一种多钻头组合式钻具系统自转回转机构的制作方法

本发明属于钻井、钻探技术领域，特别涉及了一种地质钻探、油气钻井、水文井钻井、科学钻探以及地下建筑等技术领域，具体为一种新型的、多钻头电驱动组合式钻进系统配套的多钻头自转回转机构。

背景技术：

对于目前在钻井、钻探技术领域中使用的传统钻头，在钻进过程中会出现钻头内外径磨损不均匀的问题，这严重影响了钻进效率和钻头的寿命，可采用多钻头的方式解决这个问题。多个钻头均匀环绕分布在钻具头部，在钻进过程中，每个钻头既进行自转又进行公转，达到了钻头内外径相互转换的目的，使钻头均匀磨损。目前，驱动多钻头旋转的方式一般为行星齿轮系驱动，但这种结构容易出现齿轮卡阻，寿命不高。针对目前行星钻头驱动系统的难点和不足，提出一种多钻头组合式钻具系统自转回转机构，采用电驱动单个钻头的方式，使得每个钻头之间没有复杂联系，从根本上解决行星式钻头的驱动问题，同时，该自转回转机构还解决了电机轴只传扭隔压的问题，很大程度上提高了多钻头系统的寿命，进而解决了钻头内外径不均匀磨损的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对多钻头电驱动组合式钻进系统配套一种自转回转机构，主要提供钻头自转的动力，并解决电机轴传扭隔压的问题。

一种多钻头组合式钻具系统自转回转机构，是由钻头、钻头限门螺母、钻头传压接头、钻头传扭接头、自转电机扶正小轴承、自转电机外固定圈、自转电机、自转电机支撑短接组成，自转电机外固定圈具有轴承孔和第二螺栓孔；自转电机支撑短接具有电机槽、电线槽和第一螺栓孔；

自转电机嵌于自转电机支撑短接的电机槽中，由自转电机外固定圈进行固定，自转电机的电机轴连接钻头传扭接头，将扭矩传给钻头传压接头进而传给钻头，钻头由钻头限门螺母和钻头传压接头固定，自转电机扶正小轴承座于自转电机支撑短接的轴承座中，承受来自自转电机扶正小轴承的压力，进而将钻压传给自转电机支撑短接电机线安放于电线槽中。

本发明的工作原理及使用方法：

传压过程：压力作用于钻头—钻头传压接头—自转电机扶正小轴承内圈—自转电机支撑短接—钻具。

传扭过程：扭矩作用于钻头—钻头传压接头—钻头传扭接头—自转电机的电机轴。

自转电机将扭矩传给钻头传扭接头，而钻头传扭接头连接钻头，从而将扭矩传给钻头，实现钻头的自转。

所述的钻头由钻头切削齿、钻头水口、钻头刚体组成，钻头切削齿材质为孕镶金刚石，且设有两个水口，水口对称布置。

所述的钻头限门螺母中间为螺纹孔，有一个台阶用于卡住钻头。

所述的中钻头传压接头中间为螺纹孔，有两个台阶，与钻头限门螺母配合用于卡住钻头。

所述的钻头传扭接头中间为螺纹孔，有一个台阶。

所述的自转电机扶正小轴承为抗压深沟球轴承。

所述的自转电机外固定圈上表面均匀分布八个轴承孔，用于放置自转电机扶正小轴承和通过钻头传扭接头的轴。侧面均匀分布四个第二螺栓孔，用于与自转电机支撑短接的螺栓配合。

自转电机支撑短接有八个用于安放自转电机的电机槽，下部设置安放电机线的电线槽。侧面有四个第一螺栓孔，用于和自转电机外固定圈进行螺栓固定。

其中的自转电机的电机轴传递扭矩的工作原理为：

在钻进过程中，自转电机的电机轴将扭矩传给钻头传扭接头，钻头传扭接头又将扭矩通过钻头传压接头传给钻头，进而实现破碎岩石。

其中电机轴隔绝压力的工作原理为：

钻头部分将岩石的反作用力传给钻头传压接头，钻头传压接头与自转电机扶正小轴承内圈接触，自转电机扶正小轴承置于自转电机外固定圈的轴承孔中，从而自转电机扶正小轴承将压力传给自转电机外固定圈，进而将压力传给钻具部分，避免了自转电机扶正小轴承承受来自钻头部分的压力，实现了电机轴隔绝压力。

本发明的有益效果：

本发明解决了电机轴传扭隔压的问题

附图说明

图1是本发明的俯视图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明的剖视图。

图4是本发明的传动机构剖视图。

图5是本发明的自转电机支撑短接示意图。

图6是本发明的自转电机外固定圈示意图。

图中：1-钻头、2-钻头限门螺母、3-钻头传压接头、4-钻头传扭接头、5-自转电机扶正小轴承、6-自转电机外固定圈、7-自转电机、8-自转电机支撑短接、801-电机槽、802-电线槽、803-第一螺栓孔、601-轴承孔、602-第二螺栓孔。

具体实施方式

请参阅图1至图6所示，一种多钻头组合式钻具系统自转回转机构，是由钻头1、钻头限门螺母2、钻头传压接头3、钻头传扭接头4、自转电机扶正小轴承5、自转电机外固定圈6、自转电机7、自转电机支撑短接8组成，自转电机外固定圈6具有轴承孔601和第二螺栓孔602；自转电机支撑短接8具有电机槽801、电线槽802和第一螺栓孔803；

自转电机7嵌于自转电机支撑短接8的电机槽801中，由自转电机外固定圈6进行固定，自转电机7的电机轴连接钻头传扭接头4，将扭矩传给钻头传压接头3进而传给钻头1，钻头1由钻头限门螺母2和钻头传压接头3固定，自转电机扶正小轴承5座于自转电机支撑短接8的轴承座601中，承受来自自转电机扶正小轴承5的压力，进而将钻压传给自转电机支撑短接8电机线安放于电线槽中802。

本发明的工作原理及使用方法：

传压过程：压力作用于钻头1—钻头传压接头3—自转电机扶正小轴承5内圈—自转电机支撑短接8—钻具。

传扭过程：扭矩作用于钻头1—钻头传压接头3—钻头传扭接头4—自转电机7的电机轴。

自转电机7将扭矩传给钻头传扭接头4，而钻头传扭接头4连接钻头1，从而将扭矩传给钻头1，实现钻头1的自转。

所述的钻头1由钻头切削齿、钻头水口、钻头刚体组成，钻头切削齿材质为孕镶金刚石，且设有两个水口，水口对称布置。

所述的钻头限门螺母2中间为螺纹孔，有一个台阶用于卡住钻头1。

所述的中钻头传压接头3中间为螺纹孔，有两个台阶，与钻头限门螺母2配合用于卡住钻头1。

所述的钻头传扭接头4中间为螺纹孔，有一个台阶。

所述的自转电机扶正小轴承5为抗压深沟球轴承。

所述的自转电机外固定圈6上表面均匀分布八个轴承孔601，用于放置自转电机扶正小轴承5和通过钻头传扭接头4的轴。侧面均匀分布四个第二螺栓孔602，用于与自转电机支撑短接8的螺栓配合。

自转电机支撑短接8有八个用于安放自转电机7的电机槽801，下部设置安放电机线的电线槽802。侧面有四个第一螺栓孔803，用于和自转电机外固定圈6进行螺栓固定。

其中的自转电机7的电机轴传递扭矩的工作原理为：

在钻进过程中，自转电机7的电机轴将扭矩传给钻头传扭接头4，钻头传扭接头4又将扭矩通过钻头传压接头3传给钻头1，进而实现破碎岩石。

其中电机轴隔绝压力的工作原理为：

钻头1部分将岩石的反作用力传给钻头传压接头3，钻头传压接头3与自转电机扶正小轴承5内圈接触，自转电机扶正小轴承5置于自转电机外固定圈6的轴承孔601中，从而自转电机扶正小轴承5将压力传给自转电机外固定圈6，进而将压力传给钻具部分，避免了自转电机扶正小轴承5承受来自钻头部分的压力，实现了电机轴隔绝压力。