[實用新型]PDC-牙輪復合鉆頭演示教具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420339369.0
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN203910168U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 郭光亮;范誠;袁波;包澤軍;祝效華
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于石油鉆井井下工具技術教學領域，特別是涉及利用PDC鉆頭剪切原理破巖和牙輪鉆頭沖擊破巖過程機理的理論學習分析的教學領域。

背景技術

目前運用最廣的兩類鉆頭，一是牙輪鉆頭，主要靠滾動產(chǎn)生的沖擊壓碎作用來破碎巖石；二是PDC鉆頭，主要靠鍥入式刮切方式破碎巖石，但是目前學習兩類鉆頭結(jié)構(gòu)及破巖機理的教具還達不到好的展示效果，并且也沒有把兩種鉆頭演示教具破巖機理有機的結(jié)合起來。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型是一套可以演示牙輪鉆頭，PDC-鉆頭和PDC-牙輪混合鉆頭的演示教具，包括主體、PDC刀翼、PDC切削齒、牙輪、牙輪切削齒、牙掌、臺架；本發(fā)明屬于石油鉆井井下工具技術教學領域，特別是涉及利用PDC鉆頭剪切原理破巖和牙輪鉆頭沖擊破巖過程機理的理論學習分析的教學領域；本發(fā)明的特點是：能夠方便教師在上課期間言簡意賅的講述出鉆頭的結(jié)構(gòu)特性、破巖原理，特別是形象直觀的展示出PDC鉆頭、牙輪鉆頭、PDC-牙輪符合鉆頭的破巖工作過程，讓學生更容易接受、理解和掌握這些原理。該演示教具可拆卸，質(zhì)量輕，易調(diào)節(jié)，有效降低教學成本，潛在經(jīng)濟效益好。

本實用新型PDC-牙輪復合鉆頭演示教具,采用如下技術方案：

PDC-鉆頭教具與牙輪鉆頭教具集成，形成復合鉆頭教具，再與臺架組合，形成PDC-牙輪復合鉆頭演示教具，其特征在于：通過改變牙掌在主體上的裝配關系，實現(xiàn)PDC-鉆頭教具、牙輪鉆頭教具和PDC-牙輪復合鉆頭教具；再與臺架組合，實現(xiàn)PDC-鉆頭演示教具、牙輪鉆頭演示教具和PDC-牙輪復合鉆頭演示教具。

本實用新型PDC-牙輪復合鉆頭演示教具；結(jié)構(gòu)特點包括：

(1)PDC-牙輪復合鉆頭演示教具由鉆頭和臺架組成，臺架手動控制，模擬鉆井過程，PDC切削齒、牙輪切削齒演示切削破巖過程；

(2)通過改變牙掌在主體上的裝配關系，實現(xiàn)PDC-鉆頭教具、牙輪鉆頭教具和PDC-牙輪復合鉆頭教具；再與臺架組合，實現(xiàn)PDC-鉆頭演示教具、牙輪鉆頭演示教具和PDC-牙輪復合鉆頭演示教具。

(3)通過改變牙掌在主體上的裝配關系，實現(xiàn)PDC-鉆頭教具、牙輪鉆頭教具和PDC-牙輪復合鉆頭教具，方便老師結(jié)合理論給學生講解鉆頭的結(jié)構(gòu)知識。

所述的PDC-牙輪復合鉆頭教具由兩個PDC刀翼和兩個牙輪構(gòu)成。

(4)主體：采用鋁材數(shù)車制成，質(zhì)量較輕，可以達到輕便易拿以方便老師上課的目的。

(5)PDC刀翼：和主體材料相同，鋁材加工中心銑成，數(shù)目>＝1。

(6)PDC切削齒：形狀包括勺形齒、楔形齒、錐球齒、球形齒、錐臺齒、圓柱截頭齒、棱錐齒；所述的PDC切削齒材質(zhì)為硬質(zhì)合金、立方氮化硼、陶瓷；所述的PDC切削齒數(shù)目>＝1。

(7)牙輪：采用鋁材加工中心銑成，質(zhì)量輕，牙輪數(shù)目>＝1。

(8)牙輪切削齒：形狀包括勺形齒、楔形齒、錐球齒、球形齒、錐臺齒、圓柱截頭齒、棱錐齒；所述的牙輪切削齒材質(zhì)為硬質(zhì)合金、立方氮化硼、陶瓷；所述的牙輪切削齒數(shù)目>＝1。

(9)牙掌：采用鋁材數(shù)銑制成，質(zhì)量輕，牙掌上鉆有兩個孔，用于實驗牙輪的單獨演示和PDC-牙輪的復合演示過程，牙掌數(shù)目>＝1。

(10)臺架：為演示實驗臺架，臺架上可以放巖石等材料配合鉆頭演示切削過程和反應切削軌跡

(11)PDC-牙輪復合鉆頭演示教具包括鉆進過程、切削機理、鉆頭結(jié)構(gòu)的演示。

根據(jù)上述實用新型，已于2014年5月制成實物，在教學、科研中用于實踐，收到廣大使用者的好評，效果良好。

本實用新型PDC-牙輪復合鉆頭演示教具的性能特點包括：

(1)演示PDC鉆頭刮切破巖機理：經(jīng)過鉆進，產(chǎn)生塊狀巖屑，減慢鉆進過程，可以觀察到多種巖石被刮切掉時的斷裂裂紋形態(tài)；同時顯示出鉆進后的井底同心圓。

(2)演示牙輪鉆頭沖擊壓碎的破巖機理：經(jīng)過鉆進，巖石經(jīng)過沖擊而從巖層表明脫落，可以觀察到巖石沖擊破碎的裂紋，以及破巖后井底被牙輪切削齒沖擊后的痕跡。

(3)演示PDC-牙輪復合鉆頭破巖機理：通過調(diào)節(jié)牙掌的裝配位置，可以觀察到PDC刮切后牙輪壓碎巖屑、牙輪沖擊出坑后PDC刮切最后牙輪再壓碎巖屑的破巖機理，從而直觀形象的解釋出PDC-牙輪復合鉆頭鉆進提速的緣由。