一种四棱锥形结构的硬质合金齿

本实用新型涉及一种四棱锥形结构的硬质合金齿，属于油气钻井勘探领域。

随着石油资源勘探的开发不断深入，经常遇到软硬交错等复杂地层，钻井难度不断加大，因此，迫切需要能够高效破岩的物探钻头。其中，钻头上的牙齿是破岩过程中的直接参与者，因此，钻头牙齿齿形直接影响着钻头的破岩效率，进而影响了油气勘探开发进度和成本。目前，常规物探钻头以球形齿和锥形齿为主。在较软地层中，球形齿刮削面积小，破岩效率低，在较硬地层中，锥形齿易吃入地层，但磨损较大。本实用新型针对以上问题，提出了一种四棱锥形结构的硬质合金齿，克服了球形齿刮削面积小和锥形齿的易磨损问题，大大提高了物探钻头在软硬交错地层的钻井效率。

本实用新型的目的在于：是为了提高钻头破碎岩石的效率，使牙齿侧向以类似铣削的方式刮削侧面岩石，保持较大的侧面刮削面积，以解决软硬交错地层中钻头破岩效率低，钻头损伤严重等问题。

本实用新型实现其目的通过下述技术方案来实现：

一种四棱锥形结构的硬质合金齿，主要由齿柱、刮切侧面和外凸曲面齿顶组成，其中，所述刮切侧面由刮切棱、上倒角圆弧和下倒角圆弧组成，并对刮切棱进行了倒角处理；所述上倒角圆弧与外凸曲面齿顶相切，其关系表达式为Y＝BX2+H；所述下倒角圆弧与齿柱相切，其关系表达式为Y＝AX2；锥顶角为α，α的范围是50°～60°；锥体角为β，β的范围是100°～110°；当牙齿随钻头开始运动时，牙齿相对于岩石有向前和旋转两种运动趋势。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：1.外凸曲面齿顶部分呈中间高，两边低的形状，在与地层作用时齿头顶部单位面积上的压力大，更易切入地层，可进一步增强破岩能力，适用于较硬地层；2.牙齿在对岩石的刮挤过程中，由于增加了四个刮切侧面和刮切棱，提高了齿侧向的刮挤能力，在进行刮削破岩时增加了牙齿对岩石的刮削体积，适用于较软地层，能加快钻井效率。

图1为本实用新型一种四棱锥形结构的硬质合金齿示意图；

图2为本实用新型一种四棱锥形结构的硬质合金齿侧视图；

图3为本实用新型一种四棱锥形结构的硬质合金齿坐标图；

图4为本实用新型一种四棱锥形结构的硬质合金齿俯视图；

图中：1.齿柱；2.刮切侧面；3.外凸曲面齿顶；4.刮切棱；5.上倒角圆弧；6.下倒角圆弧；

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明：

如图1、图2、图3、图4所示，一种四棱锥形结构的硬质合金齿，主要由齿柱1、刮切侧面2和外凸曲面齿顶3组成，其中，所述刮切侧面2由刮切棱4、上倒角圆弧5和下倒角圆弧6组成，并对刮切棱4进行了倒角处理；所述上倒角圆弧5与外凸曲面齿顶3相切，关系表达式为Y＝BX2+H；所述下倒角圆弧6与齿柱1相切，其关系表达式为Y＝AX2；锥顶角为α，α的范围是50°～60°；锥体角为β，β的范围是100°～110°；当牙齿随钻头开始运动时，牙齿相对于岩石有向前和旋转两种运动趋势。

其工作原理为：

硬质合金齿在物探钻头工作时，既有竖直方向上的冲击作用，又有圆周方向上的刮削作用，硬质合金齿顶端采用锥球齿结构，其外凸曲面齿顶3在钻头的冲击作用下，进行冲击破岩；在冲击作用的同时，刮切棱4在钻头的旋转下刮削岩石，有利于扩大破岩面积；在软硬交错的地层中，钻头钻进较硬地层时，主要通过锥球齿外凸曲面齿顶3冲击破碎岩石；钻头钻进较软地层时，主要通过刮切棱4刮削岩石，从而达到更高效的钻井效率。