CN109915025A - 一种筒装牙轮组合破岩钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻孔设备技术领域的一种筒装牙轮组合破岩钻头，该筒装牙轮组合破岩钻头包括刀盘和位于所述刀盘上的牙轮组件，刀盘外周壁上设置有破岩筒，破岩筒包括外筒和内筒，外筒的下端壁上设置有若干第一耐磨潜头，若干第一耐磨潜头均倾斜朝向破岩筒外周一侧，内筒下端壁上设置有与外筒倾斜方向相背离的若干第二耐磨潜头，内筒与外筒间设置有若干第三耐磨潜头，若干第三耐磨潜头沿内筒与外筒周向方向均匀分布且平行破岩筒轴向方向设置。通过设计破岩筒及耐磨潜头，可将整体岩面切割为圆柱形，对牙轮组件进行定位，可以防止钻头与破岩区的偏移，提高破岩速度和成品质量。

Description

一种筒装牙轮组合破岩钻头

技术领域

本发明涉及钻孔设备技术领域，尤其是涉及一种筒装牙轮组合破岩钻头。

背景技术

牙轮钻头是一种钻井钻头，牙轮钻头工作时切削齿交替接触井底，且破岩扭矩小，切削齿与井底接触面积小，比压高，易于吃入地层；牙轮钻头可适应从软到坚硬的多种地层，多用于钻井、勘探、石油及钻井配件等。

授权公告号为CN102022084B的中国专利中公开了一种复合式单牙轮钻头，该复合式单牙轮钻头包括钻头体、牙轮、牙轮尖，牙轮与牙轮尖上布置有切削齿，钻头体上设置有轴颈，轴颈与牙轮之间设置有滚珠，且牙轮与轴颈转动连接，牙轮尖与轴颈的前端固定连接，牙轮与牙轮尖的组合为球形轮廓结构。

该复合式单牙轮钻头工作时，钻头体旋转，带动牙轮运动，牙轮围绕钻头中心轴线作公转运动，同时还绕轴颈作自转运动，牙轮交替接触区上的非固定切削齿在这种复合运动下，于井底形成“人”字形刮痕一；牙轮尖设置于钻头体的轴颈端上，与钻头体相对固定，钻头旋转钻井时，牙轮尖对接触区a进行钻孔，固定切削齿将围绕井底中心在井底形成同心圆形刮痕二，两种不同破岩刮痕的交叉作用下，形成复杂的交错网状刮切破碎带对井底进行破碎。

该复合式单牙轮钻头工作时，钻头体与接触区加工表面接触，钻头体沿接触区表面旋转时，在离心作用容易发生钻头体与接触区偏移，影响钻井效率。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种筒装牙轮组合破岩钻头，可将整体岩面切割为圆柱形，对牙轮组件进行定位，可以防止钻头与破岩区的偏移，提高破岩速度和成品质量。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种筒装牙轮组合破岩钻头，包括刀盘和位于所述刀盘上的牙轮组件，所述刀盘外周壁上设置有破岩筒，所述破岩筒包括外筒和内筒，所述外筒的下端壁上设置有若干第一耐磨潜头，若干所述第一耐磨潜头均倾斜朝向破岩筒外周一侧，所述内筒下端壁上设置有与所述外筒倾斜方向相背离的若干第二耐磨潜头，所述内筒与外筒间设置有若干第三耐磨潜头，若干所述第三耐磨潜头沿内筒与外筒周向方向均匀分布且平行所述破岩筒轴向方向设置。

通过实施上述技术方案，筒装牙轮组合破岩钻头破岩钻孔时，破岩筒向下运动，破岩筒带动第一耐磨潜头、第二耐磨潜头和第三耐磨潜头运动，第一耐磨潜头、第二耐磨潜头和第三耐磨潜头先将整体岩面破碎成一个圆柱，继续向下进行旋挖，同时带动牙轮组件向下运动，旋挖至牙轮组件与岩层表面接触，通过牙轮组件对圆柱内的岩石进行破碎；该筒装牙轮组合破岩钻头先通过第一耐磨潜头、第二耐磨潜头和第三耐磨潜头钻孔，同时进行定位，然后牙轮组件作用，对筒内的岩石进行破碎，可以防止牙轮组件与岩层表面钻孔时的偏移，提高破岩速度和成品质量。

本发明进一步设置为，所述牙轮组件包括位于所述刀盘下底面上的若干牙轮，每一所述牙轮均通过连接支座与所述刀盘连接。

通过实施上述技术方案，牙轮组件可对破岩筒内的岩层进行破碎，通过破岩筒的运动，带动牙轮运动，牙轮与岩层之间产生相对作用，使得牙轮进行旋转，对岩层进行破碎；牙轮组件可对破岩筒内的岩层进行挤压，实现岩层的破碎。

本发明进一步设置为，贯穿所述破岩筒外侧壁均匀开设有若干排流口，所述排流口靠近所述破岩筒底端设置。

通过实施上述技术方案，排流口避免破岩筒内出现抽真空现象，影响泥浆和废料排出，同时便于泥浆流入破岩筒内。

本发明进一步设置为，所述排流口的最高点低于所述牙轮组件最低平面设置。

通过实施上述技术方案，牙轮组件高于排流口，便于破岩筒外破岩产生的废渣从排流口流入破岩筒内。

本发明进一步设置为，贯穿所述刀盘开设有若干排料孔，每一所述排料孔处均设置有与所述排料孔连通且位于所述刀盘上的排料管。

通过实施上述技术方案，该筒装牙轮组合破岩钻头是通过空压机作用，使得钻杆内产生负压，再通过排料孔及排料管携带废料不断地从排料孔排出，使得泥浆回流并排出废渣；排料管可配合排料孔将废料排出。

本发明进一步设置为，所述排料管远离刀盘一端设置有挡杆。

通过实施上述技术方案，挡杆可防止体积较大的岩石废料进入钻杆中，对钻杆进行堵塞。

本发明进一步设置为，所述第一耐磨潜头通过第一潜头座与外筒连接，所述第二耐磨潜头通过第二潜头座与内筒连接，所述内筒与外筒间焊接有若干第三潜头座，所述第三耐磨潜头安装于所述第三潜头座上。

通过实施上述技术方案，第一耐磨潜头安装于第一潜头座上，第一潜头座上连接于外筒一端，第二耐磨潜头安装于第二潜头座上，第二潜头座上连接于内筒一端，第三耐磨潜头安装于第三潜头座上；拆卸式的第一耐磨潜头、第二耐磨潜头及第三耐磨潜头便于更换，拆卸便捷，使用方便。

本发明进一步设置为，所述第一潜头座、第二潜头座及第三潜头座远离所述刀盘一侧分别开设有与所述第一耐磨潜头、第二耐磨潜头及第三耐磨潜头根部配合安装的装配孔，所述第一耐磨潜头、第二耐磨潜头及第三耐磨潜头均包括根部安装段和钻孔段，所述根部安装段与装配孔配合插接且截面呈多边形设置，所述装配孔孔口处螺纹连接有可抵接根部安装段和钻孔段连接平面的螺纹端盖，贯穿所述螺纹端盖开设有供钻孔段通过的连通孔。

通过实施上述技术方案，转动螺纹端盖，使得螺纹端盖与装配孔分离，将第一耐磨潜头、第二耐磨潜头和第三耐磨潜头对准装配孔，使得第一耐磨潜头、第二耐磨潜头和第三耐磨潜头的根部安装段分别嵌入装配孔内，然后依次安装螺纹端盖，将连通孔穿过钻孔段，使得螺纹端盖与装配孔锁紧，将第一耐磨潜头、第二耐磨潜头及第三耐磨潜头分别固定在不同的装配孔中；装配孔安装第一耐磨潜头、第二耐磨潜头和第三耐磨潜头，便于第一耐磨潜头、第二耐磨潜头和第三耐磨潜头的拆卸和更换。

本发明进一步设置为，所述内筒与外筒间绕设有阻隔板，所述阻隔板一侧与外筒连接，另一侧与内筒连接。

通过实施上述技术方案，阻隔板可将内筒与外筒间的间隙进行阻隔，防止岩石块进入间隙，对内筒筒壁造成损伤，提高使用寿命。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

一、 该筒装牙轮组合破岩钻头，设计的破岩筒及耐磨潜头，可将整体岩面切割为圆柱形，对牙轮组件进行定位，可以防止钻头与破岩区的偏移，提高破岩速度和成品质量；

二、该筒装牙轮组合破岩钻头，设计的排流口，可防止抽出泥浆与废料过程中，避免破岩筒内出现抽真空现象，便于泥浆与废料排出。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是图1的A部放大示意图。

图3是图1的B部放大示意图。

图4是图1的C部放大示意图。

图5是本发明实施例的局部爆炸示意图。

附图标记：1、破岩筒；11、外筒；12、内筒；13、阻隔板；14、第一耐磨潜头；141、第一潜头座；15、第三耐磨潜头；151、第三潜头座；16、第二耐磨潜头；161、第二潜头座；17、排流口；18、装配孔；181、钻孔段；182、根部安装段；183、螺纹端盖；184、连通孔；2、牙轮组件；21、牙轮；22、连接支座；3、刀盘；31、排料孔；32、排料管；33、挡杆；261、倾斜段；262、螺纹段；263、通流孔。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。

如图1所示，一种筒装牙轮组合破岩钻头，包括刀盘3和位于刀盘3上的牙轮组件2，刀盘3外周壁上固定连接有破岩筒1，贯穿破岩筒1侧壁均匀开设有三组排流口17，排流口17均匀分布于破岩筒1周向且靠近破岩筒1底壁设置，排流口17截面呈圆弧形设置，且牙轮组件2最低点高于排流口17的最高点，贯穿刀盘3开设有排料孔31，排料孔31处设置有与排料孔31连通且位于刀盘3上的排料管32，排料管32远离刀盘3一端固定连接有挡杆33，且挡杆33垂直排料管32轴向方向设置。

如图1所示，破岩筒1包括外筒11和内筒12，内筒12和外筒11间通过夹层连接，外筒11的下端壁上倾斜设置有若干第一耐磨潜头14，每一第一耐磨潜头14均倾斜朝向破岩筒1外周一侧，内筒12下端壁上固定连接有与外筒11倾斜方向相背离的若干第二耐磨潜头16，内筒12与外筒11间设置有若干第三耐磨潜头15，若干第三耐磨潜头15沿内筒12与外筒11间隙的周向方向均匀分布，第三耐磨潜头15沿轴向方向平行破岩筒1设置，第一耐磨潜头14、第二耐磨潜头16和第三耐磨潜头15交错分布。

如图1所示，牙轮组件2包括位于刀盘3下底面上的若干牙轮21，牙轮21沿轴线方向的截面呈圆台状设置，每一牙轮21均通过连接支座22与刀盘3连接，连接支座22与刀盘3固定连接，且牙轮21与连接支座22转动连接。

如图2、图3和图4所示，外筒11的周壁上均匀设置有若干第一潜头座141，第一潜头座141向背离破岩筒1轴心一侧倾斜设置且固定连接于外筒11上，第一耐磨潜头14安装于第一潜头座141上，内筒12的周壁上均匀设置有若干第二潜头座161，第二潜头座161向破岩筒1轴心一侧倾斜设置且固定连接于内筒12上，第二耐磨潜头16安装于第二潜头座161上，内筒12与外筒11间焊接有若干均匀分布的第三潜头座151，第三耐磨潜头15安装于第三潜头座151上。

如图5所述，第一潜头座141、第二潜头座161和第三潜头座151远离刀盘3一侧分别开设有装配孔18，装配孔18与第一耐磨潜头14、第二耐磨潜头16和第三耐磨潜头15根部均配合设置，第一耐磨潜头14、第二耐磨潜头16及第三耐磨潜头15均包括根部安装段182和钻孔段181，根部安装段182与装配孔18配合插接，且根部安装段182截面呈矩形设置，装配孔18孔口处螺纹连接有可抵接根部安装段182和钻孔段181连接平面的螺纹端盖183，贯穿螺纹端盖183开设有供钻孔段181通过的连通孔184，内筒12与外筒11间绕设有阻隔板13，阻隔板13一侧与外筒11固定连接，另一侧与内筒12固定连接。

本发明的第一耐磨潜头14或第二耐磨潜头16或第三耐磨潜头15的安装过程是：转动螺纹端盖183，使得螺纹端盖183与装配孔18分离，将第一耐磨潜头14或第二耐磨潜头16或第三耐磨潜头15对准装配孔18，使得第一耐磨潜头14或第二耐磨潜头16或第三耐磨潜头15的根部安装段182嵌入装配孔18内，将连通孔184对准钻孔段181，使连通孔184穿过钻孔段181，当螺纹端盖183与第一潜头座141或第二潜头座161或第三潜头座151表面接触时，转动螺纹端盖183，使得螺纹端盖183将装配孔18内的根部安装段182抵紧，第一耐磨潜头14或第二耐磨潜头16或第三耐磨潜头15固定在装配孔18内，安装完成。

本发明的工作原理是：筒装牙轮组合破岩钻头破岩钻孔时，破岩筒1向下运动，破岩筒1带动第一耐磨潜头14、第二耐磨潜头16和第三耐磨潜头15运动，第一耐磨潜头14、第二耐磨潜头16和第三耐磨潜头15先将整体岩面破碎成一个圆柱，继续向下进行旋挖，同时带动牙轮组件2向下运动，旋挖至牙轮组件2与岩层表面接触，通过牙轮21对圆柱内的岩石层进行破碎。

Claims (9)

1.一种筒装牙轮组合破岩钻头，包括刀盘(3)和位于所述刀盘(3)上的牙轮组件(2)，其特征在于，所述刀盘(3)外周壁上设置有破岩筒(1)，所述破岩筒(1)包括外筒(11)和内筒(12)，所述外筒(11)的下端壁上设置有若干第一耐磨潜头(14)，若干所述第一耐磨潜头(14)均倾斜朝向破岩筒(1)外周一侧，所述内筒(12)下端壁上设置有与所述外筒(11)倾斜方向相背离的若干第二耐磨潜头(16)，所述内筒(12)与外筒(11)间设置有若干第三耐磨潜头(15)，若干所述第三耐磨潜头(15)沿内筒(12)与外筒(11)周向方向均匀分布且平行所述破岩筒(1)轴向方向设置。

2.根据权利要求1所述的一种筒装牙轮组合破岩钻头，其特征在于，所述牙轮组件(2)包括位于所述刀盘(3)下底面上的若干牙轮(21)，每一所述牙轮(21)均通过连接支座(22)与所述刀盘(3)连接。

3.根据权利要求1所述的一种筒装牙轮组合破岩钻头，其特征在于，贯穿所述破岩筒(1)外侧壁均匀开设有若干排流口(17)，所述排流口(17)靠近所述破岩筒(1)底端设置。

4.根据权利要求3所述的一种筒装牙轮组合破岩钻头，其特征在于，所述排流口(17)的最高点低于所述牙轮组件(2)最低平面设置。

5.根据权利要求1所述的一种筒装牙轮组合破岩钻头，其特征在于， 贯穿所述刀盘(3)开设有若干排料孔(31)，每一所述排料孔(31)处均设置有与所述排料孔(31)连通且位于所述刀盘(3)上的排料管(32)。

6.根据权利要求5所述的一种筒装牙轮组合破岩钻头，其特征在于，所述排料管远离刀盘(3)一端设置有挡杆(33)。

7.根据权利要求1所述的一种筒装牙轮组合破岩钻头，其特征在于，所述第一耐磨潜头(14)通过第一潜头座(141)与外筒(11)连接，所述第二耐磨潜头(16)通过第二潜头座(161)与内筒(12)连接，所述内筒(12)与外筒(11)间焊接有若干第三潜头座(151)，所述第三耐磨潜头(15)安装于所述第三潜头座(151)上。

8.根据权利要求7所述的一种筒装牙轮组合破岩钻头，其特征在于，所述第一潜头座(141)、第二潜头座(161)及第三潜头座(151)远离所述刀盘(3)一侧分别开设有与所述第一耐磨潜头(14)、第二耐磨潜头(16)及第三耐磨潜头(15)根部配合安装的装配孔(18)，所述第一耐磨潜头(14)、第二耐磨潜头(16)及第三耐磨潜头(15)均包括根部安装段(182)和钻孔段(181)，所述根部安装段(182)与装配孔(18)配合插接且截面呈多边形设置，所述装配孔(18)孔口处螺纹连接有可抵接根部安装段(182)和钻孔段(181)连接平面的螺纹端盖(183)，贯穿所述螺纹端盖(183)开设有供钻孔段(181)通过的连通孔(184)。

9.根据权利要求8所述的一种筒装牙轮组合破岩钻头，其特征在于，所述内筒(12)与外筒(11)间绕设有阻隔板(13)，所述阻隔板(13)一侧与外筒(11)连接，另一侧与内筒(12)连接。