一种动力牙轮钻头制造技术

技术编号:19445539 阅读:29 留言:0更新日期:2018-11-14 16:19
本发明专利技术公开了一种动力牙轮钻头,牙轮内设有转子,本体上设有定子,转子和定子组成螺杆动力马达。牙轮上设有排水孔,转子和定子之间是密封腔,密封腔向上连通进水孔,向下连通排水孔。定子上设有高压孔,密封腔上方通过高压孔连通进水孔;密封腔下方通过低压孔连通排水孔。牙轮上设有牙轮水眼,排水孔连通牙轮水眼。进水孔通过侧流道连通高压孔,定子内设有中孔和底孔,中孔上端连通侧流道,下端通过底孔连通低压孔。本发明专利技术能够解决牙轮被动转速低,牙齿间岩屑不易排除和停泵时环空易沉砂埋钻具的问题,还能将转子高频振动作用到岩石上。

【技术实现步骤摘要】
一种动力牙轮钻头
本专利技术涉及一种钻探领域的钻头,尤其是一种牙轮可以主动转动的动力牙轮钻头,可广泛应用于钻井领域。
技术介绍
牙轮钻头是在钻头旋转时,牙齿以一定速度冲击压入岩石并滑动剪切破岩。常规钻头存在的问题是:牙轮在钻头公转时只被动自转,被动转速低;牙齿间的岩屑易堆积,不及时排出时会妨碍继续破岩;喷嘴距离牙齿较远,对岩屑的清除效果差;停泵时,环空易沉砂,有埋钻具的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题,提供一种动力牙轮钻头,以解决牙轮被动转速低,牙齿间岩屑不易排除和停泵时环空易沉砂埋钻具的问题。本专利技术的是通过以下技术方案实现的:一种动力牙轮钻头,包括本体1和牙轮15,本体1内部设有进水孔12和喷嘴13,本体1外部设有切削齿,其中:所述牙轮15呈锥体结构,牙轮15锥面布设有牙齿,本体1下部呈内锥形腔,锥形腔的内表面间隔设置2-6个锥面,每个锥面上均与牙轮15的锥底构成旋转连接配合。上述方案进一步包括:所述本体1的内锥面上向内沿垂直锥面方向延伸有定子16,牙轮15内部设有转子腔,转子腔内设有转子20,转子20和定子16套接密封后组成螺杆动力马达,本体1和牙轮15通过螺杆动力马达构成旋转连接配合;转子20和定子16之间预设密封腔10,定子16内部设有连通水孔12和中孔9的侧流道2,转子20下段设有与密封腔10连通的低压孔21,牙轮15上设有连通低压孔21与牙轮15外部的排水孔22。在牙轮15外部牙齿之间分别设有牙轮水眼23,排水孔22连通每个牙轮水眼23。中孔9下端设有与密封腔10连通的底孔17,在中孔9的底孔17上部设有限流水眼B11。所述侧流道2上设有限流水眼A3。所述转子20通过万向轴19连接牙轮15,在本体1和牙轮15旋转结合部设有轴承14。所述转子20和万向轴19之间还设有联轴器18。本体1侧壁上设有侧孔A4和侧孔B6;所述侧孔A4与侧流道2连通,所述限流水眼A3安放在侧孔A4与侧流道2交汇处;所述侧孔B6与中孔9直通;所述侧孔A4和侧孔B6外部分别通过丝堵A5和丝堵B7封堵。本专利技术的有益效果是:1.牙轮随钻头公转时,泥浆流体驱动牙轮主动自转,在钻头每转动一周,破岩次数和对岩石的削剪力都有显著增加;2.牙轮上有排水孔和水眼,近距离及时清洗牙齿间附着和井底刚破碎的岩屑;3.停泵或者低泵速情况下,转动钻头,牙轮带动内部螺杆动力马达工作,对钻头内泥浆流体产生抽吸,保持钻具水眼畅通和持续清洗井底,保持泥浆循环避免沉砂埋钻具;4.转子的高频振动通过牙轮作用到岩石上,提高破岩效率;5.本专利技术的牙轮内的进出流道处设有可更换的水眼,调整牙轮转速和扭矩。附图说明图1为本专利技术的动力牙轮钻头结构示意图。其中:1、本体,2、侧流道,3、限流水眼A,4、侧孔A,5、丝堵A,6、侧孔B,7、丝堵B,8、高压孔,9、中孔,10、密封腔,11、限流水眼B,12、进水孔,13、喷嘴,14、轴承,15、牙轮,16、定子,17、底孔,18、联轴器,19、万向轴,20、转子,21、低压孔,22、排水孔,23、牙轮水眼。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。实施例1:参照如图1,一种动力牙轮钻头,包括本体1和牙轮15,本体1内部设有进水孔12和喷嘴13,本体1外部设有切削齿,其中:所述牙轮15呈锥体结构,牙轮15锥面布设有牙齿,本体1下部呈内锥形腔,锥形腔的内表面间隔设置2个锥面,每个锥面上均与牙轮15的锥底构成旋转连接配合。实施例2,在上述实施例1的基础上还包括:所述本体1的内锥面上向内沿垂直锥面方向延伸有定子16,牙轮15内部设有转子腔,转子腔内设有转子20,转子20和定子16套接密封后组成螺杆动力马达,本体1和牙轮15通过螺杆动力马达构成旋转连接配合;转子20和定子16之间预设密封腔10,定子16内部设有连通水孔12和中孔9的侧流道2,转子20下段设有与密封腔10连通的低压孔21,牙轮15上设有连通低压孔21与牙轮15外部的排水孔22。实施例3,进一步:在牙轮15外部牙齿之间分别设有牙轮水眼23,排水孔22连通每个牙轮水眼23。实施例4,进一步:中孔9下端设有与密封腔10连通的底孔17,在中孔9的底孔17上部设有限流水眼B11。所述侧流道2上设有限流水眼A3。实施例5,进一步:所述转子20通过万向轴19连接牙轮15,在本体1和牙轮15旋转结合部设有轴承14。所述转子20和万向轴19之间还设有联轴器18。实施例6,进一步:本体1侧壁上设有侧孔A4和侧孔B6;所述侧孔A4与侧流道2连通,所述限流水眼A3安放在侧孔A4与侧流道2交汇处;所述侧孔B6与中孔9直通;所述侧孔A4和侧孔B6外部分别通过丝堵A5和丝堵B7封堵。典型实施例:本专利技术在牙轮钻头本体1内设有侧流道2,钻头进水孔12的泥浆流体一部分通过钻头喷嘴13喷出,一部分进入侧流道2。本体1上设有定子16伸入牙轮15内,牙轮15内有与定子16配合的转子20,构成螺杆动力马达。定子16和转子20之间是密封腔10,密封腔10上方通过定子16上的通孔高压孔8与侧流道2连通,密封腔下方通过转子20上的低压孔21与排水孔22连通。牙轮15内设有排水孔22,排水孔22开口设在牙齿间并装有牙轮水眼23,排水孔22将螺杆动力马达内的液体排出牙轮15外,并冲洗牙齿。在此基础上,定子16中心轴向设有中孔9,定子16末端开设底孔17。中孔9上方连通侧流道2,下方连通底孔17。底孔17依次连通低压孔21和排水孔22。转子20和牙轮15之间还有联轴器18和万向轴19,联轴器18是花键结构传递扭矩。侧流道2上的设有限流水眼A3,中孔9中间设有限流水眼B11。在钻头本体1侧面开设侧孔A4和侧孔B6,其中,侧孔A4与侧流道在限流水眼A3处交汇,侧孔B6与中孔9相贯通。在侧孔A4上设有丝堵A5,在侧孔B6上设有丝堵B7。侧孔A4和侧孔B6分别用于更换限流水眼A3和限流水眼B11。通过更换不同孔径的限流水眼A3、限流水眼B11和牙轮水眼23,来调整密封腔10的流速,以及高压孔8和低压孔21的压差,进而控制转子20的转速和扭矩。本专利技术的工作过程:上部钻具水眼的高压泥浆流体进入进水孔12后,一部分从喷嘴13喷出,另一部分进入侧流道2。进入侧流道2的泥浆流体一部分通过高压孔8流经密封腔10,由于密封腔10具有螺杆动力马达的连续螺旋密封结构,泥浆驱动转子20转动,转子20将扭矩传递给牙轮15。牙轮15随钻头公转时,在泥浆流体驱动下自转由被动转为主动,产生的作用是:牙齿15压入岩石后在巨大自转扭矩下对牙齿间岩石产生削剪力,将岩石剥离;同时,牙轮15主动自转速度显著大于被动转速,钻头每转一圈,牙轮15对岩石的压入、削剪过程增加,破岩次数显著增多,破岩效率显著大于牙轮15被动自转;牙轮15上还有排水孔22和牙轮水眼23,比喷嘴13更接近井底,能够更加及时有效的清洗牙齿和岩屑。由于本专利技术的牙轮15内有转子20和定子16组成的螺杆动力马达,转子20转动时会产生径向高频振动。这些高频振动传递到牙齿上,在牙齿压入和削剪岩石时,岩石在高频振动下更易破碎,因此提高了破岩效率。本专利技术设有限流水眼A3、限流水眼B6和牙轮水眼23,来调整密封腔10的流速,以及高压孔8和低压孔21的压差,进而控制转子20的转速和扭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力牙轮钻头,包括本体(1)和牙轮(15),本体(1)内部设有进水孔(12)和喷嘴(13),本体(1)外部设有切削齿,其特征在于:所述牙轮(15)呈锥体结构,牙轮(15)锥面布设有牙齿,本体(1)下部呈内锥形腔,锥形腔的内表面间隔设置1‑6个锥面,每个锥面上均与牙轮(15)的锥底构成旋转连接配合。

【技术特征摘要】
1.一种动力牙轮钻头,包括本体(1)和牙轮(15),本体(1)内部设有进水孔(12)和喷嘴(13),本体(1)外部设有切削齿,其特征在于:所述牙轮(15)呈锥体结构,牙轮(15)锥面布设有牙齿,本体(1)下部呈内锥形腔,锥形腔的内表面间隔设置1-6个锥面,每个锥面上均与牙轮(15)的锥底构成旋转连接配合。2.根据权利要求1所述的动力牙轮钻头,其特征在于:所述本体(1)的内锥面上向内沿垂直锥面方向延伸有定子(16),牙轮(15)内部设有转子腔,转子腔内设有转子(20),转子(20)和定子(16)套接密封后组成螺杆动力马达,本体(1)和牙轮(15)通过螺杆动力马达构成旋转连接配合;转子(20)和定子(16)之间预设密封腔(10),定子(16)内部设有连通水孔(12)和中孔(9)的侧流道(2),转子(20)下段设有与密封腔(10)连通的低压孔(21),牙轮(15)上设有连通低压孔(21)与牙轮(15)外部的排水孔(22)。3.根据权利要求2所述的动力牙轮钻头,其特征在于:在牙轮(15)外部牙齿之间分别设有牙轮水眼(23),排水孔(22)连通每个牙轮水眼(23)。4.根据权利要求1至3任意一项所述的动力牙轮钻头,其特征在于:中孔(9)下端设有与密封腔(10)连通的底孔(17),在中孔(9)的底孔(17)上部设有限流水眼B(11)。5.根据权利要求4所述的动力牙轮钻头,其特征在于:所述侧流道...

【专利技术属性】
技术研发人员:曲刚李亚伟李荣刚高煜
申请(专利权)人:中石化石油工程技术服务有限公司中石化胜利石油工程有限公司中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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