一种高效钻头装置的制作方法

本实用新型属于钻井技术领域，具体涉及一种高效钻头装置。

背景技术：

通常情况下，钻井过程中钻头的转速越高，钻井效率越高，而目前设于钻杆与钻头的增速器，要么增速效果有限，要么结构复杂，成本高，当钻头速度提升后，对钻头的性能如断裂韧性和疲劳性等则提出了更高的要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种高效钻头装置。

本实用新型所采用的技术方案为：一种高效钻头装置，包括依次相连的钻杆、增速组件以及钻头；所述增速组件包括第一增速器和第二增速器；所述第一增速器包括相互齿合的第一行星齿轮和第一太阳轮，第一太阳轮的直径大于第一行星齿轮的直径，第一太阳轮通过第一连接轴与钻杆相连；所述第二增速器包括相互齿合的第二行星齿轮和第二太阳轮，第二太阳轮的直径小于第二行星齿轮的直径，第一行星齿轮通过第二连接轴与对应的第二行星齿轮相连，第二太阳轮通过第三连接轴与钻头相连；钻杆的一端套设有第一轴承，第一轴承外套设有转盘，转盘上设有第二轴承，第二轴承的内圈内设有第四连接轴，第四连接轴的一端与第一行星齿轮相连；所述钻头包括接头和钻头体，钻头体包括冠部和钢芯，冠部通过钢芯与接头固定相连，冠部设有刮刀，刮刀上设有齿靠背和齿穴，齿穴内设有pdc齿，冠部采用复合胎体材料，复合胎体材料包括硬粒子材料和合金材料，所述硬粒子材料包括金刚石、碳化钨、氮化物、硼化物和氧化物，所述合金材料为镍基合金、铜基合金或钴基合金。

可选地，所述第一太阳轮的直径是第一行星齿轮的直径的1.5-2倍。

可选地，所述第二行星齿轮的直径是第二太阳轮的直径的1.5-2倍。

可选地，所述第一行星齿轮外套有第一齿圈。

可选地，所述第二行星齿轮外套有第二齿圈。

可选地，所述铜基合金为铜-镍-锌或铜-锰-锡合金；所述钴基合金为钴-镍-铝合金。

可选地，所述接头的一端设有外螺纹，所述第三连接轴的一端设有轴套，轴套的一端设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，接头通过匹配的外螺纹和内螺纹与轴套相连，且接头与轴套之间设有固定螺栓。

可选地，所述第一连接轴内、第一太阳轮内、第二太阳轮内、第三连接轴内、轴套内、接头内以及冠部内设有构成流体通道的空腔，冠部上设有与流体通道连通的眼孔，流体通道内设有导流管，导流管的一端与冠部内的空腔密封连接，导流管的另一端延伸至钻杆内的空腔。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种高效钻头装置，与传统钻头相比，可提速2.25-4倍，效率更高，且钻头的性能能够满足提速要求。

附图说明

图1是高效钻头装置的结构示意图。

图2是第一增速器和第二增速器的爆炸图。

图3是钻头的剖视图(部分)。

图4是钻头的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例1：

如图1-4所示，一种高效钻头装置，包括依次相连的钻杆10、增速组件以及钻头30；所述增速组件包括第一增速器和第二增速器；所述第一增速器包括相互齿合的第一行星齿轮21和第一太阳轮22，第一太阳轮22的直径大于第一行星齿轮21的直径，第一太阳轮22通过第一连接轴41与钻杆10相连；所述第二增速器包括相互齿合的第二行星齿轮23和第二太阳轮24，第二太阳轮24的直径小于第二行星齿轮23的直径，第一行星齿轮21通过第二连接轴42与对应的第二行星齿轮23相连，第二太阳轮24通过第三连接轴43与钻头30相连；钻杆10的一端套设有第一轴承11，第一轴承11外套设有转盘12，转盘12上设有第二轴承13，第二轴承13的内圈内设有第四连接轴44，第四连接轴44的一端与第一行星齿轮21相连；所述钻头30包括接头31和钻头体，钻头体包括冠部32和钢芯33，冠部32通过钢芯33与接头31固定相连，冠部32和钢芯33之间通过焊缝39焊接，冠部32设有刮刀34，刮刀34上设有齿靠背35和齿穴36，齿穴36内设有pdc齿37，冠部32采用复合胎体材料，复合胎体材料包括硬粒子材料和合金材料，所述硬粒子材料包括金刚石、碳化钨、氮化物、硼化物和氧化物，所述合金材料为镍基合金、铜基合金或钴基合金。

所述第一太阳轮22的直径是第一行星齿轮21的直径的2倍。

所述第二行星齿轮23的直径是第二太阳轮24的直径的1.5倍。

所述第一行星齿轮21外套有第一齿圈25。

所述第二行星齿轮23外套有第二齿圈26。

所述铜基合金为铜-镍-锌或铜-锰-锡合金；所述钴基合金为钴-镍-铝合金。

所述接头31的一端设有外螺纹，所述第三连接轴43的一端设有轴套45，轴套45的一端设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，接头31通过匹配的外螺纹和内螺纹与轴套45相连，且接头31与轴套45之间设有固定螺栓46。

所述第一连接轴41内、第一太阳轮22内、第二太阳轮24内、第三连接轴43内、轴套45内、接头31内以及冠部32内设有构成流体通道的空腔，冠部32上设有与流体通道连通的眼孔38，流体通道内设有导流管50，导流管50的一端与冠部32内的空腔密封连接，导流管50的另一端延伸至钻杆10内的空腔，导流管50的该端与钻杆10之间设有第三轴承60。

工作时，钻杆10转动带动第一太阳轮22转动，继而依次带动第一行星齿轮21、第二行星齿轮23、第二太阳轮24、第三连接轴43、轴套45以及钻头30转动，由于所述第一太阳轮22的直径是第一行星齿轮21的直径的2倍，所述第二行星齿轮23的直径是第二太阳轮24的直径的1.5倍，所以钻头30的增速为2*1.5＝3倍；并且，冠部32采用复合胎体材料，复合胎体材料包括合金材料，合金材料的物理性能，包括屈服强度、拉伸强度、断裂韧性和疲劳性能适应钻头体的更高速的使用环境。

实施例2：

如图1-4所示，一种高效钻头装置，包括依次相连的钻杆10、增速组件以及钻头30；所述增速组件包括第一增速器和第二增速器；所述第一增速器包括相互齿合的第一行星齿轮21和第一太阳轮22，第一太阳轮22的直径大于第一行星齿轮21的直径，第一太阳轮22通过第一连接轴41与钻杆10相连；所述第二增速器包括相互齿合的第二行星齿轮23和第二太阳轮24，第二太阳轮24的直径小于第二行星齿轮23的直径，第一行星齿轮21通过第二连接轴42与对应的第二行星齿轮23相连，第二太阳轮24通过第三连接轴43与钻头30相连；钻杆10的一端套设有第一轴承11，第一轴承11外套设有转盘12，转盘12上设有第二轴承13，第二轴承13的内圈内设有第四连接轴44，第四连接轴44的一端与第一行星齿轮21相连；所述钻头30包括接头31和钻头体，钻头体包括冠部32和钢芯33，冠部32通过钢芯33与接头31固定相连，冠部32和钢芯33之间通过焊缝39焊接，冠部32设有刮刀34，刮刀34上设有齿靠背35和齿穴36，齿穴36内设有pdc齿37，冠部32采用复合胎体材料，复合胎体材料包括硬粒子材料和合金材料，所述硬粒子材料包括金刚石、碳化钨、氮化物、硼化物和氧化物，所述合金材料为镍基合金、铜基合金或钴基合金。

所述第一太阳轮22的直径是第一行星齿轮21的直径的1.5倍。

所述第二行星齿轮23的直径是第二太阳轮24的直径的1.5倍。

所述第一行星齿轮21外套有第一齿圈25。

所述第二行星齿轮23外套有第二齿圈26。

所述铜基合金为铜-镍-锌或铜-锰-锡合金；所述钴基合金为钴-镍-铝合金。

所述接头31的一端设有外螺纹，所述第三连接轴43的一端设有轴套45，轴套45的一端设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，接头31通过匹配的外螺纹和内螺纹与轴套45相连，且接头31与轴套45之间设有固定螺栓46。

所述第一连接轴41内、第一太阳轮22内、第二太阳轮24内、第三连接轴43内、轴套45内、接头31内以及冠部32内设有构成流体通道的空腔，冠部32上设有与流体通道连通的眼孔38，流体通道内设有导流管50，导流管50的一端与冠部32内的空腔密封连接，导流管50的另一端延伸至钻杆10内的空腔，导流管50的该端与钻杆10之间设有第三轴承60。

工作时，钻杆10转动带动第一太阳轮22转动，继而依次带动第一行星齿轮21、第二行星齿轮23、第二太阳轮24、第三连接轴43、轴套45以及钻头30转动，由于所述第一太阳轮22的直径是第一行星齿轮21的直径的1.5倍，所述第二行星齿轮23的直径是第二太阳轮24的直径的1.5倍，所以钻头30的增速为1.5*1.5＝2.25倍；并且，冠部32采用复合胎体材料，复合胎体材料包括合金材料，合金材料的物理性能，包括屈服强度、拉伸强度、断裂韧性和疲劳性能适应钻头体的更高速的使用环境。

实施例3：

如图1-4所示，一种高效钻头装置，包括依次相连的钻杆10、增速组件以及钻头30；所述增速组件包括第一增速器和第二增速器；所述第一增速器包括相互齿合的第一行星齿轮21和第一太阳轮22，第一太阳轮22的直径大于第一行星齿轮21的直径，第一太阳轮22通过第一连接轴41与钻杆10相连；所述第二增速器包括相互齿合的第二行星齿轮23和第二太阳轮24，第二太阳轮24的直径小于第二行星齿轮23的直径，第一行星齿轮21通过第二连接轴42与对应的第二行星齿轮23相连，第二太阳轮24通过第三连接轴43与钻头30相连；钻杆10的一端套设有第一轴承11，第一轴承11外套设有转盘12，转盘12上设有第二轴承13，第二轴承13的内圈内设有第四连接轴44，第四连接轴44的一端与第一行星齿轮21相连；所述钻头30包括接头31和钻头体，钻头体包括冠部32和钢芯33，冠部32通过钢芯33与接头31固定相连，冠部32和钢芯33之间通过焊缝39焊接，冠部32设有刮刀34，刮刀34上设有齿靠背35和齿穴36，齿穴36内设有pdc齿37，冠部32采用复合胎体材料，复合胎体材料包括硬粒子材料和合金材料，所述硬粒子材料包括金刚石、碳化钨、氮化物、硼化物和氧化物，所述合金材料为镍基合金、铜基合金或钴基合金。

所述第一太阳轮22的直径是第一行星齿轮21的直径的2倍。

所述第二行星齿轮23的直径是第二太阳轮24的直径的2倍。

所述第一行星齿轮21外套有第一齿圈25。

所述第二行星齿轮23外套有第二齿圈26。

所述铜基合金为铜-镍-锌或铜-锰-锡合金；所述钴基合金为钴-镍-铝合金。

所述接头31的一端设有外螺纹，所述第三连接轴43的一端设有轴套45，轴套45的一端设有与所述外螺纹匹配的内螺纹，接头31通过匹配的外螺纹和内螺纹与轴套45相连，且接头31与轴套45之间设有固定螺栓46。

所述第一连接轴41内、第一太阳轮22内、第二太阳轮24内、第三连接轴43内、轴套45内、接头31内以及冠部32内设有构成流体通道的空腔，冠部32上设有与流体通道连通的眼孔38，流体通道内设有导流管50，导流管50的一端与冠部32内的空腔密封连接，导流管50的另一端延伸至钻杆10内的空腔，导流管50的该端与钻杆10之间设有第三轴承60。

工作时，钻杆10转动带动第一太阳轮22转动，继而依次带动第一行星齿轮21、第二行星齿轮23、第二太阳轮24、第三连接轴43、轴套45以及钻头30转动，由于所述第一太阳轮22的直径是第一行星齿轮21的直径的2倍，所述第二行星齿轮23的直径是第二太阳轮24的直径的2倍，所以钻头30的增速为2*2＝4倍；并且，冠部32采用复合胎体材料，复合胎体材料包括合金材料，合金材料的物理性能，包括屈服强度、拉伸强度、断裂韧性和疲劳性能适应钻头体的更高速的使用环境。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。