冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型的一种冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头属于石油、天然气勘探井领域的用钻设备，是由钻头主体、外螺纹连接部和切削齿转轮构成，其钻头主体为圆柱形，钻头主体的上表面固定连接着外螺纹连接部、下底面圆周上设有径向对称的两个支座Ⅰ、两个支座Ⅰ内侧均间隙连接着两个冲击齿转轮，冲击齿转轮两侧的钻头主体底面圆周上分别设有两个向下延伸的支座Ⅱ，同侧的两个支座Ⅱ之间均通过轴杆Ⅰ安装着切削齿转轮。本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，杜绝了轴承密封机构失效后对轴承的损害，消除了轴承的悬臂梁式受力薄弱的问题，均衡每个切削齿破碎岩石做功量和磨损量，提高钻头工作寿命。
【专利说明】
冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头
技术领域
[0001]本实用新型属于石油、天然气勘探井领域的用钻设备。尤其涉及一种冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头。
技术背景
[0002]随着油气勘探开发的不断深入，浅层、易开发油气资源越来越少，在深部地层以及复杂地质条件下寻求油气资源正逐渐成为目前海陆勘探开发的重要工作。在深井和复杂地质条件下的油气钻探工作中，经常钻遇碳酸盐岩、火成岩和变质岩等难钻地层，其强度高、硬度大、可钻性差、研磨性强。孕镶金刚石钻头与高速涡轮钻具组合依旧是极坚硬、研磨性极强地层的主要破岩工具，其在多种类型地层的钻进能力将逐步得到提升。在不断提高常规PDC钻头在硬地层中的适应性的基础上，研制异于常规PDC钻头的新型PDC钻头是提高硬地层PDC钻头破岩效率的重要方向。安全、高效、寿命长的各种辅助破岩工具是钻头在硬地层中高效破岩的重要保障。目前、单独的牙轮钻头或者混合钻头中的牙轮钻头轴承属于转动件，其工作寿命受润滑脂存储量限制，也受到密封性能的影响；牙轮钻头轴承属于悬臂梁，也受到钻压载荷大小的影响。钻压过大就会弯曲、变形、掉落。PDC钻头属于固定刀翼。靠近钻头外径的齿转数快，切削量大，磨损快，磨损大。而逐渐靠近钻头心部的齿，组件转数越来越慢，切削量越来越小，磨损越来越慢，磨损越来越小。钻头齿做功不均衡，有的已经失效，有的还几乎是新的。专利“盘刀式roc钻头”是可以转动的。但是转动与否、转动快慢没有控制，每个齿是否等量破岩做功具有不确定性，存在齿磨损不均衡的隐患。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型旨在针对【背景技术】中存在的不足，而提供的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头。
[0004]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体、外螺纹连接部和切削齿转轮构成，其钻头主体为圆柱形，钻头主体的上表面固定连接着外螺纹连接部、下底面圆周上设有径向对称的两个支座1、两个支座I内侧均间隙连接着两个冲击齿转轮，冲击齿转轮两侧的钻头主体底面圆周上分别设有两个向下延伸的支座Π，同侧的两个支座Π之间均通过轴杆I安装着切削齿转轮，钻头主体内设有两个以上的通孔与外螺纹连接部内腔贯通。
[0005]作为本实用新型的进一步改进，两个冲击齿转轮为同轴式，其冲击齿转轮为半球体。
[0006]作为本实用新型的进一步改进，两个冲击齿转轮为悬臂梁单独轴，其冲击齿转轮为椭球体，其中悬臂梁单独轴的内端向下倾斜。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，冲击齿转轮的外表面上均布着冲击齿I，切削齿转轮的切削侧面外圆周上固定有切削齿I。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，切削齿转轮上靠近非切削面的圆柱表面固定有冲击齿Π;冲击齿转轮靠近内端的齿与切削齿转轮上非切削面上冲击齿Π相咬合，通孔的底端均安装喷嘴。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述的钻头主体、两个支座I和两个支座Π的外表面上均布着保径齿;两个支座I和两个支座Π的底部均布着切削齿Π。
[0010]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体、外螺纹连接部和切削刀构成，其钻头主体为圆柱形，钻头主体的上表面固定连接着外螺纹连接部、下底面圆周上设有径向对称的两个支座1、两个支座I之间通过轴杆Π对称安装了两个内端直径小外端直径大的锥台型冲击齿转轮，锥台型冲击齿转轮两侧的钻头主体底面上均固定着与轴杆π成垂向的切削刀，钻头主体内设有两个以上的通孔与外螺纹连接部内腔贯通。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，锥台型冲击齿转轮的外表面上均布着冲击齿I，切削刀的切削侧面外圆周上固定有切削齿I，通孔的底端均安装喷嘴;所述的钻头主体、两个支座I的外表面上均布着保径齿;两个支座I的底部均布着切削齿π。
[0012]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体、外螺纹连接部和切削齿转轮构成，其特征在于钻头主体为圆柱形，钻头主体的上表面固定连接着外螺纹连接部、下底面圆周上局部着四个支座1、其中一组径向对称的支座I之间通过轴杆π对称安装了两个内端直径小外端直径大的锥台型冲击齿转轮，另一组径向对称的支座I之间设有轴杆ΙΠ、在轴杆Π两侧的轴杆ΙΠ上分别设有切削齿转轮，钻头主体内设有两个以上的通孔与外螺纹连接部内腔贯通。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，锥台型冲击齿转轮的外表面上均布着冲击齿I，切削齿转轮的外圆周上固定有切削齿I，通孔的底端均安装喷嘴，钻头主体、四个支座I的外表面上均布着保径齿；四个支座I的底部均布着切削齿π。
[0014]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，杜绝了轴承密封机构失效后对轴承的损害，消除了轴承的悬臂梁式受力薄弱的问题，根除了存储式润滑脂腔体内润滑脂存量满足不了现场需要的问题，增加切削齿的布置数量，均衡每个切削齿破碎岩石做功量和磨损量，提高钻头工作寿命。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构不意图；
[0016]图2为本实用新型结构侧视图；
[0017]图3为本实用新型的剖视图；
[0018]图4为本实用新型的俯视图；
[0019]图5为本实用新型的为安装切削齿转轮俯视图；
[0020]图6为本实用新型的冲击齿转轮侧视图；
[0021 ]图7为本实用新型的冲击齿转轮主视图；
[0022]图8为本实用新型实施例2结构俯视图；
[0023]图9为本实用新型实施例2俯视结构不意图；
[0024]图10为本实用新型实施例3、4结构示意图；
[0025]图11为本实用新型实施例3、4俯视结构不意图；
[0026]图12为本实用新型实施例5、6结构示意图。
[0027]图13为本实用新型实施例5、6俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图1至附图10对本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，作进一步说明。
[0029]实施例1
[0030]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体1、外螺纹连接部2和切削齿转轮3构成，其钻头主体I为圆柱形，钻头主体I的上表面固定连接着外螺纹连接部2、下底面圆周上设有径向对称的两个支座14、两个支座14内侧均间隙连接着两个冲击齿转轮5，冲击齿转轮5两侧的钻头主体I底面圆周上分别设有两个向下延伸的支座Π 6，同侧的两个支座Π 6之间均通过轴杆17安装着切削齿转轮3，钻头主体I内设有两个以上的通孔8与外螺纹连接部2内腔贯通。两个冲击齿转轮5为同轴式，其冲击齿转轮5为半球体(图1-图7)。
[0031]实施例2
[0032]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体1、外螺纹连接部2和切削齿转轮3构成，其钻头主体I为圆柱形，钻头主体I的上表面固定连接着外螺纹连接部2、下底面圆周上设有径向对称的两个支座14、两个支座14内侧均间隙连接着冲击齿转轮5，冲击齿转轮5两侧的钻头主体I底面圆周上分别设有两个向下延伸的支座Π 6，同侧的两个支座Π 6之间均通过轴杆17安装着切削齿转轮3，钻头主体I内设有两个以上的通孔8与外螺纹连接部2内腔贯通。两个冲击齿转轮5为悬臂梁单独轴，其冲击齿转轮5为椭球体，其中悬臂梁单独轴的内端向下倾斜。冲击齿转轮5的外表面上均布着冲击齿I9，切削齿转轮3的切削侧面外圆周上固定有切削齿110。切削齿转轮3上靠近非切削面的圆柱表面固定有冲击齿Π 11;冲击齿转轮5靠近内端的齿与切削齿转轮3上非切削面上冲击齿Π 11相咬合，通孔8的底端均安装喷嘴12。钻头主体1、两个支座14和两个支座Π 6的外表面上均布着保径齿13;两个支座14和两个支座Π 6的底部均布着切削齿Π 14(图8、图9)。
[0033]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，杜绝了轴承密封机构失效后对轴承的损害，消除了轴承的悬臂梁式受力薄弱的问题，根除了存储式润滑脂腔体内润滑脂存量满足不了现场需要的问题，增加切削齿的布置数量，均衡每个切削齿破碎岩石做功量和磨损量，提高钻头工作寿命。
[0034]随着钻头主体旋转，钻头体支座上的冲击齿和切削齿对岩石进行破碎。钻头主体带动轴转动。冲击齿转轮和切削齿转轮都绕着轴旋转，同时又绕着钻头轴心旋转。冲击齿转轮上的冲击齿和切削齿转轮的切削齿对岩石进行破碎。两个冲击齿转轮靠近中心的齿按照一定的频率推动切削齿转轮上靠近非切削面的圆柱表面固定有冲击齿，同时钻井液推动切削齿转轮体上靠近非切削面的圆柱有水流冲击槽，使切削齿转轮按照一定频率转动，确保切削齿转轮每个齿破碎岩石所做功相等，磨损相等，寿命相等
[0035]冲击齿转轮的特征:轴承采用耐磨材料配合副，无需密封，只需要钻井液润滑和冷却。在钻头体上含有两个冲击齿转轮的支座，消除了轴承的悬臂梁式受力薄弱的问题。冲击齿转轮体外表面固定有冲击齿，用于冲击破岩。
[0036]切削齿转轮的特征有两种方式:其一，钻井液喷到切削齿转轮背部的叶轮上，使其连续转动;其二，其他转轮推动切削齿转轮上的凸起，使其连续转动。切削齿转轮体的切削侧面外圆周上固定有切削齿，用于切削破岩。
[0037]冲击齿转轮体的内孔套在轴上，与冲击齿转轮体配合的部分轴上固定有耐磨材料。冲击齿转轮体内孔固定有耐磨材料。钻井液起到润滑和降温的作用。杜绝了轴承密封机构失效后对轴承的损害，根除了存储式润滑脂腔体内润滑脂存量满足不了现场需要的问题。
[0038]切削齿转轮体的切削侧面外圆周上固定有切削齿，增加切削齿的布置数量。切削齿转轮上靠近非切削面的圆柱表面固定有冲击齿。两个冲击齿转轮靠近中心的齿按照一定的频率推动切削齿转轮上靠近非切削面的圆柱表面固定有冲击齿，使切削齿转轮按照一定频率转动，确保切削齿转轮每个齿破碎岩石所做功相等，磨损相等，寿命相等。
[0039]切削齿转轮轴固定在两个支座分支的孔内。切削齿转轮支座轴上有轴向和周向固定轴的定位件，支座分支孔内固定有耐磨材料，切削齿转轮体的内孔套在轴上。与切削齿转轮体配合的部分轴上固定固定有耐磨材料。切削齿转轮体内孔固定有耐磨材料，钻井液起到润滑和降温的作用，杜绝了轴承密封机构失效后对轴承的损害，根除了存储式润滑脂腔体内润滑脂存量满足不了现场需要的问题。
[0040]所有支座的底面固定有冲击齿和切削齿。起到固定刀翼的作用。提高了钻头的稳定性。分担部分钻柱重量。
[0041 ]冲击齿转轮轴固定在两个支座的孔内，冲击齿转轮支座轴上有轴向和周向固定轴的定位件，轴与支座不相对转动，不发生相互磨损。
[0042]实施例3
[0043]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体1、外螺纹连接部2和切削刀15构成，其钻头主体I为圆柱形，钻头主体I的上表面固定连接着外螺纹连接部2、下底面圆周上设有径向对称的两个支座14、两个支座14之间通过轴杆Π16对称安装了两个内端直径小外端直径大的锥台型冲击齿转轮17，锥台型冲击齿转轮17两侧的钻头主体I底面上均固定着与轴杆Π 16成垂向的切削刀15，钻头主体I内设有两个以上的通孔8与外螺纹连接部2内腔贯通(图10、图11所示)。
[0044]实施例4
[0045]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体1、外螺纹连接部2和切削刀15构成，其钻头主体I为圆柱形，钻头主体I的上表面固定连接着外螺纹连接部2、下底面圆周上设有径向对称的两个支座14、两个支座14之间通过轴杆Π16对称安装了两个内端直径小外端直径大的锥台型冲击齿转轮17，锥台型冲击齿转轮17两侧的钻头主体I底面上均固定着与轴杆Π 16成垂向的切削刀15，钻头主体I内设有两个以上的通孔8与外螺纹连接部2内腔贯通。锥台型冲击齿转轮17的外表面上均布着冲击齿19，切削刀15的切削侧面外圆周上固定有切削齿110，通孔8的底端均安装喷嘴12;所述的钻头主体1、两个支座14的外表面上均布着保径齿13;两个支座14的底部均布着切削齿Π14(图10、图11所示)。
[0046]实施例5
[0047]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体1、外螺纹连接部2和切削齿转轮3构成，其钻头主体I为圆柱形，钻头主体I的上表面固定连接着外螺纹连接部2、下底面圆周上均布着四个支座14、其中一组径向对称的支座14之间通过轴杆Π 16对称安装了两个内端直径小外端直径大的锥台型冲击齿转轮17，另一组径向对称的支座14之间设有轴杆ΙΠ18、轴杆ΙΠ18的两端均安装着切削齿转轮3、所述的两个切削齿转轮3分别置于轴杆Π 16的两侧，钻头主体I内设有两个以上的通孔8与外螺纹连接部2内腔贯通(图12、图13所示)。
[0048]实施例6
[0049]本实用新型的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体1、外螺纹连接部2和切削齿转轮3构成，其钻头主体I为圆柱形，钻头主体I的上表面固定连接着外螺纹连接部2、下底面圆周上均布着四个支座14、其中一组径向对称的支座14之间通过轴杆Π 16对称安装了两个内端直径小外端直径大的锥台型冲击齿转轮17，另一组径向对称的支座14之间设有轴杆ΙΠ18、轴杆ΙΠ18的两端均安装着切削齿转轮3、所述的两个切削齿转轮3分别置于轴杆Π 16的两侧，钻头主体I内设有两个以上的通孔8与外螺纹连接部2内腔贯通。锥台型冲击齿转轮17的外表面上均布着冲击齿19，切削齿转轮3的外圆周上固定有切削齿110，通孔8的底端均安装喷嘴12，钻头主体1、四个支座14的外表面上均布着保径齿13;四个支座14的底部均布着切削齿Π 14(图12、图13所示)。
【主权项】
1.冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体(I)、外螺纹连接部(2)和切削齿转轮(3)构成，其特征在于钻头主体(I)为圆柱形，钻头主体(I)的上表面固定连接着外螺纹连接部(2 )、下底面圆周上设有径向对称的两个支座I (4 )、两个支座I(4)内侧间隙连接着两个冲击齿转轮(5)，冲击齿转轮(5)两侧的钻头主体(I)底面圆周上分别设有两个向下延伸的支座Π (6)，同侧的两个支座Π (6)之间均通过轴杆1(7)安装着切削齿转轮(3)，钻头主体(I)内设有两个以上的通孔(8)与外螺纹连接部(2)内腔贯通。2.如权利要求1所述的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，其特征在于两个冲击齿转轮(5)为同轴式，其冲击齿转轮(5)为半球体。3.如权利要求1所述的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，其特征在于两个冲击齿转轮(5)为悬臂梁单独轴，其冲击齿转轮(5)为椭球体，其中悬臂梁单独轴的内端向下倾斜。4.如权利要求1或2或3所述的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，其特征在于冲击齿转轮(5)的外表面上均布着冲击齿1(9)，切削齿转轮(3)的切削侧面外圆周上固定有切削齿1(10)。5.如权利要求1或2或3所述的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，其特征在于切削齿转轮(3)上靠近非切削面的圆柱表面固定有冲击齿Π (11);冲击齿转轮(5)靠近内端的齿与切削齿转轮(3)上非切削面上冲击齿Π(11)相咬合，通孔(8)的底端均安装喷嘴(I 2)。6.如权利要求1或2或3所述的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，其特征在于所述的钻头主体(I)、两个支座1(4)和两个支座Π (6)的外表面上均布着保径齿(13);两个支座1(4)和两个支座Π (6)的底部均布着切削齿Π (14)。7.冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体(I)、外螺纹连接部(2)和切削刀(15)构成，其特征在于钻头主体(I)为圆柱形，钻头主体(I)的上表面固定连接着外螺纹连接部(2)、下底面圆周上设有径向对称的两个支座1(4)、两个支座1(4)之间通过轴杆Π (16)对称安装了两个内端直径小外端直径大的锥台型冲击齿转轮(17)，锥台型冲击齿转轮(17)两侧的钻头主体(I)底面上均固定着与轴杆Π (16)成垂向的切削刀(15)，钻头主体(I)内设有两个以上的通孔(8)与外螺纹连接部(2)内腔贯通。8.如权利要求7所述的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，其特征在于锥台型冲击齿转轮(17)的外表面上均布着冲击齿1(9)，切削刀(15)的切削侧面外圆周上固定有切削齿1(10)，通孔(8)的底端均安装喷嘴(12);所述的钻头主体(1)、两个支座I(4)的外表面上均布着保径齿(13);两个支座1(4)的底部均布着切削齿Π (14)。9.冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，是由钻头主体(I)、外螺纹连接部(2)和切削齿转轮(3)构成，其特征在于钻头主体(I)为圆柱形，钻头主体(I)的上表面固定连接着外螺纹连接部(2)、下底面圆周上均布四个支座1(4)、其中一组径向对称的支座1(4)之间通过轴杆Π (16)对称安装了两个内端直径小外端直径大的锥台型冲击齿转轮(17)，另一组径向对称的支座1(4)之间设有轴杆ΠΚ18)、轴杆ΙΠ(18)的两端均安装着切削齿转轮(3)、所述的两个切削齿转轮(3)分别置于轴杆Π (16)的两侧，钻头主体(I)内设有两个以上的通孔(8)与外螺纹连接部(2)内腔贯通。10.如权利要求9所述的冲击切削混合式动力耦合轴承无密封长寿命地质钻头，其特征在于锥台型冲击齿转轮(17)的外表面上均布着冲击齿1(9)，切削齿转轮(3)的外圆周上固定有切削齿I (10)，通孔(8)的底端均安装喷嘴(12)，钻头主体(I)、四个支座I (4)的外表面上均布着保径齿(13);四个支座1(4)的底部均布着切削齿Π (14)。
【文档编号】E21B10/08GK205422543SQ201620267926
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】刘哲岳
【申请人】刘哲岳