專利名稱：鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法及刀頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法及刀頭，屬于地質(zhì)鉆探工具技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油鉆井作業(yè)中一旦發(fā)生井內(nèi)套管破損都要進(jìn)行更換，割斷破損段套管并取出、在破損段下入新套管。割斷套管的過程是將機(jī)械式或者液壓式內(nèi)割刀下到切割位置，刀頭在機(jī)械カ或者液壓カ的作用下繞銷軸旋轉(zhuǎn)徑向張開，此時(shí)旋轉(zhuǎn)機(jī)械式或者液壓式內(nèi)割刀，刀尖接觸套管，加大機(jī)械力或者液壓力，刀尖切入套管進(jìn)行切削，繼續(xù)加大機(jī)械力或者液壓力，刀尖深入套管進(jìn)行切削，持續(xù)加大機(jī)械カ或者液壓カ直到套管被切斷。現(xiàn)有的內(nèi)割刀都是三個(gè)刀頭，每個(gè)刀頭的前刀面和側(cè)面堆焊塊狀硬質(zhì)合金刀片或者不規(guī)則粗大顆粒硬質(zhì)合金作為磨銑刃，每個(gè)硬質(zhì)合金個(gè)體并非機(jī)床切削刀具那樣開有刀刃可以有效的切削。實(shí)際切削的微過程是硬質(zhì)合金個(gè)體磨銑套管壁切削，其震動(dòng)劇烈，切割多層套管困難，切割用時(shí)長，就會(huì)延長エ期，増加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供ー種鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法及刀頭。使內(nèi)割刀能夠平穩(wěn)、快速切割多層套管，最大的刀刃展開至3倍于本體的直徑獲得各種不利切削條件(包括硬點(diǎn)、偏心、不連續(xù)切割等)下的最大穩(wěn)定性，粗狀的三刀刃結(jié)構(gòu)允許高速切割，快速切套管。本發(fā)明的技術(shù)方案
鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法，對(duì)刀頭預(yù)熱300 500°C，在刀頭工作部位用鎳銀基作釬焊料將硬質(zhì)合金刀片鑲崁在刀頭工作部位，硬質(zhì)合金刀片通過緊密附著釬焊料與刀頭釬焊連接。在刀體的工作部位表面預(yù)釬焊ー層鎳銀焊條作為打底層，然后再堆焊碳化鎢顆粒。堆焊方式為氧こ炔焰堆焊，使用中性焰，熱量因足夠大，確保碳化鎢顆粒在鎳銀基體合金重新凝固之前能在工作表面均勻分布，同時(shí)也應(yīng)控制火焰溫度，避免過熱導(dǎo)致碳化鎢燒損，或基體合金蒸發(fā)導(dǎo)致碳化鎢與刀頭無法形成有效結(jié)合，將碳化鎢顆粒堆焊的前端面堆成ー塊矩形平面；在堆焊矩形平面的同時(shí)將ー些硬質(zhì)合金刀片按一定規(guī)律鑲嵌在矩形平面上，其嵌入深度大于硬質(zhì)合金刀片的高度C的1/2，其露出矩形平面之外的切削方向的菱邊設(shè)有切削刃。前述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法中，所述硬質(zhì)合金刀片包括矩形刀片和三角刀片。前述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法中，所述按一定規(guī)律鑲嵌在矩形平面上是將三角刀片鑲嵌在矩形平面底部；將矩形刀片按行列排列在矩形平面其余部分；三 角刀片與矩形刀片露出矩形平面的高度相同。前述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法中，所述矩形刀片按行列排列在矩形平面其余部分是矩形刀片長度A方向順著矩形平面的長度方向排兩列以上，列間距大于矩形刀片厚度B ;相鄰兩列之間的矩形刀片交錯(cuò)排列。前述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法中，所述露出矩形平面之外的切削方向的菱邊設(shè)有切削刃，切削刃的厚度S為O. 2 O. 3mm;切削刃的前角α為10 20°，后角β為5 10°。前述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法中，所述切削刃的前角α為12°，后角β為8°。前述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法中，所述前角α與矩形刀片或三角刀片的切削面之間通過圓弧R過渡連接。按前述的方法構(gòu)成的刀頭，包括刀體，刀體的前刀面上設(shè)有ー層碳化鎢顆粒堆焊體，碳化鎢顆粒堆焊體前端面堆成矩形平面，矩形平面的底部鑲嵌有三角刀片，矩形平面的 其余部分鑲嵌有按行列排列的矩形刀片；行間距D小于矩形刀片的長度Α，列間距大于矩形刀片的厚度B，三角刀片和矩形刀片的嵌入深度大于矩形刀片的高度C的1/2 ;相鄰兩列之間的矩形刀片交錯(cuò)排列；三角刀片和矩形刀片上設(shè)有切削刃。前述刀頭中，所述切削刃的厚度δ為O. 2 O. 3mm;切削刃的前角α為10 20°，后角β為5 10°。前述刀頭中，所述切削刃的前角α為12°，后角β為8°。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了具有切削刃的硬質(zhì)合金刀片以及交錯(cuò)排列方式，切削刃使得切削阻カ變小，切削速度大大提升；交錯(cuò)排列方式形成間斷切削，切屑變得更短，更容易被帶到地面或下落井底，從而防止卡鉆，使切割施工更為安全、方便。本發(fā)明為井下更換套管作業(yè)更快更好的實(shí)施提供了更加便利的條件。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是矩形刀片的結(jié)構(gòu)示意 圖3是圖2的俯視 圖4是三角刀片的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的標(biāo)記為1_刀體，2-碳化鎢顆粒堆焊體，3-矩形平面，4-矩形刀片，5-三角刀片，6-切削刃，7-切削面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明，但并不作為對(duì)本發(fā)明限制的依據(jù)。實(shí)施例。鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法，如圖I所示。用碳化鎢焊條在刀體I的前刀面上堆焊ー層碳化鎢顆粒堆焊體2，將碳化鎢顆粒堆焊體2的前端面堆成ー塊矩形平面3 ;在堆焊矩形平面3的同時(shí)將ー些硬質(zhì)合金刀片按一定規(guī)律鑲嵌在矩形平面3上，其嵌入深度大于硬質(zhì)合金刀片的高度C的1/2。硬質(zhì)合金刀片包括矩形刀片4和三角刀片5。按一定規(guī)律鑲嵌在矩形平面3上是指將三角刀片5鑲嵌在矩形平面3底部；將矩形刀片4按行列排列在矩形平面3其余部分；三角刀片5與矩形刀片4露出矩形平面5的高度相同。矩形刀片4按行列排列在矩形平面3其余部分是矩形刀片4長度A方向順著矩形平面3的長度方向排兩列以上，列間距大于矩形刀片4厚度B ;相鄰兩列之間的矩形刀片4交錯(cuò)排列。矩形刀片4和三角刀片5露出矩形平面3之外的切削方向的菱邊設(shè)有切削刃6，切削刃6的厚度δ為O. 2 O. 3_ ;切削刃6的前角α為10 20°，后角β為5 10°。切削刃6的前角α為12°，后角β為8°。前角α與矩形刀片4或三角刀片5的切削面7之間通過圓弧R過渡連接。按前述的方法構(gòu)成 的刀頭，包括刀體1，刀體I的前刀面上設(shè)有ー層碳化鎢顆粒堆焊體2，碳化鎢顆粒堆焊體2上設(shè)有矩形平面3，矩形平面3的底部鑲嵌有三角刀片5，矩形平面3的其余部分鑲嵌有按行列排列的矩形刀片4 ;行間距D小于矩形刀片4的長度Α，列間距大于矩形刀片4的厚度B，矩形刀片4和三角刀片5的嵌入深度大于矩形刀片4的高度C ;相鄰兩列之間的矩形刀片4交錯(cuò)排列；矩形刀片4和三角刀片5上設(shè)有切削刃6。切削刃6的厚度δ為O. 2 O. 3_ ;切削刃6的前角α為10 20°，后角β為5 10°。切削刃6的前角α為12°，后角β為8°。矩形刀片如圖2和圖3所示，矩形刀片4為硬質(zhì)合金制成，形狀近似長方體，如圖2所示，其長、厚、高分別為Α、B、C。在AB平面與AC平面的其中一個(gè)交線上設(shè)有切削刃6，切削刃6的厚度δ為O. 2 O. 3mm，可以延長內(nèi)割刀的使用壽命。切削刃6處的圓弧R可以方便切屑排出。切削刃6的前角α為10 20°，最好為12°。后角β為5 12°，最好為8°。前角α可以減小切屑變形和摩擦阻力，使切削力、切削功率及切削時(shí)產(chǎn)生的熱量減小。由于前角α過大將導(dǎo)致切削刃強(qiáng)度降低，刀頭散熱體積減小，致使刀具壽命降低，所以前角α不要太大。后角β的主要作用是減小刀具后刀面與エ件之間的摩擦。后角β過大會(huì)使刀刃強(qiáng)度降低，并使散熱條件變差，使刀具耐用度降低，所以后角β也不易過大。矩形刀片4按交錯(cuò)排列方式鑲嵌在用碳化鎢顆粒堆焊在刀體I前刀面上的ー層矩形平面3上，矩形刀片4的長度方向與矩形平面3的長度方向一致，同列矩形刀片4的間距D小于矩形刀片4的長度Α，間距D空隙正對(duì)前一列的矩形刀片4，矩形刀片4的列數(shù)可以為2列或者更多列。也可以在列之間增加刀尖的數(shù)量。敷焊焊料采用碳化鎢顆粒焊條。在矩形平面3下端盡頭設(shè)有三角刀片5，三角刀片5上也設(shè)有切削刃6。
權(quán)利要求
1.鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法，其特征在于該方法用碳化鎢焊條在刀體的前刀面上堆焊ー層碳化鎢顆粒堆焊體，將碳化鎢顆粒堆焊體的前端面堆成ー塊矩形平面；在堆焊矩形平面的同時(shí)將ー些硬質(zhì)合金刀片按一定規(guī)律鑲嵌在矩形平面上，其嵌入深度大于硬質(zhì)合金刀片的高度C的1/2，其露出矩形平面之外的切削方向的菱邊設(shè)有切削刃。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法，其特征在于所述硬質(zhì)合金刀片包括矩形刀片和三角刀片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法，其特征在于所述按一定規(guī)律鑲嵌在矩形平面上是將三角刀片鑲嵌在矩形平面底部；將矩形刀片按行列排列鑲嵌在矩形平面其余部分；三角刀片與矩形刀片露出矩形平面的高度相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法，其特征在于所述矩形刀片按行列排列在矩形平面其余部分是指矩形刀片長度A方向順著矩形平面的長度方向排兩列以上，列間距大于矩形刀片厚度B ;相鄰兩列之間的矩形刀片交錯(cuò)排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法，其特征在于所述硬質(zhì)合金刀片露出矩形平面之外的切削方向的菱邊設(shè)有切削刃，切削刃的厚度S為0.2 0.3mm;切削刃的前角a為10 20°，后角@為5 10°。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法，其特征在于所述切削刃的前角a為12°，后角P為8°。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法，其特征在于所述前角a與矩形刀片或三角刀片的切削面之間通過圓弧R過渡連接。
8.按權(quán)利要求1-7任ー權(quán)利要求所述的方法構(gòu)成的刀頭，包括刀體(1)，其特征在于刀體(I)的前刀面上設(shè)有ー層碳化鎢顆粒堆焊體(2 )，碳化鎢顆粒堆焊體(2 )上設(shè)有矩形平面(3 )，矩形平面(3 )的底部鑲嵌有三角刀片(5 )，矩形平面(3 )的其余部分鑲嵌有按行列排列的矩形刀片(4);行間距D小于矩形刀片(4)的長度A，列間距大于矩形刀片(4)的厚度B，矩形刀片(4)和三角刀片(5)的嵌入深度大于矩形刀片(4)的高度C的1/2 ;相鄰兩列之間的矩形刀片(4)交錯(cuò)排列；矩形刀片(4)和三角刀片(5)上設(shè)有切削刃(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述刀頭，其特征在干所述切削刃(7)的厚度S為0.2 0.3_;切削刃(7)的前角a為10 20°，后角P為5 10°。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述刀頭，其特征在干所述切削刃(7)的前角a為12°，后角3為8。。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉆井內(nèi)割刀頭上硬質(zhì)合金刀片的布置方法及刀頭。該方法用碳化鎢焊條在刀體(1)的前刀面上堆焊一層碳化鎢顆粒堆焊體(2)，將碳化鎢顆粒堆焊體(2)的前端面堆成一塊矩形平面(3)；在堆焊矩形平面(3)的同時(shí)將一些硬質(zhì)合金刀片按一定規(guī)律鑲嵌在矩形平面(3)上，其嵌入深度大于硬質(zhì)合金刀片的高度C的1/2。本發(fā)明采用了具有切削刃的硬質(zhì)合金刀片以及交錯(cuò)排列方式，切削刃使得切削阻力變小，切削速度大大提升；交錯(cuò)排列方式形成間斷切削，切屑變得更短，更容易被帶到地面或下落井底，從而防止卡鉆，使切割施工更為安全、方便。本發(fā)明為井下更換套管作業(yè)更快更好的實(shí)施提供了更加便利的條件。
文檔編號(hào)E21B29/06GK102649200SQ201110449040
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者蘭志鋼, 蘭鍵, 張發(fā)貴, 張永唯, 李應(yīng)虎, 李匯平, 楊杰, 湯平漢, 沈赤衛(wèi), 王凌, 王輝, 胡安智, 補(bǔ)聲軍 申請(qǐng)人:貴州高峰石油機(jī)械股份有限公司