一种石油井钻头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种石油井钻头，包括圆柱形钻头体、设在钻头体一端的N个切削齿及通水孔，以钻头体端面圆心为极点建立极坐标系，所述第一切削齿至第N切削齿的极径依次增大，所述第一切削齿至第N切削齿的极角依次为0°、360°/N、2*360°/N……(N-1)*360°/N，所述第一切削齿至第N切削齿的高度呈等减数列；本实用新型专利技术的钻头，钻进速度与转速成正比，可通过提高转速提高钻进速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石油钻探领域，具体涉及一种石油井钻头。
技术介绍
目前，公知的油井钻头的切削齿端面是按照一定的优化角度立着放置的。在一定的钻压和转速下，切削齿处的压强大于岩石的抗压强度，切削齿切入岩石，以螺旋线的轨迹，边旋转边向下连续地钻入岩石。其缺点是切削齿持续地承受压入岩石受到的阻力，容易损坏，使得钻头只能在高转速低钻压或低转速高钻压模式下工作，钻进速度随转速和钻压的变化存在极大值，无法通过提高转速来提高钻进速度。
技术实现思路
本技术的目的在于：提供一种可通过提高转速来提高钻进速度的石油井钻头。本技术是通过以下技术方案实现的：一种石油井钻头，包括圆柱形钻头体、设在钻头体一端的N个切削齿及通水孔，以钻头体端面圆心为极点建立极坐标系，所述N个切削齿的中心为坐标点，所述第一切削齿至第N切削齿的极径依次增大，所述第一切削齿至第N切削齿的极角依次为0°、360°/N、2*360°/N……(N-1)*360°/N，所述第一切削齿至第N切削齿的高度呈等减数列；所述第一切削齿覆盖极点；以所述极点为圆心，相邻切削齿旋转一周所覆盖区域有重叠部分；所述N为大于1的自然数。作为本技术的进一步优选方案，所述第一切削齿至第N切削齿的极径呈等加数列。作为本技术的进一步优选方案，所述N等于9。作为本技术的进一步优选方案，所述相邻切削齿的高度差为0.5mm。作为本技术的进一步优选方案，所述通水孔的极径大于第一切削齿的极径，r>小于等于第二切削齿的极径。作为本技术的进一步优选方案，所述通水孔的直径大于等于切削齿的直径。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术的钻头，钻进速度与转速成正比，可通过提高转速提高钻进速度，并且切削齿大部分时间只需承受剪切岩石受到的阻力和摩擦力，远小于压入岩石受到的阻力，增加钻头使用寿命。附图说明图1是本技术实施例一结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本技术作详细的说明。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。在极坐标系下，以钻头体1的轴心点为极点建立极坐标系，N个切削齿2的极角分别为0°，360°/N,2*360°/N,……,(N-1)*360°/N。第一切削齿要保证钻头旋转一周时齿痕划过轴心点。第一至第M个切削齿2保证齿间距大于可加工制造距离，M值由实际钻头体1和切削齿2的尺寸决定。最后一个切削齿保证实际工作需要和安全使用。其余的切削齿2保证旋转一周时齿痕布满井底并和相邻齿痕存在交叠。N个切削齿的露出高度分别为h,h-Δh,h-2Δh,……,h-(n-1)Δh。若N个切削齿端面面积之和是S0，旋转360°/N时N个齿端面与前齿痕交叠的面积之和为S1,岩石的抗压强度为Pm，当钻压P大于Pm·(S0-S1)小于Pm·S0时，每旋转360°/N切削齿2与岩石的接触面积变为S0-S1，压强变为P/(S0-S1),大于Pm,切削齿压入岩石。当压入Δh深度时，切削齿与岩石的接触面积变为S0，压强变为P/S0，小于Pm,切削齿不再继续向下压入岩石，只通过旋转运动剪切岩石表层。随钻头转动，重复上述的压入和剪切过程，每转一圈钻头会钻进N·Δh的深度。若钻头每分钟转K圈，则此钻头每分钟会钻进K·N·Δh深度。钻进速度与转速成正比。实施例一：如图1所示，在图1中，切削齿2有9个，和通水孔3，钻头体1直径118mm，切削齿一到九的直径为10mm，通水孔3直径26mm。切削齿一极角0°，极径5mm，高度10mm；切削齿二极角-40°，极径18mm，高度9.5mm；切削齿三极角-80°，极径24mm，高度9mm；切削齿四极角-120°，极径28.5mm，高度8.5mm；切削齿五极角-160°，极径33mm，高度8mm；切削齿六极角-200°，极径37.5mm，高度7.5mm；切削齿七极角-240°，极径42mm，高度7mm；切削齿八极角-280°，极径46.5mm，高度6.5mm；切削齿九极角-320°，极径51mm，高度6mm。通水孔3极角145°，极径17.6mm。当钻头正转时，每转动40°切削齿与岩石的接触面积会由7.1cm2变到小于5.0cm2。若岩石的抗压强度为30MPa，在施加1500公斤的钻井压力时，每转动40°对岩石的压强会大于30MPa一次，切削齿压入岩石，压入0.5mm后，对岩石的压强变为21MPa，小于岩石的抗压强度，切削齿不会继续向下深入。每转动40°会钻进0.5mm，每圈会钻进4.5mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油井钻头，包括圆柱形钻头体(1)、设在钻头体(1)一端的N个切削齿(2)及通水孔(3)，其特征在于：以钻头体(1)端面圆心为极点建立极坐标系，所述N个切削齿(2)的中心为坐标点，所述第一切削齿至第N切削齿的极径依次增大，所述第一切削齿至第N切削齿的极角依次为0°、360°/N、2*360°/N……(N‑1)*360°/N，所述第一切削齿至第N切削齿的高度呈等减数列；所述第一切削齿覆盖极点；以所述极点为圆心，相邻切削齿旋转一周所覆盖区域有重叠部分；所述N为大于1的自然数。

【技术特征摘要】
1.一种石油井钻头，包括圆柱形钻头体(1)、设在钻头体(1)一端的N个切削齿(2)及通
水孔(3)，其特征在于：以钻头体(1)端面圆心为极点建立极坐标系，所述N个切削齿(2)的中
心为坐标点，所述第一切削齿至第N切削齿的极径依次增大，所述第一切削齿至第N切削齿
的极角依次为0°、360°/N、2*360°/N……(N-1)*360°/N，所述第一切削齿至第N切削齿的高
度呈等减数列；所述第一切削齿覆盖极点；以所述极点为圆心，相邻切削齿旋转一周所覆盖
区域有重叠部分；所述N为大于1的自然数。
2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海勇，张春雨，姜志刚，周健，
申请(专利权)人：陈海勇，
类型：新型
国别省市：吉林;22