一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于深地層礦物開采和油氣井井下擴(kuò)眼的大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭。它解決了現(xiàn)有鉆頭不能變徑或者變徑范圍過小的問題。其技術(shù)方案是：主筒體與下接頭絲扣連接，兩個(gè)刀翼用銷釘與主筒體鉸鏈支座鉸接，轉(zhuǎn)筒體套入主筒體，外中心管套入主筒體，外中心管外部凸起花鍵嵌入轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部螺旋凹槽，三個(gè)滑塊分別穿過主筒體三個(gè)通槽，嵌入內(nèi)中心管外部環(huán)形凹槽，外中心管與滑塊用螺釘連接，內(nèi)中心管上部與水嘴絲扣連接，推力軸承a套入外中心管，并與轉(zhuǎn)筒體接觸，復(fù)位彈簧安裝在推力軸承a上端面，擋環(huán)與外中心管絲扣連接，弓形連桿一端與轉(zhuǎn)筒體鉸接，另一端與刀翼鉸接，刀翼上鑲嵌有切削齒。本發(fā)明變徑范圍大，控制簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)可靠，用于擴(kuò)眼作業(yè)。
【專利說明】一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于深部地層礦物開采和油氣井井下擴(kuò)眼的大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各類礦產(chǎn)資源開采深度的不斷增加，傳統(tǒng)的人工下井采礦方法已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需求，并且礦產(chǎn)資源深度越深，工況越復(fù)雜，發(fā)生人員安全事故的概率越大。目前淺地層礦物資源已經(jīng)被大量開采，為滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，人們會(huì)不斷向更深地層進(jìn)行礦物資源開采，由于深地層復(fù)雜工況條件的限制，出于對(duì)人員安全和經(jīng)濟(jì)性的考慮，深地層采礦將完全采用機(jī)械鉆井采礦技術(shù)，不再依靠工人下井開采。
[0003]機(jī)械鉆井采礦技術(shù)主要是在礦藏以上地層采用常規(guī)鉆井，打小井眼穿透上部地層直至礦藏，到達(dá)礦藏以后，擴(kuò)大井眼直徑，以鉆采更多的礦產(chǎn)，因此鉆柱在進(jìn)入礦藏以后，需要使用具有大變徑功能的擴(kuò)眼鉆頭。機(jī)械鉆井采礦技術(shù)需要礦藏上部地層井眼直徑盡可能小以節(jié)約鉆井成本，礦藏區(qū)域井眼直徑盡可能大以增加礦物開采量，這就要求擴(kuò)眼鉆頭的擴(kuò)眼范圍非常大。
[0004]目前用于鉆油氣井的鉆頭基本都不可變徑，有極少數(shù)具有擴(kuò)眼功能的鉆頭擴(kuò)眼范圍小，其變徑范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到機(jī)械鉆井采礦技術(shù)的技術(shù)要求，因此，必須針對(duì)機(jī)械鉆井采礦技術(shù)設(shè)計(jì)專用的擴(kuò)眼鉆頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:采用常規(guī)鉆井技術(shù)實(shí)現(xiàn)在礦藏上部地層鉆小井眼，采用特殊鉆井技術(shù)在礦藏區(qū)域鉆大井眼，特提供一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭，是由主筒體、水嘴、擋環(huán)、復(fù)位彈簧、外中心管、內(nèi)中心管、滑塊、螺釘、推力軸承a、轉(zhuǎn)筒體、弓形連桿、推力軸承b、銷釘、刀翼、切削齒和下接頭組成；其結(jié)構(gòu)特征是:主筒體上部加工有標(biāo)準(zhǔn)絲扣，與上部鉆柱連接，下部與下接頭用標(biāo)準(zhǔn)絲扣連接，下接頭徑向加工3?5個(gè)水嘴孔，下接頭下部與領(lǐng)眼鉆頭連接；主筒體下部外側(cè)加工有兩組鉸鏈支座，兩組鉸鏈支座呈中心對(duì)稱分布，兩個(gè)刀翼用兩個(gè)銷釘分別與兩組鉸鏈支座鉸接，刀翼上鑲嵌有切削齒，推力軸承b套入主筒體，安裝在主筒體鉸鏈支座上端面；轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部加工有兩個(gè)螺旋凹槽，兩個(gè)螺旋凹槽呈中心對(duì)稱分布，轉(zhuǎn)筒體套入主筒體，下端面與推力軸承b接觸；外中心管下端有兩個(gè)凸起花鍵，兩個(gè)凸起花鍵呈中心對(duì)稱分布，外中心管的凸起花鍵與轉(zhuǎn)筒體的螺旋凹槽螺旋角相同；外中心管套入主筒體，外中心管外部凸起花鍵嵌入轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部螺旋凹槽；主筒體中間位置加工有三個(gè)通槽構(gòu)成主筒體內(nèi)外空間連通，三個(gè)通槽在圓周方向均布120°分布；水嘴與內(nèi)中心管用絲扣連接，內(nèi)中心管中間位置設(shè)有一圈環(huán)形凹槽，內(nèi)中心管置入主筒體內(nèi)腔；三個(gè)滑塊分別穿過主筒體三個(gè)通槽安裝在內(nèi)中心管環(huán)形凹槽內(nèi)；外中心管中間位置用螺釘與三個(gè)滑塊連接，推力軸承a套入外中心管，安裝在轉(zhuǎn)筒體上端面，復(fù)位彈簧安裝在推力軸承a上端面，安裝時(shí)，復(fù)位彈簧處于壓縮狀態(tài)；擋環(huán)與外中心管上部用絲扣連接，弓形連桿一端與轉(zhuǎn)筒體鉸接，另一端與刀翼鉸接，兩個(gè)弓形連桿呈中心對(duì)稱分布。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:(1)本擴(kuò)眼鉆頭變徑范圍大，變徑后的最大直徑可以達(dá)到變徑前最大直徑的兩倍以上；(2)該鉆頭啟動(dòng)力小，轉(zhuǎn)筒體內(nèi)部螺旋凹槽螺旋角很小，將軸向液壓推力放大為極大的周向力推開刀翼；(3)該鉆頭刀翼尺寸大,強(qiáng)度可靠,布齒空間大；(4)本擴(kuò)眼鉆頭用液壓方式控制，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭刀翼撐開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本發(fā)明一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭刀翼收回時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3是圖1A-A截面首I]視圖；
[0011]圖4是圖2B-B截面首I]視圖；
[0012]圖中:1.主筒體，2.水嘴，3.擋環(huán)，4.復(fù)位彈簧，5.外中心管，6.內(nèi)中心管，7.滑塊，8.螺釘，9.推力軸承a，10.轉(zhuǎn)筒體，11.弓形連桿，12.推力軸承b，13.銷釘，14.刀翼，
15.切削齒，16.下接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭，包括主筒體1、水嘴2、擋環(huán)
3、復(fù)位彈簧4、外中心管5、內(nèi)中心管6、滑塊7、螺釘8、推力軸承a9、轉(zhuǎn)筒體10、弓形連桿11、推力軸承bl2、銷釘13、刀翼14、切削齒15、下接頭16 ;其結(jié)構(gòu)特征是:主筒體I上部加工有標(biāo)準(zhǔn)絲扣，與上部鉆柱連接，下部與下接頭16用標(biāo)準(zhǔn)絲扣連接，下接頭16徑向加工3?5個(gè)水嘴孔，下接頭16下部加工有標(biāo)準(zhǔn)絲扣，與領(lǐng)眼鉆頭連接；主筒體I下部外側(cè)加工有兩組鉸鏈支座，兩組鉸鏈支座呈中心對(duì)稱分布，兩個(gè)刀翼14用兩個(gè)銷釘13分別與兩組鉸鏈支座鉸接，刀翼14上鑲嵌有切削齒15，推力軸承bl2套入主筒體1，安裝在主筒體I鉸鏈支座上端面；轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)部加工有兩個(gè)螺旋凹槽，兩個(gè)螺旋凹槽呈中心對(duì)稱分布，轉(zhuǎn)筒體10套入主筒體1，下端面與推力軸承bl2接觸；外中心管5下端設(shè)有兩個(gè)凸起花鍵，兩個(gè)凸起花鍵呈中心對(duì)稱分布，外中心管5的凸起花鍵與轉(zhuǎn)筒體10的螺旋凹槽螺旋角相同，外中心管5套入主筒體1，外中心管5外部凸起花鍵嵌入轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)部螺旋凹槽；主筒體I中間位置加工有三個(gè)通槽使主筒體I內(nèi)外空間連通，三個(gè)通槽在圓周方向均布120°分布；水嘴2與內(nèi)中心管6用絲扣連接，內(nèi)中心管6中間位置加工有一圈環(huán)形凹槽，內(nèi)中心管6置于主筒體I內(nèi)腔；三個(gè)滑塊7分別穿過主筒體I三個(gè)通槽安裝在內(nèi)中心管6環(huán)形凹槽內(nèi)；外中心管5中間位置用螺釘8與三個(gè)滑塊7連接，推力軸承a9套入外中心管5，安裝在轉(zhuǎn)筒體10上端面，復(fù)位彈簧4安裝在推力軸承a9上端面，安裝時(shí)，復(fù)位彈簧4處于壓縮狀態(tài)；擋環(huán)3與外中心管5上部用絲扣連接，弓形連桿11 一端與轉(zhuǎn)筒體10鉸接，另一端與刀翼14鉸接，兩個(gè)弓形連桿11呈中心對(duì)稱分布。
[0014]如圖3所示，本發(fā)明一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭的兩刀翼14呈中心對(duì)稱分布，在刀翼14撐開后的最大直徑位置鑲嵌有切削齒15，起保徑作用，兩弓形連桿11分別與兩刀翼14鉸接，兩弓形連桿11呈中心對(duì)稱分布。
[0015]本發(fā)明一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭的工作原理是:通過控制鉆井泵泵壓改變鉆柱內(nèi)部鉆井液壓力，當(dāng)鉆柱內(nèi)部鉆井液壓力升高時(shí)，鉆井液對(duì)水嘴2軸向推力增加，水嘴2、內(nèi)中心管6、滑塊7、螺釘8、外中心管5和擋環(huán)3整體向下運(yùn)動(dòng)，復(fù)位彈簧4被壓縮，外中心管5向下運(yùn)動(dòng)，其外部凸起花鍵與轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)部凹槽產(chǎn)生相對(duì)位移，轉(zhuǎn)筒體10周向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)筒體10內(nèi)部凹槽螺旋角很小，外中心管5軸向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的軸向推力放大為轉(zhuǎn)筒體10周向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力，轉(zhuǎn)筒體10發(fā)生周向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過弓形連桿11撐開刀翼14，在刀翼14撐開過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)本大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼直徑的擴(kuò)張，切削齒15切削過程中，下接頭16的水嘴孔產(chǎn)生水射流噴射切削面，增強(qiáng)切削效果；收回時(shí)，降低鉆柱內(nèi)部鉆井液壓力，在復(fù)位彈簧4的回復(fù)力作用下，水嘴2、內(nèi)中心管6、滑塊7、螺釘8、外中心管5和擋環(huán)3整體向上運(yùn)動(dòng)，回到初始位置，轉(zhuǎn)筒體10轉(zhuǎn)回初始位置，兩刀翼14收回初始位置。
【權(quán)利要求】
1.一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭，是由主筒體(I)、水嘴(2)、擋環(huán)(3)、復(fù)位彈簧(4)、外中心管(5)、內(nèi)中心管(6)、滑塊(7)、螺釘(8)、推力軸承a (9)、轉(zhuǎn)筒體(10)、弓形連桿(11)、推力軸承b(12)、銷釘(13)、刀翼(14)、切削齒(15)和下接頭(16)組成；其特征是:主筒體(I)上部與上部鉆柱絲扣連接，下部與下接頭(16)絲扣連接，下接頭(16)徑向加工3?5個(gè)水嘴孔，下接頭(16)下部與領(lǐng)眼鉆頭絲扣連接，主筒體(I)下部外側(cè)設(shè)置有兩組鉸鏈支座，兩組鉸鏈支座呈中心對(duì)稱分布，兩個(gè)刀翼(14)用兩個(gè)銷釘(13)分別與兩組鉸鏈支座鉸接；刀翼(14)上鑲嵌有切削齒(15)，推力軸承b (12)套入主筒體(I )，安裝在主筒體(I)鉸鏈支座上端面；轉(zhuǎn)筒體(10)內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)螺旋凹槽，轉(zhuǎn)筒體(10)套入主筒體(I )，下端面與推力軸承b (12)接觸；外中心管(5)下端設(shè)置有兩個(gè)凸起花鍵，外中心管(5)套入主筒體，夕卜中心管(5)外部凸起花鍵嵌入轉(zhuǎn)筒體(10)內(nèi)部螺旋凹槽；主筒體(I)中間位置加工有三個(gè)通槽構(gòu)成主筒體(I)內(nèi)外空間連通，三個(gè)通槽在圓周方向均布120°分布；水嘴(2)與內(nèi)中心管(6)絲扣連接，內(nèi)中心管(6)中間位置設(shè)有一圈環(huán)形凹槽，內(nèi)中心管(6)置入主筒體(I)內(nèi)腔；三個(gè)滑塊(7)分別穿過主筒體(I)三個(gè)通槽安裝在內(nèi)中心管(6)環(huán)形凹槽內(nèi)；外中心管(5)中間位置用螺釘(8)與三個(gè)滑塊(7)連接，推力軸承a (9)套入外中心管(5)，安裝在轉(zhuǎn)筒體(10)上端面，復(fù)位彈簧(4)安裝在推力軸承a (9)上端面，安裝時(shí)，復(fù)位彈簧(4)處于壓縮狀態(tài)；擋環(huán)(3)與外中心管(5)上部絲扣連接，弓形連桿(11) 一端與轉(zhuǎn)筒體(10)鉸接，另一端與刀翼(14)鉸接，兩個(gè)弓形連桿(11)呈中心對(duì)稱分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變徑兩翼擴(kuò)孔鉆頭，其特征是:所述轉(zhuǎn)筒體(10)內(nèi)部設(shè)置有兩個(gè)螺旋凹槽，兩個(gè)螺旋凹槽呈中心對(duì)稱分布，;外中心管(5)下端設(shè)置有兩個(gè)凸起花鍵，兩個(gè)凸起花鍵呈中心對(duì)稱分布，外中心管5的凸起花鍵與轉(zhuǎn)筒體10的螺旋凹槽螺旋角相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大變徑兩翼擴(kuò)孔鉆頭，其特征是:所述兩個(gè)刀翼(14)呈中心對(duì)稱分布，在刀翼(14)撐開后的最大直徑位置鑲嵌有切削齒(15)，刀翼(14)切削端面鑲嵌有切削齒(15)，兩弓形連桿(11)分別與兩刀翼(14)鉸接。
【文檔編號(hào)】E21B10/26GK103556950SQ201310581272
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】梁政, 趙勇, 葉哲偉, 鄧雄, 張梁, 李雙雙, 杜錦城 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)