专利名称：一种六牙轮扩孔钻的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种六牙轮扩孔钻，属于钻井技术领域。
背景技术：
石油钻井作业中，当要求对现有井径进行扩孔时，扩孔钻时常与钻头一起下到井底，使钻进和扩孔同时进行。实现小钻头加扩孔钻同时钻进，减少了起下钻次数，钻进速度明显加快。在扩孔钻的工作过程中，牙轮总成是破岩的主要工具。现有的牙轮总成由于是非密封的，在使用过程中，泥浆会进入到总成内部，有可能将总成卡死，导致牙轮无法转动，因此在扩孔钻使用一段时间后必须及时的将扩孔钻取出，通过水孔进行冲洗牙轮，将总成内部的泥浆冲洗干净，否则牙轮无法转动。如果牙轮冲洗不及时，导致牙轮憋卡，将会使牙轮偏磨，加速牙轮的磨损。总成内部无法注入润滑油，要保证牙轮能比较轻易的旋转，滚柱、钢球之间的间隙较大，因此总成轴向、径向的窜动都比较大，使得牙掌轴颈需承受较大的轴向和径向力，总成容易损坏；同时，由于总成内没有润滑油，牙轮在旋转过程中，钢球和滚柱更容易磨损，这也将导致总成间隙增大，影响总成使用寿命。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种六牙轮扩孔钻。将现有的牙轮总成由非密封结构的换为密封结构的并由三个增加至六个，以降低牙轮磨损速度，提高钻井效率和牙轮总成使用寿命。本实用新型的技术方案:一种六牙轮扩孔钻，包括心轴，心轴两端设有螺纹，上端螺纹与上部钻杆连接，下部螺纹与下部钻头连接；心轴轴向设有两个直径较大的圆柱台，两个圆柱台上设有沿圆周均布的三个巴掌总成，两个圆柱台上的三个巴掌总成间隔排列。前述六牙轮扩孔钻，所述心轴为中空轴，心轴内设有中心孔；所述圆柱台的两端面为斜面，圆柱台底部的斜面上设有与中心孔相通的射流孔，射流孔的孔口设有喷嘴。前述六牙轮扩孔钻，所述圆柱台上设有沿圆周均布的三个凹槽，凹槽两侧的圆柱台上设有销轴孔；销轴孔经销轴与巴掌总成上的安装孔连接。前述六牙轮扩孔钻，所述销轴孔一端的圆柱台上设有螺钉孔，螺钉孔内设有限位螺钉。前述六牙轮扩孔钻，所述巴掌总成包括安装板；安装板上设有安装孔，安装孔与圆柱台上的销轴孔连接；安装板底部经螺钉定位并与牙轮总成焊接连接。前述六牙轮扩孔钻，所述牙轮总成包括牙轮和支架，支架上部与安装板底部连接，支架下部设有轴孔，轴孔经堵丝与牙轮上的轮轴连接。前述六牙轮扩孔钻，所述牙轮上设有沿圆周均布的刀头。与现有技术相比，本实用新型将现有的三牙轮增加到六牙轮，牙轮数目的增加，使牙轮的磨损速度大大降低，从而进一步提高了扩孔钻的使用寿命，进而提高钻井效率。本实用新型的巴掌总成由销轴固定在心轴上，当牙轮总成达到使用寿命或由于不可抗的因素提前损坏后，只需更换相应的巴掌总成，其他的零部件不需要更换，可以节省成本。另一方面，巴掌总成的更换不需要大型设备，在钻井施工现场即可更换，更换方便、快捷。本实用新型的牙轮总成采用密封结构，可适应较恶劣的井下作业环境，保证了牙轮总成良好的密封。在工作过程中，泥浆不会进入轴承内部，牙轮在使用过程中不会出现憋卡现象，因此在使用过程中不需要冲洗轴承。同时，由于具有良好的密封性能，总成内部的润滑油不会出现泄漏的情况，因此，可将总成的间隙设计得较小，保证了牙轮内孔与牙掌轴颈之间的良好配合，改善了牙轮总成的受力状况，提高了使用寿命。
图1是六牙轮扩孔钻结构示意图；图2是心轴的结构示意图；图3是巴掌总成的结构示意图；图4是牙轮总成的结构示意图。图中的标记为:1-心轴、2-螺纹、3-圆柱台、4-巴掌总成、5-中心孔、6-斜面、7-射流孔、8-喷嘴、9-凹槽、10-销轴孔、11-销轴、12-安装孔、13-安装板、14-螺钉、15-牙轮总成、16-牙轮、17-支架、18-轴孔、19-堵丝、20-轮轴、21-刀头、22-螺钉孔、23-限位螺钉。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的任何限制。一种六牙轮扩孔钻，如图1所示。包括心轴1，心轴I两端设有螺纹2，上端螺纹与上部钻杆连接，下部螺纹与下部钻头连接；心轴I轴向设有两个直径较大的圆柱台3，两个圆柱台3上设有沿圆周均布的三个巴掌总成4，两个圆柱台3上的三个巴掌总成4间隔排列。所述心轴I为中空轴，心轴I内设有中心孔5 ;所述圆柱台3的两端面为斜面6，圆柱台3底部的斜面6上设有与中心孔5相通的射流孔7，射流孔的孔口设有喷嘴8。如图2所示，圆柱台3上设有沿圆周均布的三个凹槽9，凹槽两侧的圆柱台3上设有销轴孔10 ;销轴孔10经销轴11与巴掌总成上的安装孔12连接。所述销轴孔10 —端的圆柱台3上设有螺钉孔22，螺钉孔22内设有限位螺钉23。如图3所示，巴掌总成4包括安装板13 ;安装板上设有安装孔12，安装孔12与圆柱台3上的销轴孔10连接；安装板13底部经螺钉14定位后并与牙轮总成15焊接连接。所述牙轮总成15包括牙轮16和支架17，支架17上部与安装板13底部连接，支架17下部设有轴孔18，轴孔18经堵丝19与牙轮16上的轮轴20连接。所述牙轮16上设有沿圆周均布的刀头21。本实用新型的工作过程及原理一种六牙轮扩孔钻，由心轴1、巴掌总成4、销轴11、喷嘴8、限位螺钉23等零部件组成。巴掌总成主要由安装板13、螺钉14、堵丝19、牙轮总成15组成。心轴I两端设有连接螺纹，用于传递扭矩和连接上部钻杆及下部钻头。在心轴轴向上，分布有两组巴掌总成4，每组在心轴周向上均匀分布有三个巴掌总成4，巴掌总成4末端有牙轮总成15，牙轮总成15为密封结构总成。三个牙轮总成上的刀头齿形各不相同，在绕心轴I轴线公转时，形成一个周向互补的齿面轮廓，该齿面轮廓覆盖区域在心轴I轴线方向的投影为一个完整的环形区域，该环形区域与钻头覆盖的圆形区域完美对接，形成一个更大的圆形区域，在扩孔时不会因为齿面覆盖不全而造成扩孔速度缓慢；在绕各自的轴线自转时，互不影响。两组巴掌总成4沿心轴I周向角度相差60°，每个巴掌总成4装有一个密封结构的牙轮总成15。心轴I上设有六个喷嘴8，喷嘴为硬质合金喷嘴。位于每个巴掌总成4的对位面，喷嘴8方向与心轴I轴线呈45°并朝向工具下方，高压液流通过喷嘴8射在牙轮总成15下端，起到冲蚀岩石及洗刷牙轮总成15的作用。巴掌总成4安装在心轴I的安装槽内，由销轴11固定。销轴11穿在心轴I的销轴孔10内，一端与销轴孔10的内孔台肩相接处，另一端用限位螺钉23挡住，防止销轴11掉落井底。牙轮总成15通过螺钉14与安装板13定位，通过焊接使牙轮总成15与安装板13成为一体。堵丝19安装在牙轮总成15的油孔上，防止牙轮总成15内部的润滑油泄漏。本实用新型的六牙轮扩孔钻(以下简称扩孔钻)是用于钻井过程中，对现有井径进行扩孔的一种工具，尤其是钻井初始的大井眼阶段。使用时常与钻头一起下到井底，使钻进和扩孔同时进行。实现小钻头加扩孔钻同时钻进，减少了起下钻次数，钻进速度明显加快。该实用新型扩孔钻具有使用灵活、操作方便的特点，不需要特殊的维护保养，可更换巴掌总成，其他部件能重复使用，具有很高的经济性。在扩孔钻的工作过程中，巴掌总成4是破岩的主要工具，使用过程中巴掌总成4中的牙轮总成15随着钻头的公转，在岩石力的作用下产生自转，钻头旋转时，除了公转、自转外还有轴向纵振、横向振动及扭转振动。这几种运动是钻井时同时发生、综合在一起的复合运动。钻头就是在上述复合运动所产生的冲击、压碎作用及滑动剪切作用下破碎岩石的。高压液流通过喷嘴8射在牙轮总成15下端，冲蚀岩石并洗刷牙轮总成15。—种扩孔钻轴向上设有两组巴掌总成，每组在周向上均匀分布三个巴掌总成，每个巴掌总成装有一个密封结构的牙轮总成。在工作过程中，六个牙轮均匀受力，与钻头同步钻进，实现小钻头配扩孔钻钻大井眼的功能。并且在扩孔时，泥浆不会进入牙轮总成内部，牙轮在使用过程中不会出现憋卡现象。牙轮总成内部的润滑油不会出现泄漏的情况，因此，牙轮总成的间隙较小，改善了牙轮总成的受力状况，提高了牙轮总成的使用寿命。同时牙轮总成数量上由三个增加到六个，牙轮数目的增加，使牙轮的磨损速度大大降低，从而进一步提高牙轮总成使用寿命。而扩孔钻的寿命取决于牙轮总成的寿命，则六牙轮扩孔钻的使用寿命得以大大延长，同时可以提闻钻井效率。
权利要求1.一种六牙轮扩孔钻，包括心轴(I )，心轴(I)两端设有螺纹(2)，上端螺纹与上部钻杆连接，下部螺纹与下部钻头连接；其特征在于:心轴(I)轴向设有两个直径较大的圆柱台(3)，两个圆柱台(3)上设有沿圆周均布的三个巴掌总成(4)，两个圆柱台(3)上的三个巴掌总成(4)间隔排列。
2.根据权利要求1所述六牙轮扩孔钻，其特征在于:所述心轴(I)为中空轴，心轴(I)内设有中心孔(5);所述圆柱台(3)的两端面为斜面(6)，圆柱台(3)底部的斜面(6)上设有与中心孔(5)相通的射流孔(7)，射流孔的孔口设有喷嘴(8)。
3.根据权利要求2所述六牙轮扩孔钻，其特征在于:所述圆柱台(3)上设有沿圆周均布的三个凹槽(9 )，凹槽两侧的圆柱台(3 )上设有销轴孔(10 );销轴孔(10 )经销轴(11)与巴掌总成上的安装孔(12)连接。
4.根据权利要求3所述六牙轮扩孔钻，其特征在于:所述销轴孔(10)—端的圆柱台(3 )上设有螺钉孔(22 )，螺钉孔(22 )内设有限位螺钉(23 )。
5.根据权利要求4所述六牙轮扩孔钻，其特征在于:所述巴掌总成(4)包括安装板(13);安装板上设有安装孔(12)，安装孔(12)与圆柱台(3)上的销轴孔(10)连接；安装板(13)底部经螺钉(14)定位并与牙轮总成(15)焊接连接。
6.根据权利要求5所述六牙轮扩孔钻，其特征在于:所述牙轮总成(15)包括牙轮(16)和支架(17)，支架(17)上部与安装板(13)底部连接，支架(17)下部设有轴孔(18)，轴孔(18)经堵丝(19)与牙轮(16)上的轮轴(20)连接。
7.根据权利要求6所述六牙轮扩孔钻，其特征在于:所述牙轮(16)上设有沿圆周均布的刀头(21)。
专利摘要本实用新型公开了一种六牙轮扩孔钻，包括心轴(1)，心轴两端设有螺纹(2)，上端螺纹与上部钻杆连接，下部螺纹与下部钻头连接；心轴轴向设有两个直径较大的圆柱台(3)，两个圆柱台上设有沿圆周均布的三个巴掌总成(4)，两个圆柱台上的三个巴掌总成间隔排列。本实用新型由三牙轮增加到六牙轮，牙轮数目的增加，使牙轮的磨损速度大大降低，从而进一步提高使用寿命，进而提高钻井效率。更换巴掌总成不需要大型设备，在钻井施工现场即可更换，更换方便、快捷，可以节省成本。牙轮总成采用密封结构，具有良好的密封性能，使用过程中不会出现憋卡现象，因此在使用过程中不需要冲洗轴承。改善了牙轮总成的受力状况，提高了使用寿命。
文档编号E21B10/34GK203022632SQ201220691519
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者唐红, 张永维, 王凌, 补声军, 杨庭华, 沈赤卫, 王辉, 杨杰, 包昌华, 张泽丽, 杨洋 申请人:贵州高峰石油机械股份有限公司