一种石油钻采用钻头的制作方法

文档序号:15909339发布日期:2018-11-13 20:19阅读:133来源:国知局

本实用新型涉及石油钻采技术领域,具体涉及一种石油钻采用钻头。



背景技术:

在石油钻采领域,会使用钻头进行钻采。现有技术中,聚晶金刚石复合片钻头是较为常见的一种,简称PDC钻头,PDC钻头一般由主体、刀翼和切削齿等组成,刀翼设置在主体的端部,切削齿设置在刀翼上。

在PDC钻头转动的过程与,所有的切削齿对一定范围内的岩石形成全覆盖,切削齿的切削端面与岩石表面形成一定的角度,依靠挤压破岩远离对岩石进行切削。

然而当岩石塑性较高或硬度较高时,由于岩石的整体应力较大,切削较为困难,钻采效率较低。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种石油钻采用钻头,在切削过程中,可以通过破碎头预先破坏岩石的整体应力,切削更加方便,有效提高切削效率。

为了解决上述技术问题,本实用新型提供如下技术方案:

一种石油钻采用钻头,所述钻头包括主体和五个刀翼,所述刀翼固定设置于所述主体上,五个所述刀翼呈环形分布,所述刀翼上设置有切削齿,位于所述主体前方的所述切削齿形成切削平面,所述主体具有容纳腔和滑动通孔,所述滑动通孔与所述容纳腔连通,所述滑动通孔位于所述主体的端部且所述滑动通孔的轴线与所述主体的轴线重合,所述容纳腔内设置有微破碎组件;所述微破碎组件包括动力马达、破碎头、复位弹簧和动力传递件,所述动力马达固定于所述容纳腔内且通过电源带动,所述破碎头包括阻挡头、连接杆和锥形头,所述阻挡头固定于所述连接杆的一端,所述锥形头固定于所述连接杆的另一端,所述阻挡头和所述连接杆均为圆柱状,所述阻挡头的直径大于所述连接杆的直径,所述锥形头为圆锥状,所述锥形头的远离所述连接杆的一端为尖端,所述阻挡头、所述连接杆和所述锥形头的轴线重合,所述锥形头的轴线与所述主体的轴线重合,所述阻挡头位于所述容纳腔内,所述连接杆可滑动的穿设于所述滑动通孔内,所述复位弹簧设置于所述阻挡头的远离所述连接杆的一侧,所述复位弹簧分别抵住所述阻挡头和所述容纳腔的内表面且使所述连接杆具有朝向远离所述容纳腔的方向运动的趋势,所述容纳腔内设置有限位台阶,所述阻挡头的远离所述复位弹簧的一侧能够抵接于所述限位台阶且形成行程止点;所述动力传递件包括转动轮和两个压迫件,所述转动轮通过转轴可转动的设置于所述容纳腔内,两个所述压迫件沿所述转动轮的周向均匀分布,所述动力马达的输出轴与所述转动轮的转轴通过传动皮带传动连接;所述转动轮转动过程中,两个所述压迫件能够交替压迫所述阻挡头的远离所述复位弹簧的一侧且使所述复位弹簧压缩;所述压迫件抵接于所述阻挡头时,所述压迫件带动所述连接杆朝向所述容纳腔的方向运动,所述压迫件脱离所述阻挡头时且另外一个所述压迫件未抵接所述阻挡头时,所述复位弹簧压迫所述阻挡头且使所述连接杆朝向远离所述容纳腔的方向运动,以使所述锥形头抵接于岩石表面或所述阻挡头抵接于所述限位台阶;所述动力传递件和所述复位弹簧工作作用带动所述破碎头往复运动,以使所述锥形头的尖端具有位于所述切削平面的靠近所述容纳腔的一侧的第一状态,以及位于所述切削平面的远离所述容纳腔的一侧的第二状态。

进一步地,所述压迫件包括压迫杆和滚轮,所述压迫杆的一端与所述转动轮连接,所述滚轮可转动的设置于所述压迫杆的另一端,所述压迫杆沿所述转动轮的径向设置,所述滚轮的轴线与所述转动轮的轴线平行,所述压迫件抵接于所述阻挡头时,所述滚轮与所述阻挡头滚动接触。

进一步地,所述压迫杆为气动伸缩缸或液压伸缩杆。

本实用新型所达到的有益效果是:

本实用新型的一种石油钻采用钻头包括主体和五个刀翼,刀翼上设置有切削齿,位于主体前方的切削齿形成切削平面,主体具有容纳腔和滑动通孔,容纳腔内设置有微破碎组件。微破碎组件包括动力马达、破碎头、复位弹簧和动力传递件,动力传递件包括转动轮和两个压迫件。动力传递件和复位弹簧工作作用带动破碎头往复运动,以使锥形头的尖端具有位于切削平面的靠近容纳腔的一侧的第一状态,以及位于切削平面的远离容纳腔的一侧的第二状态。

本实用新型提供的石油钻采用钻头,主体安装于钻采机器上,主体能够旋转,从而带动刀翼、切削齿等进行旋转,从而对岩石进行切削。在切削过程中,动力马达在钻采机器提供的电力的带动下工作,动力马达的输出轴通过传动皮带带动转动轮转动,压迫件压迫破碎头,在压迫件和复位弹簧的双重作用下,破碎头往复运动,使锥形头的尖端与切削平面交替接触和脱离,从而对切削平面产生一定的冲击,以点破面,与锥形头的尖端接触的岩石表面在锥形头的尖端压迫下产生缺口,破坏岩石的整体应力,切削更加方便,可以有效提高切削效率,尤其适用于岩石具有较高塑性的情况下。另外,锥形头的尖端越过切削平面进入岩石内部后,对岩石进行挤压,使中心处的岩石有向外运动的趋势,切削齿可以更加全面地对岩石进行切削,不会留下中心岩柱,可以很好地解决PDC钻头的切削死角。

附图说明

为了更清晰地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例,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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的钻头的结构示意图;

图2为图1的另外一个视角下的结构示意图;

图3为微破碎组件与主体的结构示意图;

图4为微破碎组件与主体的结构示意图;

图5为破碎头的结构示意图;

图6为动力传递件的结构示意图。

附图标记对应如下:

10-钻头;

11-主体;12-刀翼;13-切削齿;14-微破碎组件;

110-切削平面;111-容纳腔;112-限位台阶;140-动力马达;141-破碎头;142-复位弹簧;143-动力传递件;144-传动皮带;145-阻挡头;146-连接杆;147-锥形头;149-转动轮;150-压迫件;151-压迫杆;152-滚轮。

具体实施方式

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。

请参照图1、图2所示,本实用新型实施例提供了一种石油钻采用钻头10,钻头10包括主体11和五个刀翼12。

其中,刀翼12固定设置于主体11上,五个刀翼12呈环形分布,刀翼12上设置有切削齿13,位于主体11前方的切削齿13形成切削平面110,主体11具有容纳腔111和滑动通孔,滑动通孔与容纳腔111连通,滑动通孔位于主体11的端部且滑动通孔的轴线与主体11的轴线重合,钻头10的其他结构可以参照现有技术,在此不再赘述。

请参照图3所示,容纳腔111内设置有微破碎组件14。

请参照图4所示,微破碎组件14的具体结构为:微破碎组件14包括动力马达140、破碎头141、复位弹簧142和动力传递件143。

动力马达140固定于容纳腔111内且通过电源带动,请参照图5所示,破碎头141包括阻挡头145、连接杆146和锥形头147。

阻挡头145固定于连接杆146的一端,锥形头147固定于连接杆146的另一端,阻挡头145和连接杆146均为圆柱状,阻挡头145的直径大于连接杆146的直径,锥形头147为圆锥状,锥形头147的远离连接杆146的一端为尖端,阻挡头145、连接杆146和锥形头147的轴线重合,锥形头147的轴线与主体11的轴线重合。

阻挡头145位于容纳腔111内,连接杆146可滑动的穿设于滑动通孔内,复位弹簧142设置于阻挡头145的远离连接杆146的一侧,复位弹簧142分别抵住阻挡头145和容纳腔111的内表面且使连接杆146具有朝向远离容纳腔111的方向运动的趋势,容纳腔111内设置有限位台阶112,阻挡头145的远离复位弹簧142的一侧能够抵接于限位台阶112且形成行程止点。

动力传递件143包括转动轮149和两个压迫件150,转动轮149通过转轴可转动的设置于容纳腔111内,两个压迫件150沿转动轮149的周向均匀分布,动力马达140的输出轴与转动轮149的转轴通过传动皮带144传动连接。

转动轮149转动过程中,两个压迫件150能够交替压迫阻挡头145的远离复位弹簧142的一侧且使复位弹簧142压缩;压迫件150抵接于阻挡头145时,压迫件150带动连接杆146朝向容纳腔111的方向运动,压迫件150脱离阻挡头145时且另外一个压迫件150未抵接阻挡头145时,复位弹簧142压迫阻挡头145且使连接杆146朝向远离容纳腔111的方向运动,以使锥形头147抵接于岩石表面或阻挡头145抵接于限位台阶112。

动力传递件143和复位弹簧142工作作用带动破碎头141往复运动,以使锥形头147的尖端具有位于切削平面110的靠近容纳腔111的一侧的第一状态,以及位于切削平面110的远离容纳腔111的一侧的第二状态。

请参照图6所示,为了使压迫件150和阻挡头145的配合更加顺畅,本实施例提供了下列方案:压迫件150包括压迫杆151和滚轮152。

压迫杆151的一端与转动轮149连接,滚轮152可转动的设置于压迫杆151的另一端,压迫杆151沿转动轮149的径向设置,滚轮152的轴线与转动轮149的轴线平行,压迫件150抵接于阻挡头145时,滚轮152与阻挡头145滚动接触。

为了能够调节破碎头141的运动范围以及破碎头141对岩石施加的冲击力,可以采用以下方案:压迫杆151为气动伸缩缸或液压伸缩杆,图中未示出。

本实用新型提供的石油钻采用钻头10,在切削过程中,动力马达140在钻采机器提供的电力的带动下工作,动力马达140的输出轴通过传动皮带144带动转动轮149转动,压迫件150压迫破碎头141,在压迫件150和复位弹簧142的双重作用下,破碎头141往复运动,使锥形头147的尖端与切削平面110交替接触和脱离,从而对切削平面110产生一定的冲击,以点破面,与锥形头147的尖端接触的岩石表面在锥形头147的尖端压迫下产生缺口,破坏岩石的整体应力,切削更加方便,可以有效提高切削效率,尤其适用于岩石具有较高塑性的情况下。

另外,锥形头147的尖端越过切削平面110进入岩石内部后,对岩石进行挤压,使中心处的岩石有向外运动的趋势,切削齿13可以更加全面地对岩石进行切削,不会留下中心岩柱,可以很好地解决PDC钻头10的切削死角。

在本实施例中,转动轮149逆时针转动,即压迫件150从阻挡头145的下方开始接触阻挡头145,并将阻挡头145向上推动,从而使复位弹簧142压缩,当压迫件150转动至一定角度时,压迫件150从阻挡头145的一侧脱离,此时复位弹簧142推动阻挡头145向下运动,从而使破碎头141以较快的速度和加速度向下运动,直至锥形头147抵接于岩石表面,对岩石进行微破碎。

由于破碎头141通过压迫件150和复位弹簧142共同作用,破碎头141具有两种状态,分别为仅受到复位弹簧142的作用和分别受到压迫件150和复位弹簧142的作用,在第一种状态下,破碎头141被推动上升,在第二种态下,复位弹簧142推动破碎头141快速运动,对岩石造成的冲击较大。相对于破碎头141的运动始终受到两部分力限制并跟随运动,本声明中的钻头10适用的岩石塑性和硬度较高,可以根据不同的岩石塑性及硬度进行选择。

上面所述的实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实用新型的构思和范围进行限定,在不脱离本实用新型设计构思的前提下,本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本实用新型的保护范围,本实用新型的请求保护的技术内容,已经全部记载在技术要求书中。

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