一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构制造技术

本发明专利技术涉及一种圆弧‑抛物线‑圆弧的新型齿形结构，主要由齿柱、齿顶、第二圆弧面、抛物面、第一圆弧面组成；齿形结构剖面图齿顶的轨迹主要由圆弧一、抛物线、圆弧二、圆弧三组成，圆弧一与抛物线相切，抛物线与圆弧二相切，圆弧二与圆弧三相切；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；合金齿顶端采用球形齿的结构，合金齿的球形齿部分在钻头的冲击作用下，进行冲击破岩，在冲击作用的同时，第一圆弧面、第二圆弧面以及抛物面在旋转的作用之下刮削岩石。本发明专利技术能够提高软硬交错地层中钻头破岩效率低，减少钻头的损伤。

A New Tooth Shape Structure of Arc-Parabola-Arc

【技术实现步骤摘要】
一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构
本专利技术涉及一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构，属于油气钻井勘探领域。
技术介绍
随着石油资源勘探的开发不断深入，我国地质勘探钻井环境也愈加恶劣，钻井难度不断加大，对钻井工具的要求也随之增加。目前国内钻井勘探的物探钻头的牙齿主要采用球形齿或者锥形齿，球形齿具有较强的抗冲击性，在钻井过程中不易折断，但是不利于牙齿侵深，主要适用于硬地层；锥形齿在钻井过程中牙齿易侵入岩层破碎岩石，但锥形齿容易折断，主要适用于软地层。然而对于软硬交错的地层，要求物探钻头的牙齿有较好的刮削能力，以及一定的抗冲击能力。目前的球形齿和锥形齿难以同时满足以上情况，导致在钻遇软硬交错地层时钻头的钻进速度慢，钻井效率低。为了解决目前的问题，提出了一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构，提高了物探钻头在软硬交错地层中的钻井效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了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，提出了一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构。本专利技术实现其目的所采用的技术方案是：一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构，主要由齿柱、齿顶、第二圆弧面、抛物面、第一圆弧面组成；齿形结构剖面图在齿顶处的轨迹主要由圆弧一、抛物线、圆弧二、圆弧三组成，圆弧一与抛物线相切，抛物线与圆弧二相切，圆弧二与圆弧三相切；所述第一圆弧面由圆弧一沿着圆周方向旋转形成；所述抛物面由抛物线沿着垂直于剖面的方向切割齿顶形成；所述第二圆弧面由圆弧二沿着抛物线在齿顶切割的边缘旋转形成。所述圆弧一左端与齿柱的表面相切，上端与抛物线相切，其关系表达式为X2+(Y+R2)2＝R22；所述抛物线上端与圆弧二相切，其关系式为A2Y-BX2＝0；所述圆弧二右端与圆弧三相切，其关系表达式为(X-A-R1)2+(Y-B)2＝R12；所述圆弧三为球形齿顶的剖面形成的圆弧，其关系式为(X-R3+R2)2+Y2＝R32。在坐标系下的圆弧-抛物线-圆弧齿形结构剖面图，所述的R1为圆弧二的半径；所述的R2为圆弧一的半径；所述的R3为圆弧三的半径；所述的A为抛物线和圆弧二的交点沿X方向的长度；所述的B为抛物线和圆弧二的交点沿Y方向的长度。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.圆弧-抛物线-圆弧段刮削破岩，可以用于砂岩等软地层以及中软地层；2.球形冠部进行冲击破岩，可以用于较硬地层；3.圆弧-抛物线-圆弧以及球形冠部结合的新型齿形结构，提高了软硬交错地层中物探钻头的钻井效率。附图说明图1为本专利技术一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构正视图；图2为本专利技术一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构侧视图；图3为图2(M-M)截面图；图4为本专利技术一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构剖面图；图5为本专利技术圆弧-抛物线-圆弧的局部放大图；图6位本专利技术圆弧-抛物线-圆弧的坐标图。图中：1.齿柱；2.齿顶；3.圆弧一；4.抛物线；5.圆弧二；6.圆弧三；7.第二圆弧面；8.抛物面；9.第一圆弧面。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明：如图1、图2、图3、图4所示，一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构，主要由齿柱1、齿顶2、第二圆弧面7、抛物面8、第一圆弧面9组成；齿形结构剖面图在齿顶2处的轨迹主要由圆弧一3、抛物线4、圆弧二5、圆弧三6组成，圆弧一3与抛物线4相切，抛物线4与圆弧二5相切，圆弧二5与圆弧三6相切；所述第一圆弧面9由圆弧一3沿着圆周方向旋转形成；所述抛物面8由抛物线4沿着垂直于剖面的方向切割齿顶2形成；所述第二圆弧面7由圆弧二5沿着抛物线4在齿顶切割的边缘旋转形成。如图5、图6所示，所述圆弧一3左端与齿柱1的表面相切，上端与抛物线4相切，其关系表达式为X2+(Y+R2)2＝R22；所述抛物线4上端与圆弧二5相切，其关系式为A2Y-BX2＝0；所述圆弧二5右端与圆弧三6相切，其关系表达式为(X-A-R1)2+(Y-B)2＝R12；所述圆弧三6为球形齿顶2的剖面形成的圆弧，其关系式为(X-R3+R2)2+Y2＝R32。如图6所示，在坐标系下的圆弧-抛物线-圆弧齿形结构剖面图，所述的R1为圆弧二5的半径；所述的R2为圆弧一3的半径；所述的R3为圆弧三6的半径；所述的A为抛物线4和圆弧二5的交点沿X方向的长度；所述的B为抛物线4和圆弧二5的交点沿Y方向的长度。其工作原理为：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，合金齿顶端采用球形齿的结构，合金齿的球形齿部分在钻头的冲击作用下，进行冲击破岩；在冲击作用的同时，第一圆弧面9、第二圆弧面7以及抛物面8在钻头的旋转下刮削岩石；在软硬交错地层中，钻头钻遇钻进较软地层的时候主要以圆弧-抛物线-圆弧部分为主进行刮削岩石；钻遇较硬地层时，主要以球形冠部为主进行冲击破碎岩石。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆弧‑抛物线‑圆弧的新型齿形结构，主要由齿柱(1)、齿顶(2)、第二圆弧面(7)、抛物面(8)、第一圆弧面(9)组成，其特征在于：齿形结构剖面图在齿顶(2)处的轨迹主要由圆弧一(3)、抛物线(4)、圆弧二(5)、圆弧三(6)组成，圆弧一(3)与抛物线(4)相切，抛物线(4)与圆弧二(5)相切，圆弧二(5)与圆弧三(6)相切；所述第一圆弧面(9)由圆弧一(3)沿着圆周方向旋转形成；所述抛物面(8)由抛物线(4)沿着垂直于剖面的方向切割齿顶(2)形成；所述第二圆弧面(7)由圆弧二(5)沿着抛物线(4)在齿顶切割的边缘旋转形成。

【技术特征摘要】
1.一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构，主要由齿柱(1)、齿顶(2)、第二圆弧面(7)、抛物面(8)、第一圆弧面(9)组成，其特征在于：齿形结构剖面图在齿顶(2)处的轨迹主要由圆弧一(3)、抛物线(4)、圆弧二(5)、圆弧三(6)组成，圆弧一(3)与抛物线(4)相切，抛物线(4)与圆弧二(5)相切，圆弧二(5)与圆弧三(6)相切；所述第一圆弧面(9)由圆弧一(3)沿着圆周方向旋转形成；所述抛物面(8)由抛物线(4)沿着垂直于剖面的方向切割齿顶(2)形成；所述第二圆弧面(7)由圆弧二(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志强，周操，马亚超，张文琳，谢豆，朱晶，伍家屺，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51