CN105735898A - 一种用于钻深井的三速钻头 - Google Patents

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Abstract

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三速钻头，它包括钻头钻杆、外层支撑、外层钻环、中层钻环、内层钻盘、内齿环、行星齿轮、中层支撑、外层第一支撑轴承、中层第三支撑轴承，其中钻头钻杆与内层钻盘连接，带动内层钻盘转动；中层钻环和三个中层支撑组成一个整体旋转件称为中层结构；外层钻环和两个外层支撑组成一个整体旋转件称为外层结构。三层结构通过轴承构成三速钻头，内层钻盘钻速与钻头钻杆相同，中层和外层钻环转速根据各自受到的岩石阻力自动调节转速，起到保护钻头的目的；中外两层结构的旋转关系极容易形成短时间内的交替旋转，这样就能在交替旋转中更加让岩石松动破碎，增加了钻头使用范围，具有一定的实用效果。

Description

一种用于钻深井的三速钻头
所属技术领域
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三速钻头。
背景技术
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。
本发明设计一种用于钻深井的三速钻头解决如上问题。
发明内容
为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种用于钻深井的三速钻头，它是采用以下技术方案来实现的。
一种用于钻深井的三速钻头，其特征在于：它包括钻头钻杆、外层第二支撑、外层第一支撑、钻削头、外层底槽、外层钻环、中层钻环、中层底槽、内层钻盘、内齿环、行星齿轮、行星齿轮轴、中层第三支撑、中层第二支撑、中层第一支撑、外层第一支撑轴承、中层第三支撑轴承，其中内层钻盘上端安装在钻头钻杆下端，内层钻盘下侧安装有多个钻削头；中层钻环安装在中层第一支撑上，中层第一支撑安装在中层第二支撑上，中层第二支撑安装在中层第三支撑上，三个行星齿轮通过各自的行星齿轮轴周向均匀地安装在中层第三支撑上端，中层第三支撑通过中层第三支撑轴承安装在钻头钻杆上；钻头钻杆上在行星齿轮安装位置处具有齿型，钻头钻杆通过齿型与三个行星齿轮啮合，中层钻环下侧安装有多个钻削头；外层钻环安装在外层第一支撑上，外层第一支撑安装在外层第二支撑上，外层第二支撑内侧安装有内齿环，内齿环与三个行星齿轮外啮合，外层第一支撑通过外层第一支撑轴承安装在中层第三支撑上，外层钻环下侧安装有多个钻削头。
作为本技术的进一步改进，上述钻头钻杆上还安装有密封环，密封环位于行星齿轮上侧且不与行星齿轮接触。
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。
作为本技术的进一步改进，上述中层钻环下侧周向均匀开有多个中层底槽且中层底槽安装位置位于钻削头的安装位置之间；外层钻环下侧周向均匀开有多个外层底槽且外层底槽安装位置位于钻削头的安装位置之间。
作为本技术的进一步改进，上述外层钻环侧面还周向均匀安装有外层侧削头。
相对于传统的钻井钻头技术，本发明中钻头钻杆与内层钻盘连接，带动内层钻盘转动；中层钻环和三个中层支撑组成一个整体旋转件称为中层结构，其通过中层第三支撑轴承安装在钻头钻杆上，能够围绕钻头钻杆旋转；外层钻环和两个外层支撑组成一个整体旋转件称为外层结构，通过外层第一支撑轴承安装在中层第三支撑上，能够围绕中层第三支撑旋转。钻头钻杆作为太阳轮、安装有行星齿轮的中层作为行星架、安装有内齿环的外层共同组成行星轮传动；三层结构构成三速钻头，内层钻盘钻速与钻头钻杆相同，钻杆旋转内层结构必然以相同转速旋转，中层和外层钻环转速根据各自受到的岩石阻力自动调节转速，可以起到保护钻头的目的；当外层结构受到岩石的阻力远大于中层结构受到的阻力时，中层结构旋转，外层机构卡死，反之中层结构卡死，外层结构旋转；当中层和外层结构受到的阻力相似，那么两层结构均可以以相反的旋转方向旋转；中外两层结构的旋转关系极容易形成短时间内的交替旋转，这样就能在交替旋转中更加让岩石松动破碎，增加了钻头使用范围。具有一定的实用效果。
附图说明
图1是钻头外部结构分布示意图。
图2是钻头底部结构示意图。
图3是外层结构示意图。
图4是外层底槽和外层侧削头结构示意图。
图5是中层结构及行星齿轮安装示意图。
图6是中层底槽及中层内部结构示意图。
图7是内层钻盘底部示意图。
图8是内层结构示意图。
图9是钻头剖视图。
图中标号名称：11、钻头钻杆，12、密封环，13、外层第二支撑，14、外层第一支撑，15、钻削头，16、外层侧削头，17、外层底槽，18、外层钻环，19、中层钻环，20、中层底槽，22、内层钻盘，23、内齿环，24、行星齿轮，25、行星齿轮轴，26、中层第三支撑，27、中层第二支撑，28、中层第一支撑，29、外层第一支撑轴承，30、中层第三支撑轴承。
具体实施方式
如图1、2、9所示，它包括钻头钻杆、外层第二支撑、外层第一支撑、钻削头、外层底槽、外层钻环、中层钻环、中层底槽、内层钻盘、内齿环、行星齿轮、行星齿轮轴、中层第三支撑、中层第二支撑、中层第一支撑、外层第一支撑轴承、中层第三支撑轴承，其中如图7、8所示，内层钻盘上端安装在钻头钻杆下端，内层钻盘下侧安装有多个钻削头；如图5、6所示，中层钻环安装在中层第一支撑上，中层第一支撑安装在中层第二支撑上，中层第二支撑安装在中层第三支撑上，三个行星齿轮通过各自的行星齿轮轴周向均匀地安装在中层第三支撑上端，中层第三支撑通过中层第三支撑轴承安装在钻头钻杆上；钻头钻杆上在行星齿轮安装位置处具有齿型，钻头钻杆通过齿型与三个行星齿轮啮合，中层钻环下侧安装有多个钻削头；如图3、4所示，外层钻环安装在外层第一支撑上，外层第一支撑安装在外层第二支撑上，外层第二支撑内侧安装有内齿环，内齿环与三个行星齿轮外啮合，外层第一支撑通过外层第一支撑轴承安装在中层第三支撑上，外层钻环下侧安装有多个钻削头。
本发明中如图9所示，钻头钻杆与内层钻盘连接，带动内层钻盘转动；中层钻环和三个中层支撑组成一个整体旋转件称为中层结构，其通过中层第三支撑轴承安装在钻头钻杆上，能够围绕钻头钻杆旋转；外层钻环和两个外层支撑组成一个整体旋转件称为外层结构，通过外层第一支撑轴承安装在中层第三支撑上，能够围绕中层第三支撑旋转。钻头钻杆作为太阳轮、安装有行星齿轮的中层作为行星架、安装有内齿环的外层共同组成行星轮传动；三层结构构成三速钻头，内层钻盘钻速与钻头钻杆相同，钻杆旋转内层结构必然以相同转速旋转，中层和外层钻环转速根据各自受到的岩石阻力自动调节转速，可以起到保护钻头的目的；当外层结构受到岩石的阻力远大于中层结构受到的阻力时，中层结构旋转，外层机构卡死，反之中层结构卡死，外层结构旋转；当中层和外层结构受到的阻力相似，那么两层结构均可以以相反的旋转方向旋转；中外两层结构的旋转关系极容易形成短时间内的交替旋转，这样就能在交替旋转中更加让岩石松动破碎，增加了钻头使用范围。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。
如图1、9所示，上述钻头钻杆上还安装有密封环，密封环位于行星齿轮上侧且不与行星齿轮接触。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。密封环不与行星齿轮接触为了防止密封环干涉行星齿轮的运动。
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。
如图2所示，上述中层钻环下侧周向均匀开有多个中层底槽且中层底槽安装位置位于钻削头的安装位置之间；外层钻环下侧周向均匀开有多个外层底槽且外层底槽安装位置位于钻削头的安装位置之间。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。
如图3所示，上述外层钻环侧面还周向均匀安装有外层侧削头。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。

Claims (5)

1.一种用于钻深井的三速钻头，其特征在于：它包括钻头钻杆、外层第二支撑、外层第一支撑、钻削头、外层底槽、外层钻环、中层钻环、中层底槽、内层钻盘、内齿环、行星齿轮、行星齿轮轴、中层第三支撑、中层第二支撑、中层第一支撑、外层第一支撑轴承、中层第三支撑轴承，其中内层钻盘上端安装在钻头钻杆下端，内层钻盘下侧安装有多个钻削头；中层钻环安装在中层第一支撑上，中层第一支撑安装在中层第二支撑上，中层第二支撑安装在中层第三支撑上，三个行星齿轮通过各自的行星齿轮轴周向均匀地安装在中层第三支撑上端，中层第三支撑通过中层第三支撑轴承安装在钻头钻杆上；钻头钻杆上在行星齿轮安装位置处具有齿型，钻头钻杆通过齿型与三个行星齿轮啮合，中层钻环下侧安装有多个钻削头；外层钻环安装在外层第一支撑上，外层第一支撑安装在外层第二支撑上，外层第二支撑内侧安装有内齿环，内齿环与三个行星齿轮外啮合，外层第一支撑通过外层第一支撑轴承安装在中层第三支撑上，外层钻环下侧安装有多个钻削头。
2.根据权利要求1所述的一种用于钻深井的三速钻头，其特征在于：上述钻头钻杆上还安装有密封环，密封环位于行星齿轮上侧且不与行星齿轮接触。
3.根据权利要求1所述的一种用于钻深井的三速钻头，其特征在于：上述行星齿轮数目可以为2、3、4、5个中的任意一个。
4.根据权利要求1所述的一种用于钻深井的三速钻头，其特征在于：上述中层钻环下侧周向均匀开有多个中层底槽且中层底槽安装位置位于钻削头的安装位置之间；外层钻环下侧周向均匀开有多个外层底槽且外层底槽安装位置位于钻削头的安装位置之间。
5.根据权利要求1所述的一种用于钻深井的三速钻头，其特征在于：上述外层钻环侧面还周向均匀安装有外层侧削头。
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