一种两棱切削齿制造技术

本实用新型专利技术公开了一种两棱切削齿，属于石油天然气、矿山工程等钻探设备技术领域。该切削齿包括：基体和与基体连接的聚晶金刚石层；聚晶金刚石层的工作面上设置有两个棱脊区域；每个棱脊区域均包括一个凸台结构和两个脊面，两个脊面相连接，两个脊面远离连接处的一端分别延伸至聚晶金刚石层齿面的边缘，且与晶金刚石层齿面的边缘对齐；凸台结构一端连接在两个脊面的连接处的一侧，凸台结构远离脊面的一端延伸至聚晶金刚石层齿面的边缘。在本实用新型专利技术中设置有两个棱脊区域，两个棱脊区域形成两个棱脊结构，且棱脊结构设计为负前角，在保证了抗冲击性能的情况下增加了脊形齿的攻击性，提高切削齿的破岩效率，提升钻进速度。

【技术实现步骤摘要】
一种两棱切削齿
本技术涉及石油天然气、矿山工程等钻探设备
，特别涉及一种两棱切削齿。
技术介绍
由于PDC复合片具有高硬度、高耐磨性以及较强的自锐性等特点，PDC钻头成为目前油气井开发过程中最常用的钻头类型。PDC钻头上所用的切削齿一般为圆形平面PDC复合片切削齿，其几何外形通常为圆柱体，聚晶金刚石层的外端面是主要的切削工作表面，称为切削工作面或者工作面。平面齿在切削过程中，由于前方岩石对平面齿的作用力方向通常沿平面齿刮切方向的相反方向，平面齿的工作面受到较大的冲击载荷，所以冲击失效是主要的失效形式之一，尤其在不均质地层和含砾夹层中，切削齿因冲击失效的情况更加常见。随着PDC制造工艺技术的进步，为克服冲击失效的问题，各种异型齿被设计制造并投入应用，其中脊形齿的使用效果较为突出。脊形齿的工作面是由多个曲面组合形成的三维形面，不同曲面之间的交线形成棱脊，棱脊与齿边缘的交点形成尖点。破碎岩石时，尖点首先压入岩石，然后随着切削齿的运动，棱脊对岩石产生犁削作用，使岩石沿着脊面向两边滑移，再由脊面对岩石进行剪切。但由于现有脊形齿的棱脊一般呈正前角，产生犁削的效果有限，制约了破岩效率的提高，不利于钻井提速。另外，与平面齿相比，脊形齿的脊面持续与滑移的岩石发生摩擦，产生更多的热量，使切削齿的温度急剧升高，导致热磨损现象加剧，不利于切削齿稳定工作，降低了钻头使用寿命。
技术实现思路
为了提高切削齿的抗冲击性能，本技术提供了一种两棱切削齿。所述切削齿包括：基体和与所述基体连接的聚晶金刚石层；所述聚晶金刚石层的工作面上设置有两个棱脊区域；每个所述棱脊区域均包括一个凸台结构和两个脊面，两个所述脊面相连接，两个所述脊面远离连接处的一端分别延伸至所述聚晶金刚石层齿面的边缘，且与所述晶金刚石层齿面的边缘对齐；所述凸台结构一端连接在两个所述脊面的连接处的一侧，所述凸台结构远离所述脊面的一端延伸至所述聚晶金刚石层齿面的边缘，且与所述聚晶金刚石层齿面的边缘对齐；两个所述棱脊区域远离所述凸台结构的一端相互连接在所述聚晶金刚石层的中间，两个所述棱脊区域的连接处从中心分别向两边缘延伸的过程中轴向高度持续增加为负前角b，形成两个棱脊结构。进一步地，所述负前角b的范围为3°≤b≤15°。进一步地，所述凸台结构为平面或者曲面。进一步地，所述凸台结构的径向宽度d的范围为1/8R≤d≤3/4R，R为所述基体的半径。进一步地，所述聚晶金刚石层的厚度H的范围为2.5-6mm。进一步地，所述凸台结构的厚度h的范围为1/4H≤h≤4/5H，H为所述聚晶金刚石层的厚度。进一步地，两个所述棱脊区域形成的所述棱脊结构的脊顶角a的范围为100°≤a≤175°。本技术提供的技术方案的有益效果是：在本技术中设置有两个棱脊区域，两个棱脊区域形成两个棱脊结构，且棱脊结构设计为负前角，在保证了抗冲击性能的情况下增加了脊形齿的攻击性，提高切削齿的破岩效率，提升钻进速度。另外，通过外侧凸台结构的设计，增大了切削齿工作面的表面积，从而增大与钻井液的接触面积，加快冷却速度，防止切削齿温度过高，增加切削齿的寿命。附图说明图1是本技术提供的一种两棱切削齿的结构示意图；图2是本技术提供的一种两棱切削齿的正视图；图3是本技术提供的一种两棱切削齿的左视图。附图标记：1-基体；2-聚晶金刚石层；3-棱脊结构；4-凸台结构；5-脊面。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上，或者可能同时存在居中组件。本技术所使用的的术语“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的。除非另有定义，本技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例目的，不是旨在于限定本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。图1是本技术提供的一种两棱切削齿的结构示意图；图2是本技术提供的一种两棱切削齿的正视图；图3是本技术提供的一种两棱切削齿的左视图。参见图1-3，该切削齿包括：基体1和与基体1连接的聚晶金刚石层2；聚晶金刚石层2的工作面上设置有两个棱脊区域；每个棱脊区域均包括一个凸台结构4和两个脊面5，两个脊面5相连接，两个脊面5远离连接处的一端分别延伸至聚晶金刚石层2齿面的边缘，且与晶金刚石层2齿面的边缘对齐；凸台结构4一端连接在两个脊面5的连接处的一侧，凸台结构4远离脊面5的一端延伸至聚晶金刚石层2齿面的边缘，且与聚晶金刚石层2齿面的边缘对齐；两个棱脊区域远离凸台结构4的一端相互连接在聚晶金刚石层2的中间，两个棱脊区域的连接处从中心分别向两边缘延伸的过程中轴向高度持续增加为负前角b，形成两个棱脊结构3。需要说明的是，棱脊结构3线型至少具有一段呈负前角的线型，该段结构棱脊3延伸至聚晶金刚石层齿面的边缘。当棱脊结构3接触岩石进行岩石破碎时，负前角的设置能够提升切削齿的犁削效果，增强切削齿的侵入性，提高破岩效率。进一步地，负前角b的范围为3°≤b≤15°。进一步地，凸台结构4为平面或者曲面。需要说明的是，当凸台结构4为平面时，能够减小破岩时的冲击。当凸台结构4为曲面时，可以增大工作面的表面积，与钻井液的接触面积增大，热交换效率提高，改善冷却效果。进一步地，凸台结构4的径向宽度d的范围为1/8R≤d≤3/4R，R为基体1的半径。需要说明的是，径向宽度是指沿切削齿齿柱的半径方向的宽度。进一步的，聚晶金刚石层2的厚度H的范围为2.5mm-6mm。需要说明的是，聚晶金刚石层2与棱脊区域一体成型，棱脊区域也为聚晶金刚石层2的一部分，总高度H的范围为2.5mm-6mm。进一步地，凸台结构4的厚度h的范围为1/4H≤h≤4/5H，H为聚晶金刚石层2的厚度。进一步地，两个棱脊区域形成的棱脊结构3的脊顶角a的范围为100°≤a≤175°。需要说明的是，两个棱脊区域形成的棱脊结构3的脊顶角a的范围为100°≤a≤175°，脊顶角a和脊面5平滑过渡能够将沿运动方向来的冲击力分解为侧向力和平行于脊面的切向力，有效地减小了切削齿受到的正面冲击，提高了切削齿的抗冲击性能。还需要说明的是，该两棱切削齿应用在PDC钻头上。以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两棱切削齿，其特征在于，所述切削齿包括：基体(1)和与所述基体(1)连接的聚晶金刚石层(2)；/n所述聚晶金刚石层(2)的工作面上设置有两个棱脊区域；每个所述棱脊区域均包括一个凸台结构(4)和两个脊面(5)，两个所述脊面(5)相连接，两个所述脊面(5)远离连接处的一端分别延伸至所述聚晶金刚石层(2)齿面的边缘，且与所述晶金刚石层(2)齿面的边缘对齐；所述凸台结构(4)一端连接在两个所述脊面(5)的连接处的一侧，所述凸台结构(4)远离所述脊面(5)的一端延伸至所述聚晶金刚石层(2)齿面的边缘，且与所述聚晶金刚石层(2)齿面的边缘对齐；/n两个所述棱脊区域远离所述凸台结构(4)的一端相互连接在所述聚晶金刚石层(2)的中间，两个所述棱脊区域的连接处从中心分别向两边缘延伸的过程中轴向高度持续增加为负前角b，形成两个棱脊结构(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种两棱切削齿，其特征在于，所述切削齿包括：基体(1)和与所述基体(1)连接的聚晶金刚石层(2)；
所述聚晶金刚石层(2)的工作面上设置有两个棱脊区域；每个所述棱脊区域均包括一个凸台结构(4)和两个脊面(5)，两个所述脊面(5)相连接，两个所述脊面(5)远离连接处的一端分别延伸至所述聚晶金刚石层(2)齿面的边缘，且与所述晶金刚石层(2)齿面的边缘对齐；所述凸台结构(4)一端连接在两个所述脊面(5)的连接处的一侧，所述凸台结构(4)远离所述脊面(5)的一端延伸至所述聚晶金刚石层(2)齿面的边缘，且与所述聚晶金刚石层(2)齿面的边缘对齐；
两个所述棱脊区域远离所述凸台结构(4)的一端相互连接在所述聚晶金刚石层(2)的中间，两个所述棱脊区域的连接处从中心分别向两边缘延伸的过程中轴向高度持续增加为负前角b，形成两个棱脊结构(3)。


2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈霖，况雨春，陈伟林，何璟彬，李德波，韩玉亮，
申请(专利权)人：西安意通石油工程有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61