本实用新型涉及钻井工具技术领域，更具体的是涉及一种单牙轮钻头的水力结构。
背景技术：
单牙轮钻头是牙轮钻头中的一种，是钻井工程中使用的主要破岩工具之一，特别是在深井超深井的小井眼钻井中发挥着重要的作用。
现有的单牙轮钻头由钻头体和牙轮构成，钻头体上设有水力结构，水力结构由钻头体内开设的水眼流道构成，用于流通和喷射高压钻井液，以便对井底和牙轮进行及时的清洗和冷却，同时清除井底岩屑将其携返地面。现有单牙轮钻头的水力部分大都为上、下水眼流道结构，且上、下水眼流道的中心线均位于钻头体对称中心平面内，牙轮钻头工作时，由于两个水眼的流体相交、相互干扰，这不仅使部分水流冲击能量受损，而且还影响井底的清屑性能，导致井底岩石重复破碎，从而影响牙轮钻头的钻凿性能和效率。除此之外，现有技术中提到了一种相对钻头体对称中心平面的两侧设置的左、右水眼，此时等径双水眼出水口的漫流相交区均在两水眼的中分线上，而此处恰好在牙轮壳体的正下方，这就会使两股漫流携带岩屑，在牙轮正下方相汇并撞击成上返流，该上返流又刚好收到牙轮壳体的阻碍，上返流成杂乱涡流，上返岩屑又回到井底重新破碎，如此循环降低了钻头排屑能力，其排屑能力降低会造成岩屑的积累，从而影响钻头的钻进速率；此外，上返的岩屑会对钻头体不断造成冲击，加剧了钻头体的磨损，钻头的使用寿命降低。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于：为了解决单牙轮钻头的在冲洗和上返过程中会形成杂乱涡流，造成钻头的排屑能力降低的问题，本实用新型提供一种单牙轮钻头的水力结构。
本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种单牙轮钻头的水力结构，包括钻头体和牙轮，钻头体通过其下端的轴颈与外表面镶嵌有切削齿的牙轮相配接，钻头体与牙轮相对的斜面上设有第一水眼流道和第二水眼流道，第一水眼流道的直径大于第二水眼流道的直径，第一水眼流道的出水口位于切削齿向下转动时的斜面一侧，第二水眼的出水口位于切削齿向上转动时的斜面的一侧，且第一水眼流道中心与钻头体对称中心平面的夹角小于第二水眼流道中心与钻头体对称中心平面的夹角。
在本实用新型较佳的实施例中，第一水眼流道中心与钻头体对称中心的夹角为10°～40°，第二水眼流道中心与钻头体对称中心的夹角为15°～45°。
在本实用新型较佳的实施例中，钻头体下部的轴颈内开设有第三水眼流道，第三水眼流道的出水口位于轴颈的底部的端部。
在本实用新型较佳的实施例中，第一水眼流道的出水口处、第二水眼流道的出水口处以及第三水眼流道的出水口处分别设有第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴。
在本实用新型较佳的实施例中，第一喷嘴的口径大于第二喷嘴的口径，且第一喷嘴位于切削齿向下转动时的一侧，第二喷嘴位于切削齿向上转动时的一侧。
在本实用新型较佳的实施例中，第一喷嘴、第二喷嘴以及第三喷嘴均为流变形喷嘴或等变速形喷嘴。
本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供的一种单牙轮钻头的水力结构在工作时，流体通过不对称且直径不同的第一水眼流道出水口和第二水眼流道出水口流出，形成一大一小的水流，两股漫流的相汇区会偏离钻头体的对称中心而移至口径较小的第二水眼的一侧，从而使漫流相撞击形成的上返流避开了钻头体对其的阻挡，便于岩屑的排出；第一水眼流道的出水口位于切削齿向下转动时的斜面一侧，第二水眼的出水口位于切削齿向上转动时的斜面的一侧时，上返液流与向上切线流场同向迭加，切削齿向上转动对岩屑上返起到促进作用，增强钻头的排屑能力，亦减少因岩屑对钻头体冲击而造成的损耗，延长钻头的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本使用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本实用新型提供的一种单牙轮钻头的水力结构的结构示意图；
图2是本实用新型提供的一种单牙轮钻头的水力结构的剖视图；
图3是本实用新型提供的流变速形喷嘴的剖视图；
图4是本实用新型提供的等变速形喷嘴的剖视图；
附图标记：1-钻头体；2-牙轮；11-主流道；13a-第一水眼流道；13b-第二水眼流道；15-轴颈；130a-第一喷嘴；130b-第二喷嘴；150-第三喷嘴；3a-流变速形喷嘴；3b-等变速形喷嘴。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
请结合图1和图2，本实施例提供一种单牙轮钻头的水力结构，包括钻头体1和牙轮2，钻头体1通过其下端的轴颈15与外表面镶嵌有切削齿的牙轮2相配接，钻头体1与牙轮2相对的斜面上设有第一水眼流道13a和第二水眼流道13b，第一水眼流道13a的直径大于第二水眼流道13b的直径，第一水眼流道13a的出水口位于切削齿向下转动时的斜面一侧，第二水眼的出水口位于切削齿向上转动时的斜面的一侧，且第一水眼流道13a中心与钻头体1对称中心平面的夹角小于第二水眼流道13b中心与钻头体1对称中心平面的夹角。
具体地，第一水眼流道13a与第二水眼流道13b均与钻头体1的主流道11连通。流体先通过主流道11，再进入第一水眼流道13a和第二水眼流道13b，通过不对称且直径不同的第一水眼流道13a出水口和第二水眼流道13b出水口流出，形成一大一小的水流，两股漫流的相汇区会偏离钻头体1的对称中心而移至口径较小的第二水眼的一侧，从而使漫流相撞击形成的上返流避开了钻头体1对其的阻挡，便于岩屑的排出；第一水眼流道13a的出水口位于切削齿向下转动时的斜面一侧，第二水眼的出水口位于切削齿向上转动时的斜面的一侧时，上返液流与向上切线流场同向迭加，切削齿向上转动对岩屑上返起到促进作用，增强钻头的排屑能力，亦减少因岩屑对钻头体1冲击而造成的损耗，延长钻头的使用寿命。
进一步地，第一水眼流道13a中心线与钻头体1对称中心面的夹角为10°～40°，第二水眼流道13b中心线与钻头体1对称中心面的夹角为15°～45°。具体地，第一水眼流道13a的液体相对于第二水眼流道13b的液体，其压强较高，能够通过高压将牙轮2上的石屑和泥垢进行清洗并形成上返流，其与钻头体1中心面的夹角越小，液体与牙轮2的接触面积越大，从而达到更好的冲洗效果。需要说明的是，第二水眼流道13b中心线与钻头体1对称中心面的夹角始终大于第一水眼流道13a中心线与钻头体1对称中心面的夹角，有利于减少上返流与钻头体1的碰撞，达到更好的排屑效果。
进一步地，钻头体1下部的轴颈15内开设有第三水眼流道，第三水眼流道的出水口位于轴颈15的底部的端部。第三水眼流道与主流道11连通，第三水眼流道可配合第一水眼流道13a和第二水眼流道13b清除钻进过程中最底部的石屑、辅助钻头破碎岩层以及冷却牙轮2。
在本实用新型较佳的实施例中，第一水眼流道13a的出水口处、第二水眼流道13b的出水口处以及第三水眼流道的出水口处分别设有第一喷嘴130a、第二喷嘴130b和第三喷嘴150。液体在一定压力的作用下通过喷嘴喷出会产生射流，高压射流能够辅助钻头进行破岩，从而提高破岩速度；另外形成的高压射流可对牙轮2进行清洗和冷却，延长钻头的使用寿命。具体地请参照图3和图4，第一喷嘴130a、第二喷嘴130b以及第三喷嘴150均为流变形喷嘴或等变速形喷嘴3b。流变形喷嘴或等变速形喷嘴3b具有流量系数高、射流扩散小、等速核长的优点，喷射的效果较佳。
进一步地，第一喷嘴130a的口径大于第二喷嘴130b的口径，且第一喷嘴130a位于切削齿向下转动时的一侧，第二喷嘴130b位于切削齿向上转动时的一侧，其原理同第一水眼流道13a出水口和第二水眼流道13b出水口的设置原理。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。