[实用新型]一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构

说明书

本实用新型涉及一种圆弧‑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。本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构，属于油气钻井勘探领域。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型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。

本实用新型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。

本发明与现有技术相比，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为本实用新型一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构正视图；

图2为本实用新型一种圆弧-抛物线-圆弧的新型齿形结构侧视图；