CN208057054U - 一种石油钻杆钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石油钻杆钻头，属于石油钻采技术领域。石油钻杆钻头包括主体和五个刀翼，刀翼上设置有切削齿，位于主体前方的切削齿形成切削平面，主体具有容纳腔和滑动通孔，容纳腔内设置有微破碎组件。微破碎组件包括动力马达、破碎头、复位弹簧和凸轮，凸轮和复位弹簧共同作用带动破碎头往复运动，以使锥形头的尖端具有位于切削平面的靠近容纳腔的一侧的第一状态，以及位于切削平面的远离容纳腔的一侧的第二状态。破碎头往复运动，使锥形头的尖端与切削平面交替接触和脱离，从而对切削平面产生一定的冲击，以点破面，与锥形头的尖端接触的岩石表面在锥形头的尖端压迫下产生缺口，破坏岩石的整体应力，切削更加方便，有效提高切削效率。

Description

一种石油钻杆钻头

技术领域

本实用新型涉及石油钻采技术领域，具体涉及一种石油钻杆钻头。

背景技术

在石油钻采领域，会使用钻头进行钻采。现有技术中，聚晶金刚石复合片钻头是较为常见的一种，简称PDC钻头，PDC钻头一般由主体、刀翼和切削齿等组成，刀翼设置在主体的端部，切削齿设置在刀翼上。

在PDC钻头转动的过程与，所有的切削齿对一定范围内的岩石形成全覆盖，切削齿的切削端面与岩石表面形成一定的角度，依靠挤压破岩远离对岩石进行切削。

然而当岩石塑性较高或硬度较高时，由于岩石的整体应力较大，切削较为困难，钻采效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种石油钻杆钻头，在切削过程中，可以通过破碎头预先破坏岩石的整体应力，切削更加方便，有效提高切削效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种石油钻杆钻头，所述钻头包括主体和五个刀翼，所述刀翼固定设置于所述主体上，五个所述刀翼呈环形分布，所述刀翼上设置有切削齿，位于所述主体前方的所述切削齿形成切削平面，所述主体具有容纳腔和滑动通孔，所述滑动通孔与所述容纳腔连通，所述滑动通孔位于所述主体的端部且所述滑动通孔的轴线与所述主体的轴线重合，所述容纳腔内设置有微破碎组件；所述微破碎组件包括动力马达、破碎头、复位弹簧和凸轮，所述动力马达固定于所述容纳腔内且通过电源带动，所述破碎头包括阻挡头、连接杆和锥形头，所述阻挡头固定于所述连接杆的一端，所述锥形头固定于所述连接杆的另一端，所述阻挡头和所述连接杆均为圆柱状，所述阻挡头的直径大于所述连接杆的直径，所述锥形头为圆锥状，所述锥形头的远离所述连接杆的一端为尖端，所述阻挡头、所述连接杆和所述锥形头的轴线重合，所述锥形头的轴线与所述主体的轴线重合，所述阻挡头位于所述容纳腔内，所述连接杆可滑动的穿设于所述滑动通孔内，所述复位弹簧套设于所述连接杆，所述复位弹簧分别抵住所述容纳腔的内表面和所述阻挡头且使所述锥形头具有朝向所述容纳腔的方向运动的趋势；所述凸轮通过转轴可转动的设置于所述容纳腔内，所述凸轮的周面与所述阻挡头的远离所述连接杆的一侧抵接，所述动力马达的输出轴与所述凸轮的转轴通过传动皮带传动连接；所述凸轮转动过程中，所述凸轮和所述复位弹簧共同作用带动所述破碎头往复运动，以使所述锥形头的尖端具有位于所述切削平面的靠近所述容纳腔的一侧的第一状态，以及位于所述切削平面的远离所述容纳腔的一侧的第二状态。

进一步地，所述阻挡头设置有调节通孔，所述调节通孔内设置有内螺纹，所述连接杆的靠近所述阻挡头的一端设置有螺纹段，所述连接杆与所述调节通孔螺纹啮合，所述螺纹段伸入所述调节通孔内的长度可调，以改变所述锥形头的尖端与所述阻挡头的距离。

进一步地，所述切削齿为圆柱状，所述切削齿的其中一个面为切削端面，所述切削端面向内凹陷成凹槽，所述凹槽为球面状，所述凹槽的直径由外到内逐渐减小，所述凹槽的最大直径与所述切削齿的直径相等。

本实用新型所达到的有益效果是：

本实用新型的一种石油钻杆钻头包括主体和五个刀翼，刀翼上设置有切削齿，位于主体前方的切削齿形成切削平面，主体具有容纳腔和滑动通孔，容纳腔内设置有微破碎组件。微破碎组件包括动力马达、破碎头、复位弹簧和凸轮，凸轮和复位弹簧共同作用带动破碎头往复运动，以使锥形头的尖端具有位于切削平面的靠近容纳腔的一侧的第一状态，以及位于切削平面的远离容纳腔的一侧的第二状态。

本实用新型提供的石油钻杆钻头，主体安装于钻采机器上，主体能够旋转，从而带动刀翼、切削齿等进行旋转，从而对岩石进行切削。在切削过程中，动力马达在钻采机器提供的电力的带动下工作，动力马达的输出轴通过传动皮带带动凸轮转动，凸轮压迫破碎头，在凸轮和复位弹簧的双重作用下，破碎头往复运动，使锥形头的尖端与切削平面交替接触和脱离，从而对切削平面产生一定的冲击，以点破面，与锥形头的尖端接触的岩石表面在锥形头的尖端压迫下产生缺口，破坏岩石的整体应力，切削更加方便，可以有效提高切削效率，尤其适用于岩石具有较高塑性的情况下。另外，锥形头的尖端越过切削平面进入岩石内部后，对岩石进行挤压，使中心处的岩石有向外运动的趋势，切削齿可以更加全面地对岩石进行切削，不会留下中心岩柱，可以很好地解决PDC钻头的切削死角。

附图说明

为了更清晰地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的钻头的结构示意图；

图2为图1的另外一个视角下的结构示意图；

图3为微破碎组件的结构示意图；

图4为破碎头的结构示意图；

图5为切削齿的剖视图。

附图标记对应如下：

10-钻头；

11-主体；12-刀翼；13-切削齿；14-微破碎组件；

110-切削平面；111-容纳腔；140-动力马达；141-破碎头；142-复位弹簧；143-凸轮；144-传动皮带；146-阻挡头；147-连接杆；148-锥形头；149-调节通孔；150-螺纹段；151-凹槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1、图2所示，本实用新型实施例提供了一种石油钻杆钻头10，钻头10包括主体11和五个刀翼12，刀翼12固定设置于主体11上，五个刀翼12呈环形分布，刀翼12上设置有切削齿13。

请参照图3所示，位于主体11前方的切削齿13形成切削平面110，主体11具有容纳腔111和滑动通孔，滑动通孔与容纳腔111连通，滑动通孔位于主体11的端部且滑动通孔的轴线与主体11的轴线重合，容纳腔111内设置有微破碎组件14。

微破碎组件14包括动力马达140、破碎头141、复位弹簧142和凸轮143。

动力马达140固定于容纳腔111内且通过电源带动。

请参照图4所示，破碎头141包括阻挡头146、连接杆147和锥形头148.

阻挡头146固定于连接杆147的一端，锥形头148固定于连接杆147的另一端，阻挡头146和连接杆147均为圆柱状，阻挡头146的直径大于连接杆147的直径，锥形头148为圆锥状，锥形头148的远离连接杆147的一端为尖端，阻挡头146、连接杆147和锥形头148的轴线重合，锥形头148的轴线与主体11的轴线重合。

阻挡头146位于容纳腔111内，连接杆147可滑动的穿设于滑动通孔内，复位弹簧142套设于连接杆147，复位弹簧142分别抵住容纳腔111的内表面和阻挡头146且使锥形头148具有朝向容纳腔111的方向运动的趋势。

凸轮143通过转轴可转动的设置于容纳腔111内，凸轮143的周面与阻挡头146的远离连接杆147的一侧抵接，动力马达140的输出轴与凸轮143的转轴通过传动皮带144传动连接。

凸轮143转动过程中，凸轮143和复位弹簧142共同作用带动破碎头141往复运动，以使锥形头148的尖端具有位于切削平面110的靠近容纳腔111的一侧的第一状态，以及位于切削平面110的远离容纳腔111的一侧的第二状态。

为了改变破碎头141对岩石造成的冲击，可以采用以下结构：阻挡头146设置有调节通孔149，调节通孔149内设置有内螺纹，连接杆147的靠近阻挡头146的一端设置有螺纹段150，连接杆147与调节通孔149螺纹啮合，螺纹段150伸入调节通孔149内的长度可调，以改变锥形头148的尖端与阻挡头146的距离。

请参照图5所示，本实施例提供了一种新型的切削齿13结构，具体为，切削齿13为圆柱状，切削齿13的其中一个面为切削端面，切削端面向内凹陷成凹槽151，凹槽151为球面状，凹槽151的直径由外到内逐渐减小，凹槽151的最大直径与切削齿13的直径相等。当然，切削齿13采用现有技术中的结构也是完全可以的。

主体11安装于钻采机器上，主体11能够旋转，从而带动刀翼12、切削齿13等进行旋转，从而对岩石进行切削。

在切削过程中，动力马达140在钻采机器提供的电力的带动下工作，动力马达140的输出轴通过传动皮带144带动凸轮143转动，凸轮143压迫破碎头141，在凸轮143和复位弹簧142的双重作用下，破碎头141往复运动，使锥形头148的尖端与切削平面110交替接触和脱离，从而对切削平面110产生一定的冲击，以点破面，与锥形头148的尖端接触的岩石表面在锥形头148的尖端压迫下产生缺口，破坏岩石的整体应力，切削更加方便，可以有效提高切削效率，尤其适用于岩石具有较高塑性的情况下。

另外，锥形头148的尖端越过切削平面110进入岩石内部后，对岩石进行挤压，使中心处的岩石有向外运动的趋势，切削齿13可以更加全面地对岩石进行切削，不会留下中心岩柱，可以很好地解决PDC钻头10的切削死角。

由于破碎头141通过凸轮143和复位弹簧142共同作用，凸轮143始终抵接于破碎头141，破碎头141的运动受到凸轮143的限制，速度变化较为平缓，对岩石造成的冲击力相对较小。相对于破碎头141突然失去压力并在复位弹簧142的作用下运动并冲击，本申请中的钻头10适用的岩石塑性和硬度较低，可以根据不同的岩石塑性及硬度进行选择。

上面所述的实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (3)

1.一种石油钻杆钻头，其特征在于：所述钻头包括主体和五个刀翼，所述刀翼固定设置于所述主体上，五个所述刀翼呈环形分布，所述刀翼上设置有切削齿，位于所述主体前方的所述切削齿形成切削平面，所述主体具有容纳腔和滑动通孔，所述滑动通孔与所述容纳腔连通，所述滑动通孔位于所述主体的端部且所述滑动通孔的轴线与所述主体的轴线重合，所述容纳腔内设置有微破碎组件；所述微破碎组件包括动力马达、破碎头、复位弹簧和凸轮，所述动力马达固定于所述容纳腔内且通过电源带动，所述破碎头包括阻挡头、连接杆和锥形头，所述阻挡头固定于所述连接杆的一端，所述锥形头固定于所述连接杆的另一端，所述阻挡头和所述连接杆均为圆柱状，所述阻挡头的直径大于所述连接杆的直径，所述锥形头为圆锥状，所述锥形头的远离所述连接杆的一端为尖端，所述阻挡头、所述连接杆和所述锥形头的轴线重合，所述锥形头的轴线与所述主体的轴线重合，所述阻挡头位于所述容纳腔内，所述连接杆可滑动的穿设于所述滑动通孔内，所述复位弹簧套设于所述连接杆，所述复位弹簧分别抵住所述容纳腔的内表面和所述阻挡头且使所述锥形头具有朝向所述容纳腔的方向运动的趋势；所述凸轮通过转轴可转动的设置于所述容纳腔内，所述凸轮的周面与所述阻挡头的远离所述连接杆的一侧抵接，所述动力马达的输出轴与所述凸轮的转轴通过传动皮带传动连接；所述凸轮转动过程中，所述凸轮和所述复位弹簧共同作用带动所述破碎头往复运动，以使所述锥形头的尖端具有位于所述切削平面的靠近所述容纳腔的一侧的第一状态，以及位于所述切削平面的远离所述容纳腔的一侧的第二状态。

2.根据权利要求1所述的石油钻杆钻头，其特征在于：所述阻挡头设置有调节通孔，所述调节通孔内设置有内螺纹，所述连接杆的靠近所述阻挡头的一端设置有螺纹段，所述连接杆与所述调节通孔螺纹啮合，所述螺纹段伸入所述调节通孔内的长度可调，以改变所述锥形头的尖端与所述阻挡头的距离。

3.根据权利要求1所述的石油钻杆钻头，其特征在于：所述切削齿为圆柱状，所述切削齿的其中一个面为切削端面，所述切削端面向内凹陷成凹槽，所述凹槽为球面状，所述凹槽的直径由外到内逐渐减小，所述凹槽的最大直径与所述切削齿的直径相等。