專利名稱：一種六牙輪擴孔鉆的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種六牙輪擴孔鉆，屬于鉆井技術領域。
背景技術：
石油鉆井作業(yè)中，當要求對現(xiàn)有井徑進行擴孔時，擴孔鉆時常與鉆頭一起下到井底，使鉆進和擴孔同時進行。實現(xiàn)小鉆頭加擴孔鉆同時鉆進，減少了起下鉆次數(shù)，鉆進速度明顯加快。在擴孔鉆的工作過程中，牙輪總成是破巖的主要工具。現(xiàn)有的牙輪總成由于是非密封的，在使用過程中，泥漿會進入到總成內部，有可能將總成卡死，導致牙輪無法轉動，因此在擴孔鉆使用一段時間后必須及時的將擴孔鉆取出，通過水孔進行沖洗牙輪，將總成內部的泥漿沖洗干凈，否則牙輪無法轉動。如果牙輪沖洗不及時，導致牙輪憋卡，將會使牙輪偏磨，加速牙輪的磨損?？偝蓛炔繜o法注入潤滑油，要保證牙輪能比較輕易的旋轉，滾柱、鋼球之間的間隙較大，因此總成軸向、徑向的竄動都比較大，使得牙掌軸頸需承受較大的軸向和徑向力，總成容易損壞；同時，由于總成內沒有潤滑油，牙輪在旋轉過程中，鋼球和滾柱更容易磨損，這也將導致總成間隙增大，影響總成使用壽命。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于，提供一種六牙輪擴孔鉆。將現(xiàn)有的牙輪總成由非密封結構的換為密封結構的并由三個增加至六個，以降低牙輪磨損速度，提高鉆井效率和牙輪總成使用壽命。本實用新型的技術方案:一種六牙輪擴孔鉆，包括心軸，心軸兩端設有螺紋，上端螺紋與上部鉆桿連接，下部螺紋與下部鉆頭連接；心軸軸向設有兩個直徑較大的圓柱臺，兩個圓柱臺上設有沿圓周均布的三個巴掌總成，兩個圓柱臺上的三個巴掌總成間隔排列。前述六牙輪擴孔鉆，所述心軸為中空軸，心軸內設有中心孔；所述圓柱臺的兩端面為斜面，圓柱臺底部的斜面上設有與中心孔相通的射流孔，射流孔的孔口設有噴嘴。前述六牙輪擴孔鉆，所述圓柱臺上設有沿圓周均布的三個凹槽，凹槽兩側的圓柱臺上設有銷軸孔；銷軸孔經(jīng)銷軸與巴掌總成上的安裝孔連接。前述六牙輪擴孔鉆，所述銷軸孔一端的圓柱臺上設有螺釘孔，螺釘孔內設有限位螺釘。前述六牙輪擴孔鉆，所述巴掌總成包括安裝板；安裝板上設有安裝孔，安裝孔與圓柱臺上的銷軸孔連接；安裝板底部經(jīng)螺釘定位并與牙輪總成焊接連接。前述六牙輪擴孔鉆，所述牙輪總成包括牙輪和支架，支架上部與安裝板底部連接，支架下部設有軸孔，軸孔經(jīng)堵絲與牙輪上的輪軸連接。前述六牙輪擴孔鉆，所述牙輪上設有沿圓周均布的刀頭。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型將現(xiàn)有的三牙輪增加到六牙輪，牙輪數(shù)目的增加，使牙輪的磨損速度大大降低，從而進一步提高了擴孔鉆的使用壽命，進而提高鉆井效率。本實用新型的巴掌總成由銷軸固定在心軸上，當牙輪總成達到使用壽命或由于不可抗的因素提前損壞后，只需更換相應的巴掌總成，其他的零部件不需要更換，可以節(jié)省成本。另一方面，巴掌總成的更換不需要大型設備，在鉆井施工現(xiàn)場即可更換，更換方便、快捷。本實用新型的牙輪總成采用密封結構，可適應較惡劣的井下作業(yè)環(huán)境，保證了牙輪總成良好的密封。在工作過程中，泥漿不會進入軸承內部，牙輪在使用過程中不會出現(xiàn)憋卡現(xiàn)象，因此在使用過程中不需要沖洗軸承。同時，由于具有良好的密封性能，總成內部的潤滑油不會出現(xiàn)泄漏的情況，因此，可將總成的間隙設計得較小，保證了牙輪內孔與牙掌軸頸之間的良好配合，改善了牙輪總成的受力狀況，提高了使用壽命。

圖1是六牙輪擴孔鉆結構示意圖；圖2是心軸的結構示意圖；圖3是巴掌總成的結構示意圖；圖4是牙輪總成的結構示意圖。圖中的標記為:1-心軸、2-螺紋、3-圓柱臺、4-巴掌總成、5-中心孔、6-斜面、7-射流孔、8-噴嘴、9-凹槽、10-銷軸孔、11-銷軸、12-安裝孔、13-安裝板、14-螺釘、15-牙輪總成、16-牙輪、17-支架、18-軸孔、19-堵絲、20-輪軸、21-刀頭、22-螺釘孔、23-限位螺釘。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實用新型的任何限制。一種六牙輪擴孔鉆，如圖1所示。包括心軸1，心軸I兩端設有螺紋2，上端螺紋與上部鉆桿連接，下部螺紋與下部鉆頭連接；心軸I軸向設有兩個直徑較大的圓柱臺3，兩個圓柱臺3上設有沿圓周均布的三個巴掌總成4，兩個圓柱臺3上的三個巴掌總成4間隔排列。所述心軸I為中空軸，心軸I內設有中心孔5 ;所述圓柱臺3的兩端面為斜面6，圓柱臺3底部的斜面6上設有與中心孔5相通的射流孔7，射流孔的孔口設有噴嘴8。如圖2所示，圓柱臺3上設有沿圓周均布的三個凹槽9，凹槽兩側的圓柱臺3上設有銷軸孔10 ;銷軸孔10經(jīng)銷軸11與巴掌總成上的安裝孔12連接。所述銷軸孔10 —端的圓柱臺3上設有螺釘孔22，螺釘孔22內設有限位螺釘23。如圖3所示，巴掌總成4包括安裝板13 ;安裝板上設有安裝孔12，安裝孔12與圓柱臺3上的銷軸孔10連接；安裝板13底部經(jīng)螺釘14定位后并與牙輪總成15焊接連接。所述牙輪總成15包括牙輪16和支架17，支架17上部與安裝板13底部連接，支架17下部設有軸孔18，軸孔18經(jīng)堵絲19與牙輪16上的輪軸20連接。所述牙輪16上設有沿圓周均布的刀頭21。本實用新型的工作過程及原理一種六牙輪擴孔鉆，由心軸1、巴掌總成4、銷軸11、噴嘴8、限位螺釘23等零部件組成。巴掌總成主要由安裝板13、螺釘14、堵絲19、牙輪總成15組成。心軸I兩端設有連接螺紋，用于傳遞扭矩和連接上部鉆桿及下部鉆頭。在心軸軸向上，分布有兩組巴掌總成4，每組在心軸周向上均勻分布有三個巴掌總成4，巴掌總成4末端有牙輪總成15，牙輪總成15為密封結構總成。三個牙輪總成上的刀頭齒形各不相同，在繞心軸I軸線公轉時，形成一個周向互補的齒面輪廓，該齒面輪廓覆蓋區(qū)域在心軸I軸線方向的投影為一個完整的環(huán)形區(qū)域，該環(huán)形區(qū)域與鉆頭覆蓋的圓形區(qū)域完美對接，形成一個更大的圓形區(qū)域，在擴孔時不會因為齒面覆蓋不全而造成擴孔速度緩慢；在繞各自的軸線自轉時，互不影響。兩組巴掌總成4沿心軸I周向角度相差60°，每個巴掌總成4裝有一個密封結構的牙輪總成15。心軸I上設有六個噴嘴8，噴嘴為硬質合金噴嘴。位于每個巴掌總成4的對位面，噴嘴8方向與心軸I軸線呈45°并朝向工具下方，高壓液流通過噴嘴8射在牙輪總成15下端，起到?jīng)_蝕巖石及洗刷牙輪總成15的作用。巴掌總成4安裝在心軸I的安裝槽內，由銷軸11固定。銷軸11穿在心軸I的銷軸孔10內，一端與銷軸孔10的內孔臺肩相接處，另一端用限位螺釘23擋住，防止銷軸11掉落井底。牙輪總成15通過螺釘14與安裝板13定位，通過焊接使牙輪總成15與安裝板13成為一體。堵絲19安裝在牙輪總成15的油孔上，防止牙輪總成15內部的潤滑油泄漏。本實用新型的六牙輪擴孔鉆(以下簡稱擴孔鉆)是用于鉆井過程中，對現(xiàn)有井徑進行擴孔的一種工具，尤其是鉆井初始的大井眼階段。使用時常與鉆頭一起下到井底，使鉆進和擴孔同時進行。實現(xiàn)小鉆頭加擴孔鉆同時鉆進，減少了起下鉆次數(shù)，鉆進速度明顯加快。該實用新型擴孔鉆具有使用靈活、操作方便的特點，不需要特殊的維護保養(yǎng)，可更換巴掌總成，其他部件能重復使用，具有很高的經(jīng)濟性。在擴孔鉆的工作過程中，巴掌總成4是破巖的主要工具，使用過程中巴掌總成4中的牙輪總成15隨著鉆頭的公轉，在巖石力的作用下產(chǎn)生自轉，鉆頭旋轉時，除了公轉、自轉外還有軸向縱振、橫向振動及扭轉振動。這幾種運動是鉆井時同時發(fā)生、綜合在一起的復合運動。鉆頭就是在上述復合運動所產(chǎn)生的沖擊、壓碎作用及滑動剪切作用下破碎巖石的。高壓液流通過噴嘴8射在牙輪總成15下端，沖蝕巖石并洗刷牙輪總成15。—種擴孔鉆軸向上設有兩組巴掌總成，每組在周向上均勻分布三個巴掌總成，每個巴掌總成裝有一個密封結構的牙輪總成。在工作過程中，六個牙輪均勻受力，與鉆頭同步鉆進，實現(xiàn)小鉆頭配擴孔鉆鉆大井眼的功能。并且在擴孔時，泥漿不會進入牙輪總成內部，牙輪在使用過程中不會出現(xiàn)憋卡現(xiàn)象。牙輪總成內部的潤滑油不會出現(xiàn)泄漏的情況，因此，牙輪總成的間隙較小，改善了牙輪總成的受力狀況，提高了牙輪總成的使用壽命。同時牙輪總成數(shù)量上由三個增加到六個，牙輪數(shù)目的增加，使牙輪的磨損速度大大降低，從而進一步提高牙輪總成使用壽命。而擴孔鉆的壽命取決于牙輪總成的壽命，則六牙輪擴孔鉆的使用壽命得以大大延長，同時可以提聞鉆井效率。
權利要求1.一種六牙輪擴孔鉆，包括心軸(I )，心軸(I)兩端設有螺紋(2)，上端螺紋與上部鉆桿連接，下部螺紋與下部鉆頭連接；其特征在于:心軸(I)軸向設有兩個直徑較大的圓柱臺(3)，兩個圓柱臺(3)上設有沿圓周均布的三個巴掌總成(4)，兩個圓柱臺(3)上的三個巴掌總成(4)間隔排列。
2.根據(jù)權利要求1所述六牙輪擴孔鉆，其特征在于:所述心軸(I)為中空軸，心軸(I)內設有中心孔(5);所述圓柱臺(3)的兩端面為斜面(6)，圓柱臺(3)底部的斜面(6)上設有與中心孔(5)相通的射流孔(7)，射流孔的孔口設有噴嘴(8)。
3.根據(jù)權利要求2所述六牙輪擴孔鉆，其特征在于:所述圓柱臺(3)上設有沿圓周均布的三個凹槽(9 )，凹槽兩側的圓柱臺(3 )上設有銷軸孔(10 );銷軸孔(10 )經(jīng)銷軸(11)與巴掌總成上的安裝孔(12)連接。
4.根據(jù)權利要求3所述六牙輪擴孔鉆，其特征在于:所述銷軸孔(10)—端的圓柱臺(3 )上設有螺釘孔(22 )，螺釘孔(22 )內設有限位螺釘(23 )。
5.根據(jù)權利要求4所述六牙輪擴孔鉆，其特征在于:所述巴掌總成(4)包括安裝板(13);安裝板上設有安裝孔(12)，安裝孔(12)與圓柱臺(3)上的銷軸孔(10)連接；安裝板(13)底部經(jīng)螺釘(14)定位并與牙輪總成(15)焊接連接。
6.根據(jù)權利要求5所述六牙輪擴孔鉆，其特征在于:所述牙輪總成(15)包括牙輪(16)和支架(17)，支架(17)上部與安裝板(13)底部連接，支架(17)下部設有軸孔(18)，軸孔(18)經(jīng)堵絲(19)與牙輪(16)上的輪軸(20)連接。
7.根據(jù)權利要求6所述六牙輪擴孔鉆，其特征在于:所述牙輪(16)上設有沿圓周均布的刀頭(21)。
專利摘要本實用新型公開了一種六牙輪擴孔鉆，包括心軸(1)，心軸兩端設有螺紋(2)，上端螺紋與上部鉆桿連接，下部螺紋與下部鉆頭連接；心軸軸向設有兩個直徑較大的圓柱臺(3)，兩個圓柱臺上設有沿圓周均布的三個巴掌總成(4)，兩個圓柱臺上的三個巴掌總成間隔排列。本實用新型由三牙輪增加到六牙輪，牙輪數(shù)目的增加，使牙輪的磨損速度大大降低，從而進一步提高使用壽命，進而提高鉆井效率。更換巴掌總成不需要大型設備，在鉆井施工現(xiàn)場即可更換，更換方便、快捷，可以節(jié)省成本。牙輪總成采用密封結構，具有良好的密封性能，使用過程中不會出現(xiàn)憋卡現(xiàn)象，因此在使用過程中不需要沖洗軸承。改善了牙輪總成的受力狀況，提高了使用壽命。
文檔編號E21B10/34GK203022632SQ201220691519
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權日2012年12月14日
發(fā)明者唐紅, 張永維, 王凌, 補聲軍, 楊庭華, 沈赤衛(wèi), 王輝, 楊杰, 包昌華, 張澤麗, 楊洋 申請人:貴州高峰石油機械股份有限公司