CN114837566A - 一种螺旋齿轮牙轮钻头 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种螺旋齿轮牙轮钻头，包括钻杆；钻杆上分别设有导向装置和破岩扩孔装置；导向装置包括可转动安装在钻杆上的中心体；中心体上可转动安装有第一牙轮切削组件；破岩扩孔装置包括可转动安装在钻杆上的钻头座；钻头座上可转动安装有第二牙轮切削组件；钻头座与第一牙轮切削组件之间通过齿轮盘对接；齿轮盘可转动安装在钻杆上，与钻头座固定连接，与第一牙轮切削组件啮合连接。根据本申请实施例提供的技术方案，通过在中心体上安装可相对转动的第一牙轮切削组件，其不仅能够进行自转，还能通过中心体相对钻杆进行公转，因此可以有效进行导向。
Description
技术领域
本申请涉及石油勘探技术领域,具体涉及一种螺旋齿轮牙轮钻头。
背景技术
石油钻井和地质钻探中应用最多的就是牙轮钻头。牙轮钻头在工作时切削齿交替接触井底，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；工作刃总长度大，因而相对减少磨损。牙轮钻头能够适应从软到坚硬的多种地层。
按牙轮数量可分为单牙轮钻头、三牙轮钻头和组装多牙轮钻头。按切削材质可分为铣齿和镶齿牙轮钻头。
牙轮钻头作为一种钻削岩层的工具已被广泛应用，牙轮钻头在旋转时具有冲击、压碎和剪切破碎地层岩石的作用，所以，牙轮钻头能够适应软、中、硬的各种地层。特别是在喷射式牙轮钻头和长喷嘴牙轮钻头出现后，牙轮钻头的钻井速度大大提高。
但是，目前牙轮钻头在硬岩穿越过程中不具有导向功能，且岩石硬度高、扩孔器磨损快、扩孔效率低、破岩困难，易造成粘滑振动。尤其在长距离、大直径扩孔时，需要多级扩孔，机械进尺慢，成孔质量下降、孔壁稳定性较差、排渣效果差，事故率较高，因此，上述问题亟待进行解决。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种螺旋齿轮牙轮钻头。
本申请提供一种螺旋齿轮牙轮钻头，包括钻杆；所述钻杆上分别设有导向装置和破岩扩孔装置；
所述导向装置包括可转动安装在所述钻杆上的中心体；所述中心体上可转动安装有第一牙轮切削组件；
所述破岩扩孔装置包括可转动安装在所述钻杆上的钻头座；所述钻头座上可转动安装有第二牙轮切削组件；
所述钻头座与第一牙轮切削组件之间通过齿轮盘对接；所述齿轮盘可转动安装在所述钻杆上，与所述钻头座固定连接，与所述第一牙轮切削组件啮合连接。
进一步的，所述第一牙轮切削组件包括可转动安装在所述中心体上的侧向锥齿轮；所述侧向锥齿轮绕所述中心体均匀排布；相邻两所述侧向锥齿轮之间相互啮合，且沿所述中心体的轴线方向交替排布。
进一步的，所述侧向锥齿轮上同轴安装有第一牙轮；所述第一牙轮位于所述侧向锥齿轮远离所述中心体的一侧，通过安装轴与所述侧向锥齿轮固定连接。
进一步的，所述侧向锥齿轮与第一牙轮之间还安装有保护壳；所述保护壳可转动安装在所述安装轴上；相邻两所述保护壳之间通过螺栓固定连接。
进一步的，还包括端部锥齿轮；所述端部锥齿轮固定安装在钻杆上，位于所述中心体的两端处，且分别与对应的所述侧向锥齿轮进行啮合。
进一步的，所述齿轮盘位于所述端部锥齿轮远离所述中心体的一侧，与所述侧向锥齿轮之间通过从动锥齿轮对接；所述从动锥齿轮固定安装在靠近所述齿轮盘一侧的安装轴上，位于所述第一牙轮与保护壳之间。
进一步的，所述第二牙轮切削组件包括第二牙轮；所述第二牙轮绕所述钻头座均匀排布，与所述钻头座之间可转动连接；所述钻头座上对应所述第二牙轮设有安装座；所述安装座与钻杆平行，且靠近所述钻杆的一侧设有安装斜面；所述第二牙轮垂直安装在所述安装斜面上。
本申请具有的优点和积极效果是：
本技术方案通过在中心体上安装可相对转动的第一牙轮切削组件，其不仅能够进行自转，还能通过中心体相对钻杆进行公转，因此可以有效进行导向；同时，第一牙轮切削组件的转动是通过齿轮盘进行驱动，而齿轮盘则是与破岩扩孔装置固定连接，因此，当破岩扩孔装置转速一定时，只需改变齿轮盘与第一牙轮切削组件间的齿数比便可有效控制第一牙轮切削组件的转速，从而适用更多的工作环境。
附图说明
图1为本申请实施例提供的螺旋齿轮牙轮钻头的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的螺旋齿轮牙轮钻头的中心体的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的螺旋齿轮牙轮钻头的齿轮盘的结构示意图。
图中所述文字标注表示为：100-钻杆；110-齿轮盘；120-端部锥齿轮；200-中心体；210-侧向锥齿轮；220-第一牙轮；230-保护壳；300-钻头座；310-第二牙轮。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。
请参考图1-3，本实施例提供一种螺旋齿轮牙轮钻头，包括钻杆100；钻杆100上分别安装有导向装置和破岩扩孔装置；破岩扩孔装置与导向装置沿钻杆100的轴线方向排布，其中导向装置相对靠前，通过相对钻杆100既能公转又能自转的第一牙轮切削组件进行钻进并导向；破岩扩孔装置相对靠后，通过齿轮盘110对第一牙轮切削组件进行驱动。
在一优选实施例中，第一牙轮切削组件通过中心体200与钻杆100连接，包括绕中心体200均匀排布的侧向锥齿轮210；其中，中心体200可转动安装在钻杆100上，侧向锥齿轮210则是可转动安装在中心体200上，且相邻两侧向锥齿轮210之间还相互啮合。
优选的，中心体200的两端处还分别设有端部锥齿轮120；端部锥齿轮120固定安装在钻杆100上，既能限制中心体200沿钻杆100进行滑动，又能通过与侧向锥齿轮210进行啮合，从而驱动中心体200相对钻杆100进行转动。
优选的，相邻两侧向锥齿轮210还沿钻杆100的轴线方向交替排布，从而分别与对应的端部锥齿轮120进行啮合。
优选的，侧向锥齿轮210上还同轴安装有第一牙轮220；第一牙轮220位于侧向锥齿轮210远离中心体200的一侧，通过安装轴与侧向锥齿轮210固定连接，因此，当侧向锥齿轮210相对中心体200进行转动时，第一牙轮220也会进行同步转动。
优选的，侧向锥齿轮210与第一牙轮220之间还安装有保护壳230；保护壳230套设在安装轴上，且与安装轴之间可进行相对转动；
保护壳230的直径与侧向锥齿轮210的直径相对应，用于防止碎石进入侧向锥齿轮210中阻碍传动，有利于延长导向装置的使用寿命；
相邻两保护壳230之间还通过螺栓进行固定连接，使多个保护壳230之间形成一个整体。
在一优选实施例中，齿轮盘110位于端部锥齿轮120远离中心体200的一侧，与侧向锥齿轮210之间通过从动锥齿轮120对接；从动锥齿轮120安装在靠近齿轮盘110一侧的侧向锥齿轮210上，位于侧向锥齿轮210与第一牙轮220之间。
优选的，安装轴上对应从动锥齿轮120设有键槽；从动锥齿轮120上对应键槽也设有匹配的键槽，两键槽之间通过对应的键进行连接，用于限制从动锥齿轮120与安装轴同步转动。
在一优选实施例中，破岩扩孔装置包括可转动安装在钻杆100上的钻头座300；钻头座300上可转动安装有第二牙轮切削组件，与齿轮盘110之间固定连接。
优选的，第二牙轮切削组件包括第二牙轮310；第二牙轮310绕钻头座300均匀排布，与钻头座300之间通过安装座连接；安装座呈L型，包括与钻头座300对接的连接部，和与第二牙轮310对接的安装部。
优选的，安装部的轴线方向与钻杆100的轴线方向平行，同时安装部靠近钻杆100的一侧还设有用于安装第二牙轮310的安装斜面；安装斜面上垂直安装有转轴，第二牙轮310则是通过转轴可转动安装在安装座上。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种螺旋齿轮牙轮钻头，其特征在于，包括钻杆(100)；所述钻杆(100)上分别设有导向装置和破岩扩孔装置；
所述导向装置包括可转动安装在所述钻杆(100)上的中心体(200)；所述中心体(200)上可转动安装有第一牙轮切削组件；
所述破岩扩孔装置包括可转动安装在所述钻杆(100)上的钻头座(300)；所述钻头座(300)上可转动安装有第二牙轮切削组件；
所述钻头座(300)与第一牙轮切削组件之间通过齿轮盘(110)对接；所述齿轮盘(110)可转动安装在所述钻杆(100)上，与所述钻头座(300)固定连接，与所述第一牙轮切削组件啮合连接。
2.根据权利要求1所述的螺旋齿轮牙轮钻头，其特征在于，所述第一牙轮切削组件包括可转动安装在所述中心体(200)上的侧向锥齿轮(210)；所述侧向锥齿轮(210)绕所述中心体(200)均匀排布；相邻两所述侧向锥齿轮(210)之间相互啮合，且沿所述中心体(200)的轴线方向交替排布。
3.根据权利要求2所述的螺旋齿轮牙轮钻头，其特征在于，所述侧向锥齿轮(210)上同轴安装有第一牙轮(220)；所述第一牙轮(220)位于所述侧向锥齿轮(210)远离所述中心体(200)的一侧，通过安装轴与所述侧向锥齿轮(210)固定连接。
4.根据权利要求3所述的螺旋齿轮牙轮钻头，其特征在于，所述侧向锥齿轮(210)与第一牙轮(220)之间还安装有保护壳(230)；所述保护壳(230)可转动安装在所述安装轴上；相邻两所述保护壳(230)之间通过螺栓固定连接。
5.根据权利要求4所述的螺旋齿轮牙轮钻头，其特征在于，还包括端部锥齿轮(120)；所述端部锥齿轮(120)固定安装在钻杆(100)上，位于所述中心体(200)的两端处，且分别与对应的所述侧向锥齿轮(210)进行啮合。
6.根据权利要求5所述的螺旋齿轮牙轮钻头，其特征在于，所述齿轮盘(110)位于所述端部锥齿轮(120)远离所述中心体(200)的一侧，与所述侧向锥齿轮(210)之间通过从动锥齿轮(120)对接；所述从动锥齿轮(120)固定安装在靠近所述齿轮盘(110)一侧的安装轴上，位于所述第一牙轮(220)与保护壳(230)之间。
7.根据权利要求1所述的螺旋齿轮牙轮钻头，其特征在于，所述第二牙轮切削组件包括第二牙轮(310)；所述第二牙轮(310)绕所述钻头座(300)均匀排布，与所述钻头座(300)之间可转动连接；所述钻头座(300)上对应所述第二牙轮(310)设有安装座；所述安装座与钻杆(100)平行，且靠近所述钻杆(100)的一侧设有安装斜面；所述第二牙轮(310)垂直安装在所述安装斜面上。
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