一种用于钻深井的双速变扭钻头 |
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| 申请号 | CN201610179294.8 | 申请日 | 2016-03-25 | 公开(公告)号 | CN105822228A | 公开(公告)日 | 2016-08-03 |
| 申请人 | 柳超; | 发明人 | 柳超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于钻井 钻头 技术领域，尤其涉及一种用于钻深井的双速变扭钻头，它包括钻头 钻杆 、第一行星支板、钻环 支撑 、钻削头、钻环、中心钻盘、 液 力 变矩器 、内齿环、行星 齿轮 、第二行星支板、钻环支撑 轴承 ，其中钻头钻杆通过液力变矩器与中心钻盘连接，中心钻盘的钻削头在与 岩石 碰撞过程中，液力变矩器能够调节钻盘的 扭矩 和转速，延长了钻头的寿命和提高了钻井的效率；另外在中心钻盘外侧安装有钻环钻削头，钻环通过钻环支撑上的内齿环、第一行星支板上的行星齿轮与钻头钻杆 啮合 ，以相对于钻头钻杆较低的相反的速度转动，这样的设计将钻环钻削头与中心钻盘钻削头内层外层结合起来，两者之间相反的切向速度提高了岩石的 破碎 效率，具有较好的实用效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于钻深井的双速变扭钻头，其特征在于：它包括钻头钻杆、固定杆套、第一行星支板、钻环支撑、钻环侧削头、钻削头、钻环、中心钻盘、液力变矩器、钻头内杆、内齿环、行星齿轮、行星齿轮轴、第二行星支板、钻环支撑轴承，其中液力变矩器输入端与钻头钻杆连接，液力变矩器输出端与钻头内杆连接，中心钻盘上侧安装在钻头内杆一端，中心钻盘下侧安装有多个钻削头；固定杆套嵌套在钻头钻杆外侧，第一行星支板安装在固定杆套下端，三个行星齿轮通过各自的行星齿轮轴周向均匀地安装在第一行星支板下侧；第二行星支板安装在三个行星齿轮轴下侧，且与第一行星齿轮支板沿行星齿轮中心面对称；液力变矩器的外壳体与第二行星支板下侧固定连接；内齿环安装钻环支撑上端的内侧，三个行星齿轮与内齿环啮合，钻环支撑通过钻环支撑轴承安装在液力变矩器的外壳上，钻环安装在钻环支撑下端，多个钻环侧削头周向均匀安装在钻环外侧面，钻环下侧安装有多个钻削头；钻头钻杆上在三个行星齿轮安装位置处具有齿型，钻头钻杆与三个行星齿轮均啮合。 |
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| 说明书全文 | 一种用于钻深井的双速变扭钻头所属技术领域 [0001] 本发明属于钻井钻头技术领域，尤其涉及一种用于钻深井的双速变扭钻头。 背景技术[0002] 目前钻井所用的钻头大多为整体铸造或者锻造，针对不同深度具有不同硬度的岩石层的钻井，或者单一的使用较硬的钻头或者根据所钻的岩石层实时更换钻头已达到钻井的目的。这两者均有一定的问题，对于前者在钻较软的岩石层时或多或少对钻头产生了磨耗，这个过程中所耗费的成本比用相对软的钻头钻较软的岩石层所耗费的成本要高，很不划算；对于后者，要经常更换钻头造成时间成本的提高。 [0003] 本发明设计一种用于钻深井的双速变扭钻头解决如上问题。 发明内容[0005] 一种用于钻深井的双速变扭钻头，其特征在于：它包括钻头钻杆、固定杆套、第一行星支板、钻环支撑、钻环侧削头、钻削头、钻环、中心钻盘、液力变矩器、钻头内杆、内齿环、行星齿轮、行星齿轮轴、第二行星支板、钻环支撑轴承，其中液力变矩器输入端与钻头钻杆连接，液力变矩器输出端与钻头内杆连接，中心钻盘上侧安装在钻头内杆一端，中心钻盘下侧安装有多个钻削头；固定杆套嵌套在钻头钻杆外侧，第一行星支板安装在固定杆套下端，三个行星齿轮通过各自的行星齿轮轴周向均匀地安装在第一行星支板下侧；第二行星支板安装在三个行星齿轮轴下侧，且与第一行星齿轮支板沿行星齿轮中心面对称；液力变矩器的外壳体与第二行星支板下侧固定连接；内齿环安装钻环支撑上端的内侧，三个行星齿轮与内齿环啮合，钻环支撑通过钻环支撑轴承安装在液力变矩器的外壳上，钻环安装在钻环支撑下端，多个钻环侧削头周向均匀安装在钻环外侧面，钻环下侧安装有多个钻削头；钻头钻杆上在三个行星齿轮安装位置处具有齿型，钻头钻杆与三个行星齿轮均啮合。 [0006] 作为本技术的进一步改进，上述第一行星支板下侧还安装有密封环。 [0007] 作为本技术的进一步改进，上述行星齿轮数目可以为2、3、4、5个中的任意一个。 [0008] 作为本技术的进一步改进，上述钻环下侧周向均匀开有多个钻环底槽且钻环底槽安装位置位于钻环侧削头安装位置之间。 [0009] 作为本技术的进一步改进，上述固定杆套固定在钻井设备上且不随钻头钻杆转动。 [0010] 相对于传统的钻井钻头技术，本发明中钻头钻杆通过液力变矩器与中心钻盘连接，中心钻盘的钻削头在与岩石碰撞过程中，液力变矩器能够调节钻盘的扭矩和转速，延长了钻头的寿命和提高了钻井的效率；另外在中心钻盘外侧安装有钻环钻削头，钻环通过钻环支撑上的内齿环、第一行星支板上的行星齿轮与钻头钻杆啮合，以相对于钻头钻杆较低的相反的速度转动，这样的设计将钻环钻削头与中心钻盘钻削头内层外层结合起来，两者之间相反的切向速度提高了岩石的破碎效率，具有较好的实用效果。附图说明 [0011] 图1是钻头外部结构示意图。 [0012] 图2是钻头底部结构示意图。 [0013] 图3是中心钻盘及液力变矩器安装示意图。 [0014] 图4是中心钻盘及其钻削头底部结构示意图。 [0015] 图5是钻环结构及其安装示意图。 [0016] 图6是钻环侧削头结构示意图。 [0017] 图7是钻环支撑轴承安装示意图。 [0018] 图8是行星齿轮安装示意图。 [0019] 图9是行星支板安装示意图。 [0020] 图10是钻头剖视图。 [0021] 图中标号名称：11、钻头钻杆，12、固定杆套，13、第一行星支板，14、钻环支撑，15、钻环侧削头，16、钻削头，17、钻环底槽，18、钻环，20、中心钻盘，21、液力变矩器，22、钻头内杆，23、内齿环，25、行星齿轮，26、行星齿轮轴，27、第二行星支板，28、钻环支撑轴承，29、密封环。 具体实施方式[0022] 如图1、10所示，它包括钻头钻杆、固定杆套、第一行星支板、钻环支撑、钻环侧削头、钻削头、钻环、中心钻盘、液力变矩器、钻头内杆、内齿环、行星齿轮、行星齿轮轴、第二行星支板、钻环支撑轴承，其中如图3所示，液力变矩器输入端与钻头钻杆连接，液力变矩器输出端与钻头内杆连接，中心钻盘上侧安装在钻头内杆一端，如图3、4所示，中心钻盘下侧安装有多个钻削头；如图7所示，固定杆套嵌套在钻头钻杆外侧，第一行星支板安装在固定杆套下端，三个行星齿轮通过各自的行星齿轮轴周向均匀地安装在第一行星支板下侧；如图8、9所示，第二行星支板安装在三个行星齿轮轴下侧，且与第一行星齿轮支板沿行星齿轮中心面对称；如图10所示，液力变矩器的外壳体与第二行星支板下侧固定连接；内齿环安装钻环支撑上端的内侧，三个行星齿轮与内齿环啮合，钻环支撑通过钻环支撑轴承安装在液力变矩器的外壳上，如图5、6所示，钻环安装在钻环支撑下端，多个钻环侧削头周向均匀安装在钻环外侧面，钻环下侧安装有多个钻削头；如图10所示，钻头钻杆上在三个行星齿轮安装位置处具有齿型，钻头钻杆与三个行星齿轮均啮合。 [0023] 如图2、10所示，本发明中钻头上破碎岩石的钻削头分为两个部分，中心部分为中心钻盘，外侧部分为钻环；钻环通过行星齿轮直接与钻头钻杆啮合，钻环在内齿环的带动下，转速与钻头钻杆转速相反，且转速低于钻头钻杆转速；中心钻盘通过液力变矩器与钻头钻杆连接，在中心转盘与岩石发生碰撞过程中，液力变矩器能够根据岩石对中心钻盘的阻力调节中心钻盘转速和扭矩，进而保护中心钻盘上的钻削头免于破坏，而且能够通过增加扭矩来对较硬的岩石进行破碎，增加了钻头的使用范围。内外两层转速相反的钻削头的结合还能够通过对岩石产生相反的剪切力，增加了对岩石的破坏能力；另外在钻环外侧安装钻环侧削头，其能够防止井壁面对钻头侧壁的磨损。本发明的钻头需要结合岩石吸附设备如冲水式吸泵来使用，目的是将破碎后的岩石从井下排出。本发明中固定杆套、第一行星支板、行星齿轮轴、第二行星支板、液力变矩器外壳为固定件，不随钻头钻杆转动。当某钻井设备安装本发明中的钻头时，除了提供钻柱驱动钻头钻杆外还需要提供固定端来安装固定杆套。 [0024] 如图1、10所示，上述第一行星支板下侧还安装有密封环。密封环的设计防止了碎岩石进入行星齿轮中破坏齿轮啮合。 [0025] 上述行星齿轮数目可以为2、3、4、5个中的任意一个。在空间允许的前提下，行星齿轮的数目越多其钻环可承受的阻力越大。 [0026] 如图2、6所示，上述钻环下侧周向均匀开有多个钻环底槽且钻环底槽安装位置位于钻环侧削头安装位置之间。在钻环底部还安装有钻环底槽，其能够对钻头破碎后的岩石起到导向排出的作用。 [0027] 上述固定杆套固定在钻井设备上且不随钻头钻杆转动。 [0028] 综上所述，本发明中钻头钻杆通过液力变矩器与中心钻盘连接，中心钻盘的钻削头在与岩石碰撞过程中，液力变矩器能够调节钻盘的扭矩和转速，延长了钻头的寿命和提高了钻井的效率；另外在中心钻盘外侧安装有钻环钻削头，钻环通过钻环支撑上的内齿环、第一行星支板上的行星齿轮与钻头钻杆啮合，以相对于钻头钻杆较低的相反的速度转动，这样的设计将钻环钻削头与中心钻盘钻削头内层外层结合起来，两者之间相反的切向速度提高了岩石的破碎效率，具有较好的实用效果。 |
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