下来的岩屑不会重复磨耗扇形块工作层，从而能够有效排除岩屑、提高机械钻速、增加钻头进尺、提高钻探技术指标。

所述第一扇形块3和第二扇形块4的切削齿顶角的角度在70°～90°范围内，金刚石按照专门角度排放，使此角度尽量接近八面体金刚石晶体的棱角，形成向量硬度，能够充分地发挥金刚石强度方向性的作用，破碎岩石效果更好，使用寿命更长。

在钻进过程中，第一扇形块3和第二扇形块4的切削齿凸出部分5和切削齿低凹部分6轮流交替，有助于破碎前一个扇形块凸出部分预破碎的岩石，岩屑比较容易被冲洗液排走而且冲洗液经常位于孔底低洼部分，有利于冷却碎岩工具，保证钻探规程始终处于“湿式摩擦”状态，使钻头磨损减轻，机械钻速提高，大大降低了破碎单位体积岩石的能量消耗。所述梳状扇形块孕镶金刚石可用于钻进可钻性为7～12级的地层。在钻进中等硬度岩层时，孔底岩石发生综合破碎岩石过程，即压模式切削具体积破碎过程和研磨性破碎过程，在钻进坚硬岩层时，孔底发生研磨性破碎过程。

所述第一扇形块3和第二扇形块4的内外径上镶有耐磨性高的保径材料，可以避免钻头非正常磨损，保证钻头工作层各个角落均能有效破碎岩石，保好钻头内、外径，保持钻头切削具的自锐性。在钻进过程中，钻头常常发生振动，由于第一扇形块3和第二扇形块4的切削齿凸出部分5和切削齿低凹部分6相互交错，有利于消除钻进时传递到钻头上振动载荷引起的振动，增加稳定性，减少孔斜，从而提高钻探过程的技术经济指标。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头，其包括钻头胎体，所述钻头胎体上设置由若干个扇形块组成的同心环槽，所述扇形块上开设有切削齿，所述切削齿包括凸出部分和低凹部分，其特征在于：所述扇形块包括第一、二扇形块，所述第一、二扇形块轮流交替布置，所述第一扇形块上切削齿的低凹部分对应第二扇形块上切削齿的凸出部分设置，且所述第一扇形块上切削齿的凸出部分与第二扇形块上切削齿的凸出部分高度不等，碎岩的过程中，第一扇形块将岩石切削成锯齿状，第二扇形块将第一扇形块的凸出部分切削掉，所述切削齿为锯齿状，且所述第一、二扇形块上切削齿的齿宽相同，所述第一扇形块上切削齿的凸出部分相对于第二扇形块上切削齿的凸出部分径向移动切削齿底宽的1/2。

2.根据权利要求1所述的一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头，其特征在于：所述切削齿顶角的角度在70°～90°范围内。

3.根据权利要求1所述的一种梳状扇形块孕镶金刚石钻头，其特征在于：所述扇形块的内外径上镶有耐磨性高的保径材料。