分级式切削装置的制作方法

本发明涉及石油天然气钻井、煤层气钻井、地质勘探、矿山钻探工具领域，尤其是一种分级式切削装置。

背景技术：

钻速的降低已经成为制约我国深层油气藏高效开发的技术瓶颈，而现有常规破岩钻井技术不能满足提速提效的工艺要求。PDC钻头具有优于其他钻头的优点而得到了广泛应用，但大尺寸井眼钻速慢、高研磨性地层钻头磨损严重、大尺寸或高性能钻头价格昂贵、钻头中心线速度低破岩能量不足等，也是PDC钻头面临的主要问题，新型钻井技术如激光钻井、热能钻井、粒子冲击钻井等还达不到现场应用的技术要求。

技术实现要素：

发明的目的正是为了解决现有技术需要,提出一种结构简单，性能可靠，控制精度高，操作方便的分级式切削装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

分级式切削装置，包括外壳体1和置于外壳体1内的容积式马达2、联轴器3、传动轴4；传动轴4上部设旁通孔5，下部设一级接头13,在外壳体1下部延伸有扩径的稳定器10, 稳定器10从底部沿轴向向上开设数个周向均布的从动齿轮腔，每个从动齿轮腔内设置与传动轴4同轴向的从动齿轮8，从动齿轮8下端设二级接头9；在传动轴4外固连有主动齿轮7；主动齿轮7与外围均布的从动齿轮8构成齿合旋转配合。

上述方案还包括：传动轴4下部设横向喷嘴12，横向喷嘴12位于二级接头9的下方；稳定器10外表面间隔分布有凸翼，稳定器10外表面镶嵌防磨齿。

上述方案进一步包括：在传动轴4与外壳体1内壁之间安装一级密封装置6，从动齿轮8与稳定器10之间安装二级密封装置11，从动齿轮腔室内充满润滑油。

本发明分级式切削装置的优点是：组合多组小尺寸钻头，并驱动每个钻头高速旋转破岩，达到了利用小尺寸钻头钻成大尺寸井眼的目的，又能最大限度的切削井底岩石，充分发挥了PDC钻头的技术优势，从而获得更高的破岩效率和钻进速度，还能够控制井眼质量，同时也克服了常规大尺寸钻头线速度高磨损快寿命低破岩效率差的不足。分级式切削装置与常规破岩工具相比，在相同能耗和钻井周期的条件下，能够切削更多的岩石，即钻进速度更快、破岩效率更高；而且小尺寸钻头较大尺寸钻头便宜，又能够钻出大尺寸井眼，其经济效益十分显著。现场实践证明，利用分级式切削装置钻井，平均提高钻井效率56.7%，节省钻井周期5-8天，且钻井质量符合设计标准，实现了低能耗、高效率的钻井目的。

同时，分级式切削装置还具有结构设计简单、性能可靠、操作方便等特点。

附图说明

图1是依据本发明所提出的分级式切削装置结构示意图。

图2是依据本发明所提出的分级式切削装置A-A截面示意图。

图中：1-外壳体，2-容积式马达，3-联轴器，4-传动轴，5-旁通孔，6-一级密封装置，7-主动齿轮，8-从动齿轮，9-二级接头，10-稳定器，11-二级密封装置，12-横向喷嘴，13-一级接头。

具体实施方式

下面结合附图来详细描述本发明。

如图1，分级式切削装置主要由外壳体1、容积式马达2、联轴器3、传动轴4、主动齿轮7、从动齿轮8、一级接头13、二级接头9、稳定器10组成。容积式马达与传动轴之间安装联轴器3，传动轴4上部加工旁通孔5，传动轴4下部加工横向喷嘴12，传动轴4下部连接一级接头13，传动轴4与外壳体1内壁之间安装一级密封装置6，主动齿轮7安装在传动轴4上；在外壳体1下部延伸有扩径的稳定器10, 稳定器10从底部沿轴向向上开设数个周向均布的从动齿轮腔，每个从动齿轮腔内设置与传动轴4同轴向的从动齿轮8，从动齿轮8下端设二级接头9，从动齿轮8与稳定器10之间安装二级密封装置11。

如图2，稳定器10外表面间隔分布有凸翼，稳定器10外表面镶嵌防磨齿。

本发明的装置应用于钻井破岩时，一级钻头与一级接头连接，二级钻头与二级接头连接，其数量可根据具体要求设计加工2个或2个以上，然后开动地面转盘和液压泵，当钻井液进入分级式切削装置后，钻井液驱动容积式马达开始转动，通过联轴器驱动传动轴转动，进而驱动一级钻头转动破岩，钻井液经过容积式马达后，经旁通孔进入传动轴内部，然后经过一级钻头到达井底，随着传动轴连续转动，扭矩通过主动齿轮传递至从动齿轮，驱动从动齿轮旋转，由于二级钻头与从动齿轮连接，因此二级钻头开始转动破岩，部分钻井液经过传动轴上的横向喷嘴射出，对二级钻头进行清岩和降温，外壳体下部的稳定器既能够确保分级式切削装置在驱动所有钻头破岩过程中的稳定性，又能够保持井眼尺寸符合要求，还能够修整井壁。