CN218816249U - 一种具有扩孔功能的组合钻头 - Google Patents
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Abstract
一种具有扩孔功能的组合钻头，由驱动组件、扩孔组件、钻头组件、外钻杆和内钻杆构成，外钻杆和内钻杆都与驱动组件上部固定连接，扩孔组件安装在驱动组件内部，钻头组件与驱动组件下部固定连接；金刚石孕镶块与PDC齿的组合设计使本实用新型适用于大部分不同硬度的地层，同心环齿能增加齿底面与岩石的接触压强进而提高金刚石孕镶块的切削效率，齿间加强骨架可增加金刚石孕镶块的抗剪强度进而提高钻头寿命，综合来看，这种组合钻头可大大提高钻头使用寿命，减少起下钻作业，进而减少钻进成本，提高纯钻进时间、钻进效率以及钻进利润。此外，在钻遇易缩径地层时，驱动电机启动进而伸出扩孔组件，第一PDC齿组可进行扩孔作业。
Description
技术领域
本实用新型属于地质钻探和油气钻井领域，具体涉及一种具有扩孔功能的组合钻头。
背景技术
在地质钻探和油气钻井过程中，地层的种类复杂多变，其中不乏破碎地层。在这种地层钻进时，孔壁容易坍塌导致缩径，导致钻头难以进行继续钻进。为保证钻进的连续性，需要对钻孔缩径段进行扩孔。现有的扩孔钻头大多采用螺纹方式固定在转轴上,扩孔钻头相对转轴容易滑动,扩孔钻头的结构不够稳固。
此外，钻头是钻探技术中必不可少的重要组成部分，钻头的寿命直接决定着钻探起下钻频次，其钻进效率和寿命共同决定钻探的台月效率和钻进周期。目前常规钻头分为孕镶金刚石钻头、PDC钻头和牙轮钻头等，这些钻头分别适用于不同地层，缺少一种可同时适用于不同硬度地层的钻头。
实用新型内容
针对现有技术所存在的问题和缺点，本实用新型的目的是提供一种具有扩孔功能的组合钻头。
本实用新型为实现上述目的采用的技术方案是：
一种具有扩孔功能的组合钻头，由驱动组件、扩孔组件、钻头组件、外钻杆和内钻杆构成，外钻杆和内钻杆都与驱动组件上部固定连接，扩孔组件安装在驱动组件内部，钻头组件与驱动组件下部固定连接；
驱动组件包括电机上接头、驱动电机、电机外壳、中心齿轮轴、上支撑轴承固定、上支撑轴承、齿轮组外壳、推力轴承和下支撑轴承；
电机上接头外壁与外钻杆固定连接，电机上接头内壁与内钻杆固定连接，电机上接头中间设置通孔与内钻杆内孔相通，电机上接头中间通孔四周还设置多个用于通过钻井液的通孔；电机外壳上部与电机上接头固定连接，电机外壳下部分别与齿轮组外壳和上支撑轴承固定固连，电机外壳中间设置安放驱动电机的放置槽，放置槽的四周设置多个用于通过钻井液的通孔；驱动电机固定安装在电机外壳的放置槽内且驱动电机的上端与电机上接头固连，驱动电机的电机轴与中心齿轮轴上端固连，中心齿轮轴由驱动电机的电机轴进行驱动，中心齿轮轴上端台阶通过上支撑轴承与上支撑轴承固定中空通道内环槽转动连接，上支撑轴承固定中空通道四周设置多个通孔用于通过钻井液，中心齿轮轴下端与设置在齿轮组外壳内底面中心推力轴承安放槽内部的推力轴承转动连接，齿轮组外壳侧壁均匀设置N个用于通过扩孔组件的环形孔道，N≥3，齿轮组外壳内底面位于推力轴承安放槽四周还设有N个下支撑轴承安放槽，齿轮组外壳底面还环向设置多个用于通过钻井液的通孔；
扩孔组件包括从动齿轮轴、扩孔板、第一PDC齿组和扩孔板支撑；
从动齿轮轴与中心齿轮轴齿轮配合，N个从动齿轮轴下端通过下支撑轴承与下支撑轴承安放槽转动连接，N≥3，扩孔板首端与从动齿轮轴侧壁固定，扩孔板末端通过扩孔板支撑与从动齿轮轴连接，第一PDC齿组固定在扩孔板外壁。
本实用新型的有益效果：
金刚石孕镶块与PDC齿的组合设计使本实用新型适用于大部分不同硬度的地层，同心环齿能增加齿底面与岩石的接触压强进而提高金刚石孕镶块的切削效率，齿间加强骨架可增加金刚石孕镶块的抗剪强度进而提高钻头寿命，综合来看，这种组合钻头可大大提高钻头使用寿命，减少起下钻作业，进而减少钻进成本，提高纯钻进时间、钻进效率以及钻进利润。此外，在钻遇易缩径地层时，驱动电机启动进而伸出扩孔组件，第一PDC齿组可进行扩孔作业。本实用新型功能强大，具有实用价值和意义，应用前景广泛。
附图说明
图1是本实用新型的主视图。
图2是图1中A-A面剖视图。
图3是本实用新型中齿轮组外壳结构示意图。
图4是本实用新型中扩孔组件结构示意图。
图5是本实用新型中钻头组件结构示意图。
图6是本实用新型扩孔工作过程示意图。
具体实施方式
参阅附图所示，一种具有扩孔功能的组合钻头,由驱动组件、扩孔组件、钻头组件、外钻杆1和内钻杆2构成，外钻杆1和内钻杆2都与驱动组件上部固定连接，扩孔组件安装在驱动组件内部，钻头组件与驱动组件下部固定连接；
所述驱动组件包括电机上接头3、驱动电机4、电机外壳5、中心齿轮轴6、上支撑轴承固定7、上支撑轴承8、齿轮组外壳13、推力轴承14和下支撑轴承15；
所述电机上接头3外壁与外钻杆1固定连接，电机上接头3内壁与内钻杆2固定连接，电机上接头3中间设置通孔与内钻杆2内孔相通，电机上接头3中间通孔四周还设置多个(本专利以四个为例进行说明)用于通过钻井液的通孔；所述电机外壳5上部与电机上接头3固定连接，所述电机外壳5下部分别与齿轮组外壳13和上支撑轴承固定7固连，所述电机外壳5中间设置安放驱动电机4的放置槽，放置槽的四周设置多个(本专利以四个为例进行说明)用于通过钻井液的通孔；所述驱动电机4固定安装在电机外壳5的放置槽内且驱动电机4的上端与电机上接头3固连，驱动电机4的电机轴与中心齿轮轴6上端固连，所述中心齿轮轴6由驱动电机4的电机轴进行驱动，中心齿轮轴6上端台阶通过上支撑轴承8与上支撑轴承固定7中空通道内环槽转动连接，上支撑轴承固定7中空通道四周设置多个(本专利以四个为例进行说明)通孔用于通过钻井液，中心齿轮轴6下端与设置在齿轮组外壳13内底面中心推力轴承安放槽1303内部的推力轴承14转动连接，齿轮组外壳13侧壁均匀设置N个用于通过扩孔组件的环形孔道1301，N≥3(本专利以四个为例进行说明)，齿轮组外壳13内底面位于推力轴承安放槽1303四周还设有N个下支撑轴承安放槽1302，齿轮组外壳13底面还环向设置多个(本专利以四个为例进行说明)用于通过钻井液的通孔；
所述扩孔组件包括从动齿轮轴9、扩孔板10、第一PDC齿组11和扩孔板支撑12；
从动齿轮轴9与中心齿轮轴6齿轮配合，N个从动齿轮轴9下端通过下支撑轴承15与下支撑轴承安放槽1302转动连接，N≥3(本专利以四个为例进行说明)，所述扩孔板10首端与从动齿轮轴9侧壁固定，由从动齿轮轴9驱动回转，扩孔板10末端通过扩孔板支撑12与从动齿轮轴9连接，扩孔板支撑12的作用是加强扩孔板10，防止其在扩孔工作时发生大变形；所述第一PDC齿组11固定在扩孔板10外壁，用于进行钻进过程中的扩孔工作；
所述钻头组件包括钻头钢体16、同心环齿17、内保径片18、外保径片19、齿间加强骨架20、第二PDC齿组21和水口22；
所述钻头钢体16与齿轮组外壳13下端固定连接；所述同心环齿17为金刚石孕镶块，多个同心环齿17沿钻头钢体16的圆周方向均匀间隔分布在其端部，同心环齿17底面设置有环形凹槽，用于提高钻头底面与岩石的压强，可提高钻头的碎岩效率；同心环齿17内壁面设置多个内保径片18，用于保护同心环齿17内部，同心环齿17外壁面设置多个外保径片19，用于保护同心环齿17外部，相邻的同心环齿17之间连接有齿间加强骨架20；所述齿间加强骨架20用于增强同心环齿17的强度，齿间加强骨架20其底部固定有第二PDC齿组21，用于钻进破碎；所述同心环齿17、齿间加强骨架20与钻头钢体16之间为钻头的水口22。
更进一步而言，外钻杆1与内钻杆2的环空、电机上接头3四周的通孔、电机外壳5四周的通孔以及上支撑轴承固定7四周的通孔相互连通，形成钻井液的通道。
更进一步而言，内钻杆2的中空通道与电机上接头3的中空通道连通，用于通过驱动电机4的电线。
本实用新型的工作原理及使用过程：
参阅附图所示，本实用新型的钻头组件具有金刚石孕镶块和PDC齿，在钻进软地层时，PDC齿起主要作用，钻头能进行高效钻进，在钻进硬地层时，PDC齿工作能力差，此时金刚石孕镶块起主要作用，同心环齿17的设计能加强金刚石孕镶块的碎岩能力。钻井液依次通过外钻杆1与内钻杆2的环空间隙、电机上接头3、电机外壳5、上支撑轴承固定7、齿轮组外壳13以及钻头组件中空通道，并通过水口22对切削齿进行冷却以及循环岩粉。
在需要进行扩孔作业时，驱动电机4启动，回转的电机轴通过带动中心齿轴6的回转进而驱动从动齿轮轴9，固定在从动齿轮轴9上的扩孔板10随之回转，如图6所示，伸出的扩孔板10上的第一PDC齿组11进行扩孔作业，在完成扩孔作业后，只需反向回转驱动电机4即可收回扩孔板10。
Claims (4)
1.一种具有扩孔功能的组合钻头，其特征在于：由驱动组件、扩孔组件、钻头组件、外钻杆(1)和内钻杆(2)构成，外钻杆(1)和内钻杆(2)都与驱动组件上部固定连接，扩孔组件安装在驱动组件内部，钻头组件与驱动组件下部固定连接；
驱动组件包括电机上接头(3)、驱动电机(4)、电机外壳(5)、中心齿轮轴(6)、上支撑轴承固定(7)、上支撑轴承(8)、齿轮组外壳(13)、推力轴承(14)和下支撑轴承(15)；
电机上接头(3)外壁与外钻杆(1)固定连接，电机上接头(3)内壁与内钻杆(2)固定连接，电机上接头(3)中间设置通孔与内钻杆(2)内孔相通，电机上接头(3)中间通孔四周还设置多个用于通过钻井液的通孔；电机外壳(5)上部与电机上接头(3)固定连接，电机外壳(5)下部分别与齿轮组外壳(13)和上支撑轴承固定(7)固连，电机外壳(5)中间设置安放驱动电机(4)的放置槽，放置槽的四周设置多个用于通过钻井液的通孔；驱动电机(4)固定安装在电机外壳(5)的放置槽内且驱动电机(4)的上端与电机上接头(3)固连，驱动电机(4)的电机轴与中心齿轮轴(6)上端固连，中心齿轮轴(6)由驱动电机(4)的电机轴进行驱动，中心齿轮轴(6)上端台阶通过上支撑轴承(8)与上支撑轴承固定(7)中空通道内环槽转动连接，上支撑轴承固定(7)中空通道四周设置多个通孔用于通过钻井液，中心齿轮轴(6)下端与设置在齿轮组外壳(13)内底面中心推力轴承安放槽(1303)内部的推力轴承(14)转动连接，齿轮组外壳(13)侧壁均匀设置N个用于通过扩孔组件的环形孔道(1301)，N≥3，齿轮组外壳(13)内底面位于推力轴承安放槽(1303)四周还设有N个下支撑轴承安放槽(1302)，齿轮组外壳(13)底面还环向设置多个用于通过钻井液的通孔；
扩孔组件包括从动齿轮轴(9)、扩孔板(10)、第一PDC齿组(11)和扩孔板支撑(12)；
从动齿轮轴(9)与中心齿轮轴(6)齿轮配合，N个从动齿轮轴(9)下端通过下支撑轴承(15)与下支撑轴承安放槽(1302)转动连接，N≥3，扩孔板(10)首端与从动齿轮轴(9)侧壁固定，扩孔板(10)末端通过扩孔板支撑(12)与从动齿轮轴(9)连接，第一PDC齿组(11)固定在扩孔板(10)外壁。
2.根据权利要求1所述的一种具有扩孔功能的组合钻头，其特征在于：所述钻头组件包括钻头钢体(16)、同心环齿(17)、内保径片(18)、外保径片(19)、齿间加强骨架(20)和第二PDC齿组(21)；
钻头钢体(16)与齿轮组外壳(13)下端固定连接，同心环齿(17)为金刚石孕镶块，多个同心环齿(17)沿钻头钢体(16)的圆周方向均匀间隔分布在其端部，同心环齿(17)底面设置有环形凹槽，同心环齿(17)内壁面设置多个内保径片(18)，同心环齿(17)外壁面设置多个外保径片(19)，相邻的同心环齿(17)之间连接有齿间加强骨架(20)，齿间加强骨架(20)其底部固定有第二PDC齿组(21)，同心环齿(17)、齿间加强骨架(20)与钻头钢体(16)之间为钻头的水口(22)。
3.根据权利要求1所述的一种具有扩孔功能的组合钻头，其特征在于：所述的外钻杆(1)与内钻杆(2)的环空、电机上接头(3)四周的通孔、电机外壳(5)四周的通孔以及上支撑轴承固定(7)四周的通孔相互连通，形成钻井液的通道。
4.根据权利要求1所述的一种具有扩孔功能的组合钻头，其特征在于：所述的内钻杆(2)的中空通道与电机上接头(3)的中空通道连通，用于通过驱动电机(4)的电线。
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| CN202320115652.4U CN218816249U (zh) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | 一种具有扩孔功能的组合钻头 |
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| CN (1) | CN218816249U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118462054A (zh) * | 2024-07-02 | 2024-08-09 | 山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队（山东省第七地质矿产勘查院） | 一种岩层破碎带扩孔装置 |
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2023
- 2023-02-06 CN CN202320115652.4U patent/CN218816249U/zh active Active
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| CN118462054A (zh) * | 2024-07-02 | 2024-08-09 | 山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队（山东省第七地质矿产勘查院） | 一种岩层破碎带扩孔装置 |
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