CN2356138Y - 扩孔牙轮钻头 - Google Patents
扩孔牙轮钻头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2356138Y CN2356138Y CN 98245827 CN98245827U CN2356138Y CN 2356138 Y CN2356138 Y CN 2356138Y CN 98245827 CN98245827 CN 98245827 CN 98245827 U CN98245827 U CN 98245827U CN 2356138 Y CN2356138 Y CN 2356138Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaming
- gear wheel
- rock bit
- bit according
- axle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本实用新型提出了一种石油、矿山和地质勘探钻井用扩孔牙轮钻头,其扩孔轴上安装多节柱状牙轮,牙轮间有密封圈限位环,密封圈限位环上有两个橡胶“O”形密封圈,扩孔轴中心设计有中心水孔。这种扩孔牙轮钻头具有扩孔能力大、旋转扭矩小、蹩跳小、寿命长的特点。
Description
本实用新型涉及一种石油、矿山和地质勘探钻井用扩孔牙轮钻头,尤其是一种扩孔能力大、旋转扭矩小、蹩跳小、寿命长的扩孔牙轮钻头。
目前,公知的扩孔钻头有牙轮式和刮刀式两种。美国专利:4915181和美国专利:4846290是牙轮式的扩孔钻头,其缺陷是扩孔能力小,一般扩孔直径不超过原有井眼直径的2倍;美国专利:4431065是刮刀式的扩孔钻头,这种结构的扩孔钻头具有较大的扩孔能力,但其缺陷是扭矩大,蹩跳严重,特别是小井眼刮刀扩孔钻头,刮刀在大的扭矩下容易变形,导致钻头无法起出井眼的井下事故发生。
本实用新型的目的是提供一种具有较大扩孔能力的扩孔牙轮钻头,其最大扩孔直径可达原井眼直径的4~8倍。而且,这种实用新型的扩孔牙轮钻头具有较小的扭矩和较小的蹩跳现象,使用寿命长。
本实用新型的目的是这样实现的:本实用新型的扩孔牙轮钻头由转向加力器、扩孔轴和牙轮组成。当扩孔钻头下到扩孔井段后,停止下钻并将钻柱锁在转盘上,启动泥浆泵,在泥浆压力的作用下,转向加力器活塞带动顶杆向下推进,使扩孔轴绕连接销转动一角度,这样扩孔轴轴线与钻柱中心线不在一条直线上,当钻柱随转盘旋转时,牙轮切削井壁,将井眼扩大。当扩孔轴轴线与钻柱中心线垂直时,活塞下行到活塞限位环,并停止继续下行,此时,扩孔轴轴线与加力器轴线垂直,再使整体钻柱向下推进,将井眼扩至所需井深。为了减小扩孔牙轮钻头的旋转扭矩,增大扩孔能力,在结构上,将多节彼此独立的柱状牙轮安装在同一长扩孔轴上;此外,在扩孔轴中心有水孔,泥浆从中流过,对扩孔轴进行冷却;柱状牙轮之间采用带密封圈限位环的双“O”型密封结构,增加了高速状态下密封的可靠性。
由于采用了上述方案,增大了钻头的扩孔能力,最大扩眼直径可以达到原井眼直径的4~8倍,同时具有小的扭矩和蹩跳,钻头使用寿命长。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2是本实用新型提出的一种连接销偏离轴线的结构示意图。
图3是本实用新型提出的一种倒“T”形截面双“O”形橡胶密封结构。
图4是本实用新型提出的一种倒“E”形截面双“O”形橡胶密封结构。
图中1.转向加力器,2.软管,3.顶杆,4.连接销,5.水孔,6.密封圈,7.密封圈限位环,8.密封圈,9.切削齿,10.水孔密封圈,11.钢球,12.卡环,13.小轴密封圈,14.外牙轮,15.喷嘴,16.台肩,17.滚柱,18.扩孔轴,19.挡圈,20.切削齿,21.钢球,22.内牙轮,23.密封圈,24.活塞限位环,25.活塞,26.缸体,27.连接丝扣,28.顶杆接触平面,29.塞销。
图1所示,扩孔牙轮钻头包括转向加力器(1),扩孔轴(18)和牙轮(14)、(22)等三大部分。其中转向加力器(1)由连接丝扣(27)、缸体(26)、活塞(25)、活塞限位环(24)和顶杆(3)组成。连接丝扣(27)用于连接钻柱(图中未画出),扩孔轴(18)与转向加力器(1)用连接销(4)连接,未转动时,扩孔轴(18)的轴线与转向加力器(1)的轴线在同一直线上,扩孔轴(18)的端部有一顶杆接触平面(28),其顶杆接触平面(28)与扩孔轴轴线的夹角为α,其α值为35°~55°,最佳值为45°,转向加力器(1)的顶杆(3)下行时,顶着顶杆接触平面(28),使扩孔轴(18)绕连接销(4)旋转,当旋转到扩孔轴(18)与转向加力器(1)垂直时,活塞(25)与活塞限位环(24)相互接触,阻止活塞(25)继续向下运动,使扩孔轴(18)的旋转运动停止。此时,扩孔轴(18)的轴线与转向加力器(1)的轴线相互垂直。连接销(4)的位置可以在加力器的轴线上,也可偏离加力器轴线一距离L(如图2),其L值为0~20毫米,以增加扩孔轴顶杆接触平面端的力臂。扩孔轴(18)上安装着可绕轴旋转的柱状或锥状内牙轮(22)和外牙轮(14),内牙轮(22)和外牙轮(14)上有切削齿(20)和(9),切削齿可以是钢齿、镶齿或金刚石复合齿,在钢齿的外表面上还敷焊了一层高强度耐磨合金,柱状或锥状内牙轮(22)和外牙轮(14)在轴上采用钢球(21)、(11)锁紧,也可采用卡环锁紧。各牙轮轴承可选用单一的滑动或滚动轴承,也可采用混合轴承,即内牙轮(22)轴承选用滑动轴承,而外牙轮(14)轴承选用滚动轴承,本实施例为混合轴承,其滚柱(17)用外牙轮(14)的内孔台肩(16)和挡圈(19)进行轴向定位。内牙轮(22)和外牙轮(14)用橡胶密封圈(13)、(23)和安装在密封圈限位环(7)上的橡胶密封圈(6)和(8)进行密封。扩孔轴(18)的中心开有一水孔(5),钻柱(图中未画出)中的高压泥浆经软管(2)流入水孔(5)冷却扩孔轴(18),然后进入喷嘴(15),从喷嘴(15)出口处喷出,形成射流以清洗岩屑。喷嘴(15)采用碳化钨烧结而成,用卡环(12)锁紧,用密封圈(10)进行密封。在另一结构中扩孔轴中心也可无水孔。
在图3、图4所示的轴承密封结构中,采用常用的“O”形密封,“O”形密封是一种可靠性较高,密封效果较好的动密封结构,但这种结构不适用高速,对于扩孔牙轮钻头,特别是外牙轮,转速较高,为了避免“O”形密封圈使用在高速状态下,本实用新型在两牙轮之间安装有一种带有密封圈限位环(7)的双橡胶“O”形密封结构,其中密封限位环(7)可绕扩孔轴(18)旋转,是由刚性耐磨合金材料制成,截面形状为倒“T”形(图3)或“E”形(图4)。内牙轮(22)和外牙轮(14)的密封腔是相通的,橡胶“O”形圈与牙轮之间没有相对滑动,而与密封限位环(7)之间有相对滑动。由于密封限位环(7)可绕轴(18)旋转,因此,橡胶“O”形圈与密封限位环(7)的滑动转速不超过两个牙轮转速的差,理想情况下,每个橡胶“O”形圈与密封限位环(7)的滑动转速为两个牙轮转速差的一半。这样橡胶“O”形圈的实际滑动转速比外牙轮(14)或内牙轮(22)相对轴(18)的转速低很多。这种密封结构由于减少了密封圈的摩擦发热,从而大大地提高了整体密封结构的可靠性和使用寿命。
由于井底的破碎面是一圆环面,扩孔牙轮钻头旋转牙轮上的各排齿在井底作纯滚动的转速不同。为了减小钻头的蹩跳,必须使各排齿在井底作纯滚动的转速基本相同,从理论上说,只要将牙轮做成锥体就能达到这一目的。但是,由于受钻头直径的限制,以及考虑到轴的强度要求,牙轮锥度无法满足需求。因此,本实用新型将牙轮做成两个彼此独立的柱状牙轮,如果扩孔直径更大,还可将牙轮做成三个或更多个彼此独立的柱状牙轮,一般牙轮数为2~5个,并采用上述锁紧机构和轴承密封结构,依次将牙轮密封锁紧在同一轴上,每个柱状牙轮上的齿排数根据地层岩性和牙轮高度来确定,一般为1~6排,每个齿排采用不等距布齿,这样可有效避免重复破碎,大大地提高破岩机械钻速。
为便于泥浆的排出,以及提高钻头对井壁岩石的切削,在外牙轮外端面有切削齿,其切削齿可以是钢齿、或镶齿、或金刚石复合齿。在钢齿表面敷焊有一层高耐磨合金。
Claims (19)
1、一种扩孔牙轮钻头,由转向加力器〔1〕、扩孔轴〔18〕和牙轮〔14〕〔22〕组成,其特征是扩孔轴〔18〕与转向加力器〔1〕通过连接销〔4〕连接,在转向加力器顶杆〔3〕的作用下,扩孔轴〔18〕可绕连接销〔4〕旋转到水平位置,扩孔轴〔18〕上安装有多节带齿牙轮。
2、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是牙轮与扩孔轴〔18〕之间,以及牙轮与牙轮之间有密封结构。
3、根据权利要求1和权利要求2所述的扩孔牙轮钻头,其特征是牙轮与牙轮之间的密封结构是一种带密封圈限位环〔7〕的密封结构,密封限位环〔7〕上有两橡胶密封圈〔6〕〔8〕分别与牙轮构成密封。
4、根据权利要求3所述的扩孔牙轮钻头,其特征是密封限位环〔7〕与扩孔轴〔18〕之间的配合为间隙配合,密封限位环〔7〕可绕扩孔轴〔18〕旋转。
5、根据权利要求3所述的扩孔牙轮钻头,其特征是密封圈限位环〔7〕截面形状为倒“T”形或“E”形。
6、根据权利要求3所述的扩孔牙轮钻头,其特征是密封圈限位环〔7〕由刚性耐磨合金材料制成。
7、根据权利要求3所述的扩孔牙轮钻头,其特征是橡胶密封圈的截面形状可以是圆形、椭圆形、方形或“X”形。
8、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是牙轮与扩孔轴〔18〕之间,以及牙轮与牙轮之间也可以是一种非密封结构。
9、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是扩孔轴〔18〕的长度为牙轮外径的2~5倍。
10、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是扩孔轴〔18〕的连接端顶部有一顶杆接触平面〔28〕。
11、根据权利要求10所述的扩孔牙轮钻头,其特征是起始状态时,顶杆接触平面〔28〕与转向加力器〔1〕轴线的夹角α为:35°~55°。
12、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是连接销〔4〕的中心与扩孔牙轮钻头轴线间有一距离L,其值为0~20mm。
13、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是扩孔轴〔18〕上安装的牙轮数不少于2个。
14、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是扩孔轴〔18〕上所安装的牙轮形状是柱状的或锥形的。
15、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是牙轮上带有切削齿,切削齿可以是镶齿、或钢齿、或金刚石复合齿。
16、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是外牙轮外端面上有切削齿,切削齿可以是镶齿、或钢齿、或金刚石复合齿。
17、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是扩孔轴的中心有中心水孔〔5〕。
18、根据权利要求16所述的扩孔牙轮钻头,其特征是中心水孔〔5〕的一端装有喷嘴〔15〕,或不装喷嘴,另一端与转向加力器〔1〕的软管〔2〕相连。
19、根据权利要求1所述的扩孔牙轮钻头,其特征是扩孔轴无中心水孔。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 98245827 CN2356138Y (zh) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 扩孔牙轮钻头 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 98245827 CN2356138Y (zh) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 扩孔牙轮钻头 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN2356138Y true CN2356138Y (zh) | 1999-12-29 |
Family
ID=33991453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 98245827 Expired - Lifetime CN2356138Y (zh) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 扩孔牙轮钻头 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN2356138Y (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101809247B (zh) * | 2007-09-25 | 2013-04-17 | 卡特彼勒公司 | 用于隧道钻机的旋转切割器 |
CN109854178A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-07 | 山东易斯特工程工具有限公司 | 一种旋挖钻机用滚轮钻头 |
CN111456643A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-28 | 江苏和信石油机械有限公司 | 一种海洋可连续工作钻具 |
CN113216851A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-06 | 沧州格锐特钻头有限公司 | 牙轮防脱结构及牙轮扩孔器 |
-
1998
- 1998-11-26 CN CN 98245827 patent/CN2356138Y/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101809247B (zh) * | 2007-09-25 | 2013-04-17 | 卡特彼勒公司 | 用于隧道钻机的旋转切割器 |
CN109854178A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-07 | 山东易斯特工程工具有限公司 | 一种旋挖钻机用滚轮钻头 |
CN111456643A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-07-28 | 江苏和信石油机械有限公司 | 一种海洋可连续工作钻具 |
CN113216851A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-06 | 沧州格锐特钻头有限公司 | 牙轮防脱结构及牙轮扩孔器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4693328A (en) | Expandable well drilling tool | |
US4320808A (en) | Rotary drill bit | |
CA1081685A (en) | Nutating drill bit | |
US20070181340A1 (en) | Drilling apparatus with percussive action cutter | |
CN100595416C (zh) | 具有增强切削元件和切削结构的牙轮钻头 | |
CN101806195A (zh) | 一种用于高转速钻井的三牙轮钻头 | |
US20050077091A1 (en) | Cutting element structure for roller cone bit | |
CN102678050A (zh) | 一种具有冲击切削结构的牙轮复合钻头 | |
AU2002302794A1 (en) | Drilling apparatus | |
CN201802311U (zh) | 一种用于高转速钻井的三牙轮钻头 | |
CN106703720A (zh) | 一种钢丝传动的钻井装置 | |
CN106507861B (zh) | 双管单动取心钻具 | |
US9605485B1 (en) | Percussion drilling assembly and hammer bit with gage and outer row reinforcement | |
CN202659149U (zh) | 一种具有冲击切削结构的盘式复合钻头 | |
CA2477576C (en) | A single cone bit with offset axis and composite cones | |
CN2356138Y (zh) | 扩孔牙轮钻头 | |
CA2426176C (en) | Single-cone rock bit having cutting structure adapted to improve hole cleaning, and to reduce tracking and bit balling | |
CN108086916B (zh) | 一种具有转位刀翼的长寿命pdc钻头 | |
US3949820A (en) | Underreamer cutter arm | |
CN207160992U (zh) | 一种多排齿结构的pdc钻头 | |
CN202659147U (zh) | 一种具有冲击切削结构的牙轮复合钻头 | |
CN2443142Y (zh) | 一种用于钻井的保径扩眼器 | |
CN219826717U (zh) | 快速通井扩孔钻头 | |
CN220059488U (zh) | 一种可实现连续跟套管钻进的地质取心钻具 | |
CN212249862U (zh) | 一种多功能钻具短节 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CX01 | Expiry of patent term |