CN105804659B - 一种用于钻深井的自动加强钻头 - 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自动加强钻头，它包括钻杆杆身、钻头支叉、钻杆杆身底孔、支叉加强腔、控制电机、支叉方形钻削头、加强片、加强片控制板、加强片出口，其中三个钻头支叉互成120度安装在钻杆杆身底端，加强片控制电机安装在钻杆杆身底端的底孔内，控制电机通过控制螺纹转轴转动利用螺纹配合调节加强片控制板高度，进而控制加强片在加强片出口的进出；当钻头钻较硬岩石时，支叉方形钻削头前侧会被加强片遮盖，起到加强钻削头强硬度的作用；当钻较软岩石时，加强片进入加强腔中，方形钻削头直接与岩石碰撞。本发明可以根据岩石的软硬自动通过控制电机调节加强片，进而延长钻头的使用寿命，具有较好的实用效果。

Description

一种用于钻深井的自动加强钻头
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自动加强钻头。
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自动加强钻头解决如上问题。
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自动加强钻头，它是采用以下技术方案来实现的。
一种用于钻深井的自动加强钻头，其特征在于：它包括钻杆杆身、加强盖板、钻头支叉、钻杆杆身底孔、支叉加强腔、加强片控制电机、支叉圆柱钻削头、支叉方形钻削头、加强片固定结构、加强片支撑、加强片、加强片控制板、控制板螺纹环、控制电机螺纹转轴、加强片出口、控制板支撑、加强片连接片，其中三个钻头支叉互成120度组成钻头主体且均安装在钻杆杆身底端，钻杆杆身底端开有钻杆杆身底孔，加强片控制电机安装在钻杆杆身底孔内。
上述三个钻头支叉内部结构完全相同，对于任意一个钻头支叉，在钻头支叉上端开有支叉加强腔，加强盖板安装在支叉加强腔上；多个支叉圆柱钻削头并排一列安装在钻头支叉下端一侧，多个支叉方形钻削头并排一列安装在钻头支叉下端另一侧；在钻头支叉底端上的每一个支叉方形钻削头的前侧均开有加强片出口，每个加强片出口安装有加强片，加强片之间通过加强片连接片连接；每个加强片上侧分别与加强片支撑下侧固定，所有加强片支撑上侧安装在加强片控制板上；每个加强片连接片均安装在加强片固定结构上，加强片固定结构安装在支叉加强腔底部；加强片控制板通过控制板支撑安装在控制板螺纹环上，控制板螺纹环与控制电机螺纹转轴螺纹配合，控制电机螺纹转轴安装在加强片控制电机上。
作为本技术的进一步改进，上述加强片控制电机底端与钻杆杆身底端平齐且均与钻头支叉上端接触固定。
作为本技术的进一步改进，上述钻头支叉数目可以为2、3、4、5个。
作为本技术的进一步改进，上述支叉圆柱钻削头可以分成多排安装在钻头支叉下端。
作为本技术的进一步改进，上述加强片控制电机可以在电机内部安装圆形充电电池。
相对于传统的钻井钻头技术，本发明中三个钻头支叉互成120度安装在钻杆杆身底端，加强片控制电机安装在钻杆杆身底端的底孔内，控制电机通过控制螺纹转轴转动利用螺纹配合调节加强片控制板高度，进而控制加强片在加强片出口的进出；当钻头钻较硬岩石时，支叉方形钻削头前侧会被加强片遮盖，起到加强钻削头强硬度的作用；当钻较软岩石时，加强片进入加强腔中，方形钻削头直接与岩石碰撞。本发明可以根据岩石的软硬自动通过控制电机调节加强片，进而延长钻头的使用寿命，具有较好的实用效果。
附图说明
图1是自动加强钻头结构示意图。
图2是钻杆杆身底孔结构示意图。
图3是加强片控制电机安装示意图。
图4是钻削头安装示意图。
图5是支叉加强腔内部结构示意图。
图6是钻削头分布及加强片出口位置示意图。
图7是加强片运动方式示意图。
图8是加强片运动单元结构示意图。
图9是加强片支撑与加强片控制板安装示意图。
图10是加强片运动单元结构俯视图。
图11是加强片固定结构安装示意图。
图12是加强片控制板在支叉加强腔中的安装示意图。
图13是控制板螺纹环与控制电机螺纹转轴配合示意图。
图中标号名称：32、钻杆杆身，106、加强盖板，107、钻头支叉，108、钻杆杆身底孔，109、支叉加强腔，110、加强片控制电机，111、支叉圆柱钻削头，112、支叉方形钻削头，113、加强片固定结构，114、加强片支撑，115、加强片，116、加强片控制板，117、控制板螺纹环，118、控制电机螺纹转轴，119、加强片出口，120、控制板支撑，121、加强片连接片。
具体实施方式
如图1、5所示，它包括钻杆杆身、加强盖板、钻头支叉、钻杆杆身底孔、支叉加强腔、加强片控制电机、支叉圆柱钻削头、支叉方形钻削头、加强片固定结构、加强片支撑、加强片、加强片控制板、控制板螺纹环、控制电机螺纹转轴、加强片出口、控制板支撑、加强片连接片，其中如图1所示，三个钻头支叉互成120度组成钻头主体且均安装在钻杆杆身底端，如图2所示，钻杆杆身底端开有钻杆杆身底孔，加强片控制电机安装在钻杆杆身底孔内。
本发明中通过加强板控制电机控制加强片的运动，控制电机安装在钻杆杆身内部。
上述三个钻头支叉内部结构完全相同，对于任意一个钻头支叉，如图3所示，在钻头支叉上端开有支叉加强腔，如图1所示，加强盖板安装在支叉加强腔上；如图4所示，多个支叉圆柱钻削头并排一列安装在钻头支叉下端一侧，多个支叉方形钻削头并排一列安装在钻头支叉下端另一侧；如图6所示，在钻头支叉底端上的每一个支叉方形钻削头的前侧均开有加强片出口，如图5所示，每个加强片出口安装有加强片，如图8所示，加强片之间通过加强片连接片连接；每个加强片上侧分别与加强片支撑下侧固定，如图8、9、10所示，所有加强片支撑上侧安装在加强片控制板上；如图5所示，每个加强片连接片均安装在加强片固定结构上，如图11所示，加强片固定结构安装在支叉加强腔底部；如图12、13所示，加强片控制板通过控制板支撑安装在控制板螺纹环上，控制板螺纹环与控制电机螺纹转轴螺纹配合，控制电机螺纹转轴安装在加强片控制电机上。
本发明中加强片控制板、加强片支撑、加强片、加强片连接片、控制板支撑、控制板螺纹环组成一个运行单元，通过电机带动控制电机螺纹转轴转动通过螺纹配合调节控制板螺纹环的高度，进而调节整个加强片的运动。本发明的钻削头分成两种，一种是方形钻削头，另一种是圆柱钻削头，方形钻削头的一个尖角朝向运动方向；在钻头钻岩石时，方形钻削头尖角首先与岩石接触发生碰撞，将牢固的整体岩石撞碎，之后通过后面排列的圆柱钻削头将剩下的岩石进一步钻碎，最后通过吸泵排出井外。方形钻削头由于尖角作用及易将岩石撞松，为圆柱钻削头进一步粉碎提供基础，圆柱钻削头的设计为了提高钻头的强度和使用寿命。
上述加强片控制电机底端与钻杆杆身底端平齐且均与钻头支叉上端接触固定。这样设计，保证了控制电机在随钻头转动过程中受到了钻杆杆身和钻头交叉上端面的双重限制，能够最大程度确保控制电机没有晃动保证了整个钻头的稳定性。
上述钻头支叉数目可以为2、3、4、5个。钻头支叉的数目可以根据岩石的特点以及钻头的材料强硬度调节，但为了保证钻头所钻出的碎岩石能够排出井外，钻头支叉的数目尽量控制在五个以内。
上述支叉圆柱钻削头可以分成多排安装在钻头支叉下端。圆柱钻削头排数越多，大小就要越小，根据钻头支叉材料选取。
上述加强片控制电机可以在电机内部安装圆形充电电池。加强板的上下运动所需要的力很小，所以在电机中加入内嵌的充电电池就能够保证用电要求，避免了从地面上供电时电线安装的麻烦和不便。
综上所述，本发明中三个钻头支叉互成120度安装在钻杆杆身底端，加强片控制电机安装在钻杆杆身底端的底孔内，控制电机通过控制螺纹转轴转动利用螺纹配合调节加强片控制板高度，进而控制加强片在加强片出口的进出；当钻头钻较硬岩石时，支叉方形钻削头前侧会被加强片遮盖，起到加强钻削头强硬度的作用；当钻较软岩石时，加强片进入加强腔中，方形钻削头直接与岩石碰撞。本发明可以根据岩石的软硬自动通过控制电机调节加强片，进而延长钻头的使用寿命，具有较好的实用效果。

Claims (5)

1.一种用于钻深井的自动加强钻头，其特征在于：它包括钻杆杆身、加强盖板、钻头支叉、钻杆杆身底孔、支叉加强腔、加强片控制电机、支叉圆柱钻削头、支叉方形钻削头、加强片固定结构、加强片支撑、加强片、加强片控制板、控制板螺纹环、控制电机螺纹转轴、加强片出口、控制板支撑、加强片连接片，其中三个钻头支叉互成120度组成钻头主体且均安装在钻杆杆身底端，钻杆杆身底端开有钻杆杆身底孔，加强片控制电机安装在钻杆杆身底孔内；
上述三个钻头支叉内部结构完全相同，对于任意一个钻头支叉，在钻头支叉上端开有支叉加强腔，加强盖板安装在支叉加强腔上；多个支叉圆柱钻削头并排一列安装在钻头支叉下端一侧，多个支叉方形钻削头并排一列安装在钻头支叉下端另一侧；在钻头支叉底端上的每一个支叉方形钻削头的前侧均开有加强片出口，每个加强片出口安装有加强片，加强片之间通过加强片连接片连接；每个加强片上侧分别与加强片支撑下侧固定，所有加强片支撑上侧安装在加强片控制板上；每个加强片连接片均安装在加强片固定结构上，加强片固定结构安装在支叉加强腔底部；加强片控制板通过控制板支撑安装在控制板螺纹环上，控制板螺纹环与控制电机螺纹转轴螺纹配合，控制电机螺纹转轴安装在加强片控制电机上。
2.根据权利要求1所述的一种用于钻深井的自动加强钻头，其特征在于：上述加强片控制电机底端与钻杆杆身底端平齐且均与钻头支叉上端接触固定。
3.根据权利要求1所述的一种用于钻深井的自动加强钻头，其特征在于：上述钻头支叉数目为2、3、4、5个。
4.根据权利要求1所述的一种用于钻深井的自动加强钻头，其特征在于：上述支叉圆柱钻削头分成多排安装在钻头支叉下端。
5.根据权利要求1所述的一种用于钻深井的自动加强钻头，其特征在于：上述加强片控制电机在电机内部安装圆形充电电池。
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