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CN117027660A - 一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头 - Google Patents

一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头 Download PDF

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CN117027660A
CN117027660A CN202311009218.9A CN202311009218A CN117027660A CN 117027660 A CN117027660 A CN 117027660A CN 202311009218 A CN202311009218 A CN 202311009218A CN 117027660 A CN117027660 A CN 117027660A
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CN
China
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drill bit
turbine
sleeve
planet carrier
stator
Prior art date
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Pending
Application number
CN202311009218.9A
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Inventor
刘伟吉
周杰
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Southwest Petroleum University
Original Assignee
Southwest Petroleum University
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/26Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/42Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
    • E21B10/43Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits characterised by the arrangement of teeth or other cutting elements

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Abstract

本发明涉及钻井技术领域,公开了一种行星轮平衡扭矩的冲击‑切削复合钻头,包括从上至下依次连接的外接头、涡轮组件、行星轮组件与钻头组件;涡轮组件包括涡轮套筒、涡轮轴、涡轮转子与涡轮定子;行星轮组件包括内传动轴以及从上至下依次设置在内传动轴上的行星架顶盖、齿轮组件、行星架底盘、上凸盘套与下凸盘套;钻头组件包括内钻头与外钻头。本发明通过行星式齿轮传动内外钻头的结构,实现内钻头与外钻头同轴同步反向旋转,实现钻具扭矩自平衡,提升钻井能力。通过上凸盘套和下凸盘套结构使钻头承受周期性轴向冲击载荷,实现内钻头旋转切削的同时轴向冲击钻进,提高钻井效率。

Description

一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头
技术领域
本发明涉及钻井技术领域,尤其涉及一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头。
背景技术
随着国内外油气资源勘探开发和大量利用,便于开采的石油资源大多已被开发毕,我国油气勘探开发也逐渐向深井、超深井等硬地层和复杂难钻地层钻进。井下冲击器是钻井施工中应用较为常见的破岩工具,可将钻井液能量转化为一种直接施加到PDC钻头上的一个持续、高频、均匀的冲击扭转力,协助PDC钻头破岩。钻井液能量经过一定结构转换后可产生的高频冲击扭矩,经钻头接头传递给钻头,使钻头均匀、稳定地破碎岩石,可获得较高的机械钻速,以保证冲击器能持续掘进,并达到延长钻头寿命的目的。在深井的钻进过程中,随着井深的增加,井下地层张力和岩石阻力就会不断上升,此时钻头不可避免会被地层施加反扭矩,导致其工具面控制不稳甚至频繁偏离井眼设计轨道。定向工程师需要频繁调整工具面来满足井眼设计轨道,这不仅增加了工作量,而且大大影响钻井速度。深地层可钻性变差,岩石硬度增强,会导致常规旋转切削钻头出现卡钻、粘滑振动等现象,使钻头磨损加重、破岩效率降低、钻井周期延长。因此提高深部硬地层的机械钻速、延长井下钻具寿命已成为目前国内外油气资源开采亟待解决的问题。
发明内容
为了解决以上问题,本发明的目的是提供一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,在钻进过程中可实现扭矩自平衡,且在旋转切削过程中可实现轴向冲击,从而提升钻具高定向钻井能力和精度,提高钻井效率。
为了实现以上目的,本发明采用的技术方案:
一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,包括从上至下依次连接的外接头、涡轮组件、行星轮组件与钻头组件;
所述涡轮组件包括涡轮套筒、涡轮轴、涡轮转子与涡轮定子;所述涡轮转子与涡轮定子配合套设在所述涡轮轴上;所述涡轮套筒设置在所述涡轮定子的外表面,且所述涡轮套筒的上端与所述外接头连接;所述涡轮转子叶片与涡轮转子叶片之间形成第一流道;
所述行星轮组件包括内传动轴以及从上至下依次设置在所述内传动轴上的行星架顶盖、齿轮组件、行星架底盘、上凸盘套与下凸盘套;所述内传动轴与所述涡轮轴连接;所述齿轮组件包括内齿圈、行星齿轮与外齿套圈;所述内齿圈与所述内传动轴外表面配合;所述外齿套圈的内表面通过所述行星齿轮与所述内齿套圈的外表面啮合;所述上凸盘套的下端设置有上凸盘齿,所述下凸盘套的上端设置有下凸盘齿,所述上凸盘齿与下凸盘齿配合;所述下凸盘套与所述内传动轴外表面配合可沿所述内传动轴轴向滑动;所述内传动轴上开设有贯通的第二流道;所述下凸盘齿开设有贯通的第三流道;
所述钻头组件包括内钻头与外钻头;所述内钻头设置在所述外钻头内部与所述下凸盘套连接;所述外钻头与所述外齿套圈连接;所述外钻头外表面设置有外套筒,且所述外套筒上端与所述行星架顶盖连接;所述内钻头上开设有贯通的第四流道;
所述第一流道、第二流道、第三流道与第四流道构成钻井液流道。
作为一种较优的实施方案,所述涡轮轴远离所述内传动轴的一端设置有转子挡盘;所述涡轮套筒的内壁上设置有定子挡圈。
作为一种较优的实施方案,所述涡轮定子包括定子内圈、定子外圈与定子叶片;所述涡轮转子包括转子内圈、转子外圈与转子叶片;一个涡轮转子与一个涡轮定子构成一级涡轮,多级涡轮共同作用;且所述转子叶片与定子叶片呈镜像设置。
作为一种较优的实施方案,所述内传动轴内部中空,且所述内传动轴与所述涡轮轴连接的一端开设有通孔,另一端外表面设置有花键,所述下凸盘套内表面开设有花键槽,所述花键槽与花键配合,且所述花键槽的尺寸大于所述花键尺寸;所述内传动轴中部开设有键槽,所述内齿圈与所述内传动轴键连接。
作为一种较优的实施方案,所述行星架顶盖与内传动轴之间设置有大深沟球轴承;所述行星架顶盖与外齿套圈之间设置有止推球轴承;所述行星架底盘与内传动轴之间设置有小深沟球轴承;所述行星架顶盖与行星架底盘通过行星架螺钉连接,所述行星架螺钉穿过所述内齿圈与外齿套圈之间的间隙将所述行星架顶盖与行星架底盘连接。
作为一种较优的实施方案,所述行星架顶盖上设置有第一凸台孔;所述行星架底盘上设置有第二凸台孔,所述第一凸台孔与第二凸台孔对应设置;所述行星齿轮通过行星轮螺钉设置在所述内齿圈与外齿套圈之间;所述行星轮螺钉的两端分别与所述第一凸台孔和第二凸台孔配合。
作为一种较优的实施方案,所述内钻头与所述外钻头内壁之间安装有中深沟球轴承;所述内钻头外表面设置有第一台阶,所述外钻头内表面设置有第二台阶,所述第一台阶与第二台阶配合;所述第二台阶与所述内钻头外壁之间安装有密封圈;所述内钻头上开设有中心孔与射流孔,所述中心孔与射流孔构成所述第四流道。
作为一种较优的实施方案,所述上凸盘齿与下凸盘齿的齿面均为斜凸齿面,其齿面倾斜方向相同。
作为一种较优的实施方案,所述大深沟球轴承与内齿圈之间、所述外齿套圈与小深沟球轴承之间均设置有轴承垫圈。
本发明的有益效果:
1、本发明在钻进过程中通过行星式齿轮传动内外钻头的结构,可实现内钻头与外钻头同轴同步反向旋转,实现钻具扭矩自平衡,抑制钻井过程中钻具的横向振动和扭转振动,从而提升钻具稳定性和定向钻井能力。
2、本发明在动力源和内钻头之间通过上凸盘套和下凸盘套结构连接,在传递扭矩的同时通过上凸盘套和下凸盘套结构可使钻头承受周期性轴向冲击载荷,实现内钻头旋转切削的同时轴向冲击钻进,使钻头均匀、稳定地破碎岩石,可获得较高的机械钻速,以保证钻具能持续钻进,提高钻井效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的内钻头和外钻头结构示意图;
图3为本发明的涡轮转子和涡轮定子配合示意图;
图4为本发明的涡轮组件中钻井液流动示意图;
图5为本发明的内传动轴结构示意图;
图6为本发明的齿轮组件结构示意图;
图7为本发明的行星架顶盖结构示意图;
图8为本发明的行星架底盘结构示意图;
图9为本发明的上凸盘套结构示意图;
图10为本发明的下凸盘套结构示意图;
图11为本发明的上凸盘套与下凸盘套配合结构示意图;
图12为本发明的行星轮组件结构爆炸示意图;
图13为本发明的内钻头最小伸出位置时整体结构示意图;
图14为本发明的内钻头伸出过程中整体结构示意图;
图15为本发明的内钻头最大伸出位置时整体结构示意图。
图中:1、外接头;2、涡轮套筒;3、涡轮轴;4、涡轮转子;401、转子内圈;402、转子外圈;403、转子叶片;5、涡轮定子;501、定子内圈;502、定子外圈;503、定子叶片;6、第一流道;7、内传动轴;701、通孔;702、花键;703、键槽;8、行星架顶盖;801、第一凸台孔;802、沉头孔;9、内齿圈;10、行星齿轮;11、外齿套圈;12、行星架底盘;1201、螺钉盲孔;1202、第二凸台孔;13、上凸盘套;1301、上凸盘齿;14、下凸盘套;1401、下凸盘齿;1402、花键槽;15、第二流道;16、第三流道;17、内钻头;1701、第一台阶;18、外钻头;1801、第二台阶;19、外套筒;20、第四流道;2001、中心孔;2002、射流孔;21、转子挡盘;22、定子挡圈;23、大深沟球轴承;24、止推球轴承;25、小深沟球轴承;26、中深沟球轴承;27、轴承垫圈;28、行星架螺钉;29、行星轮螺钉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1-15所示,本实施例提供了一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,包括从上至下依次连接的外接头1、涡轮组件、行星轮组件与钻头组件;
如图1所示,所述涡轮组件包括涡轮套筒2、涡轮轴3、涡轮转子4与涡轮定子5;所述涡轮转子4与涡轮定子5配合套设在所述涡轮轴3上;所述涡轮套筒2设置在所述涡轮定子5的外表面,且所述涡轮套筒2的上端与所述外接头1连接;所述涡轮转子4叶片与涡轮转子4叶片之间形成第一流道6;较优的是,外接头1与涡轮套筒2螺纹连接,方便安装与拆卸;涡轮套筒2内壁与涡轮定子5外径配合,实现对涡轮定子5的安装,在工作使,钻井液由外接头1空腔流进,经第一流道6带动涡轮转子4转动进而带动涡轮轴3转动。
如图1所示,所述行星轮组件包括内传动轴7以及从上至下依次设置在所述内传动轴7上的行星架顶盖8、齿轮组件、行星架底盘12、上凸盘套13与下凸盘套14;所述内传动轴7与所述涡轮轴3连接;所述齿轮组件包括内齿圈9、行星齿轮10与外齿套圈11;所述内齿圈9与所述内传动轴7外表面配合;所述外齿套圈11的内表面通过所述行星齿轮10与所述内齿套圈的外表面啮合;所述上凸盘套13的下端设置有上凸盘齿1301,所述下凸盘套14的上端设置有下凸盘齿1401,所述上凸盘齿1301与下凸盘齿1401配合;所述下凸盘套14与所述内传动轴7外表面配合可沿所述内传动轴7轴向滑动;所述内传动轴7上开设有贯通的第二流道15;所述下凸盘齿1401开设有贯通的第三流道16;较优的是,内传动轴7上端与涡轮轴3螺纹连接,行星架顶盖8的上端面与涡轮套筒2配合使涡轮套筒2、涡轮轴3和内传动轴7之间形成空腔,便于经第一流道6流出后的钻井液流至空腔中,再流至内传动轴7中的第二流道15;内齿圈9与内传动轴7配合,再通过行星齿轮10与外齿套圈11啮合;在工作时,涡轮轴3转动带动内传动轴7转动,进而带动内齿圈9同向转动,通过行星齿轮10传动,带动外齿套圈11与内传动轴7实现同步反向转动。值得说明的是,行星架顶盖8与行星架底盘12不会随着内传动轴7的转动而转动,上凸盘套13与行星架底盘12通过螺钉连接,保持静止,上凸盘套13与行星架底盘12均设置有安装螺钉的孔;下凸盘套14与内传动轴7的下部配合,并且可沿内传动轴7轴向滑动;内传动轴7转动带动下凸盘套14转动,由于上凸盘齿1301与下凸盘齿1401配合,在下凸盘套14转动时,由于两者齿面配合位置发生改变,使下凸盘套14进行轴向滑动。
如图1所示,所述钻头组件包括内钻头17与外钻头18;所述内钻头17设置在所述外钻头18内部与所述下凸盘套14连接;所述外钻头18与所述外齿套圈11连接;所述外钻头18外表面设置有外套筒19,且所述外套筒19上端与所述行星架顶盖8连接;所述内钻头17上开设有贯通的第四流道20;优选的,内钻头17与下凸盘套14螺纹连接,下凸盘套14进行轴向滑动时,带动内钻头17轴向运行,实现轴向冲击;外钻头18与外齿套圈11螺纹连接,内钻头17与外钻头18分别在下凸盘套14与外齿套圈11的带动下实现同步反向转动,实现钻具扭矩自平衡,抑制钻井过程中钻具的横向振动和扭转振动,从而提升钻具稳定性和定向钻井能力。在动力源和内钻头17之间通过上凸盘套13和下凸盘套14结构连接,在传递扭矩的同时通过上凸盘套13和下凸盘套14结构可使钻头承受周期性轴向冲击载荷,实现内钻头17旋转切削的同时轴向冲击钻进,使钻头均匀、稳定地破碎岩石,可获得较高的机械钻速,以保证钻具能持续钻进,提高钻井效率。
如图1所示,所述第一流道6、第二流道15、第三流道16与第四流道20构成钻井液流道。钻井液依次经第一流道6、第二流道15、第三流道16与第四流道20流出。
实施例2
如图1-15所示,本实施例是在上述实施例的基础上进行展开的,具体的,本实施例提供了一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,如图1所示,所述涡轮轴3远离所述内传动轴7的一端设置有转子挡盘21;所述涡轮套筒2的内壁上设置有定子挡圈22。较优的,涡轮套筒2内壁分为两端,带有不同内径,内径较大的一段用于安装定子挡圈22;内径较小的内壁与涡轮定子5配合,涡轮定子5的上端面与定子挡圈22接触,定子挡圈22对涡轮定子5的安装进行限位;转子挡盘21通过螺纹与涡轮轴3上端连接,对涡轮定子5进行限位。涡轮轴3上设置轴肩,涡轮转子4与涡轮定子5组件安装在转子挡盘21与轴肩之间。
如图3所示,作为一种较优的实施方案,所述涡轮定子5包括定子内圈501、定子外圈502与定子叶片503;所述涡轮转子4包括转子内圈401、转子外圈402与转子叶片403;一个涡轮转子4与一个涡轮定子5构成一级涡轮,多级涡轮共同作用;且所述转子叶片403与定子叶片503呈镜像设置。多级涡轮通过端面压紧配合,多级定子外圈502和涡轮套筒2配合保持相对静止,多级涡轮转子4通过转子挡盘21和涡轮轴3的轴肩进行轴向定位并和涡轮轴3同步旋转。定子叶片503和转子叶片403成镜像布置,钻井液进入涡轮组,在涡轮定子5中降压加速后流入涡轮转子4,推动涡轮转子4和涡轮轴3旋转做功。
如图5所示,作为一种较优的实施方案,所述内传动轴7内部中空,且所述内传动轴7与所述涡轮轴3连接的一端开设有通孔701,另一端外表面设置有花键702,所述下凸盘套14内表面开设有花键槽1402,所述花键槽1402与花键702配合,且所述花键槽1402的尺寸大于所述花键702尺寸;所述内传动轴7中部开设有键槽703,所述内齿圈9与所述内传动轴7键连接。值得说明是,内传动轴7内部中空,上端开设有通孔701,经第一流道6流出的钻井液经通孔701流进内传动轴7的内部,实现钻井液的流动。下凸盘套14上的花键槽1402与内传动轴7上的花键702配合,内传动轴7转动通过花键702带动下凸盘套14转动;进一步的是,花键槽1402的尺寸大于花键702的尺寸,使下凸盘套14能够进行轴向滑动,带动内钻头17轴向滑动,实现轴向冲击,提高钻井效率。内齿圈9与内传动轴7键连接,内传动轴7带动内齿圈9同步转动。
如图12所示,作为一种较优的实施方案,所述行星架顶盖8与内传动轴7之间设置有大深沟球轴承23;所述行星架顶盖8与外齿套圈11之间设置有止推球轴承24;所述行星架底盘12与内传动轴7之间设置有小深沟球轴承25;所述行星架顶盖8与行星架底盘12通过行星架螺钉28连接,所述行星架螺钉28穿过所述内齿圈9与外齿套圈11之间的间隙将所述行星架顶盖8与行星架底盘12连接。较优的是,内传动轴7上设置有轴承限位台阶,用于对大深沟球轴承23进行限位,进而实现对行星架顶盖8的安装;行星架顶盖8上设置有用于安装行星架螺钉28的沉头孔802,优选圆周方向均匀设置有四个沉头孔802;行星架底盘12上设置有与沉头孔802对应的螺钉盲孔1201;沉头孔802的位置与行星齿轮10安装位置错开,使行星架螺钉28能够穿过内齿圈9与外齿套圈11之间的间隙;通过行星架螺钉28使行星架顶盖8与行星架底盘12保持相对固定;并且通过大深沟球轴承23、止推球轴承24与小深沟球轴承25使行星架顶盖8不会随着内传动轴7转动。
如图7、8所示,作为一种较优的实施方案,所述行星架顶盖8上设置有第一凸台孔801;所述行星架底盘12上设置有第二凸台孔1202,所述第一凸台孔801与第二凸台孔1202对应设置;所述行星齿轮10通过行星轮螺钉29设置在所述内齿圈9与外齿套圈11之间;所述行星轮螺钉29的两端分别与所述第一凸台孔801和第二凸台孔1202配合。行星轮螺钉29固定在行星架顶盖8的第一凸台孔801和行星架底盘12的第二凸台孔1202之间,外齿套圈11左端设置有台阶与止推球轴承24配合,右端设置有内螺纹与外钻头18左端的外螺纹配合,实现外齿圈套和外钻头18同轴同向旋转;大深沟球轴承23位于行星架顶盖8和内传动轴7的台阶之间,止推球轴承24位于行星架顶盖8和外齿圈套之间,行星架顶盖8右端有内螺纹,与外套筒19左端的外螺纹连接。
如图2所示,作为一种较优的实施方案,所述内钻头17与所述外钻头18内壁之间安装有中深沟球轴承26;所述内钻头17外表面设置有第一台阶1701,所述外钻头18内表面设置有第二台阶1801,所述第一台阶1701与第二台阶1801配合;所述第二台阶1801与所述内钻头17外壁之间安装有密封圈;所述内钻头17上开设有中心孔2001与射流孔2002,所述中心孔2001与射流孔2002构成所述第四流道20。中深沟球轴承26位于内钻头17和外钻头18之间,设置有两个,分别位于两中深沟球轴承26之间设置有轴承外限位圈和轴承内限位圈。第一台阶1701与第二台阶1801配合实现对内钻头17的限位,外钻头18内壁面上设置有环形槽用于安装密封圈,内钻头17和外钻头18的刀翼布齿方位相反,分别与各自的旋转切削方向相适应。
如图9-11所示,作为一种较优的实施方案,所述上凸盘齿1301与下凸盘齿1401的齿面均为斜凸齿面,其齿面倾斜方向相同。当下凸盘套14和上凸盘套13只有凸齿顶接触时,下凸盘套14带动内钻头17产生最大轴向位移,此时上下凸盘的斜齿面完全脱离配合关系,内钻头17在受到外部岩层的作用后带动下凸盘套14迅速压回原始位置完成一次轴向冲击,周期变化的凸齿配合关系变化可实现下凸盘套14实现周期窜动,从而带动内钻头17轴向窜动实现轴向冲击,使钻头均匀、稳定地破碎岩石,以保证钻具能持续钻进,提高钻井效率。
如图1所示,作为一种较优的实施方案,所述大深沟球轴承23与内齿圈9之间、所述外齿套圈11与小深沟球轴承25之间均设置有轴承垫圈27。
实施例3
如图1-15所示,本实施例是在上述实施例的基础上进行展开的,具体的本实施例提供了一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头的工作流程:
本发明工作时,涡轮转子4、涡轮轴3、内传动轴7、下凸盘套14和内钻头17共同组成旋转体Ⅰ,外齿圈套和外钻头18组成旋转体Ⅱ,涡轮定子5、涡轮套筒2、行星架顶盖8、行星架底盘12和上凸盘套13组成固定件,高压钻井液经过外接头1进入涡轮组件,在涡轮定子5中降压加速后流入涡轮转子4,推动涡轮转子4所在的旋转体Ⅰ沿内钻头17切削方向旋转,旋转体Ⅱ在行星齿轮10的传动下使旋转体Ⅱ沿外钻头18切削方向旋转,且旋转体Ⅰ和旋转体Ⅱ的旋转方向相反,使得整个钻具在破岩钻进过程中实现扭矩平衡,进而抑制横向振动和扭转振动的产生。当旋转体Ⅰ中下凸盘套14相对于固定体中上凸盘套13转动时,由于斜凸齿面逐渐脱离配合关系,使得下凸盘套14沿轴向位移;当下凸盘套14和上凸盘套13只有凸齿顶接触时,下凸盘套14带动内钻头17产生最大轴向位移,此时上下凸盘的斜齿面完全脱离配合关系,内钻头17在受到外部岩层的作用后带动下凸盘套14迅速压回原始位置完成一次轴向冲击,周期变化的凸齿配合关系变化可实现下凸盘套14沿轴向窜动,从而带动内钻头17轴向窜动实现轴向冲击,使钻头均匀、稳定地破碎岩石,以保证钻具能持续钻进,提高钻井效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,其特征在于:包括从上至下依次连接的外接头(1)、涡轮组件、行星轮组件与钻头组件;
所述涡轮组件包括涡轮套筒(2)、涡轮轴(3)、涡轮转子(4)与涡轮定子(5);所述涡轮转子(4)与涡轮定子(5)配合套设在所述涡轮轴(3)上;所述涡轮套筒(2)设置在所述涡轮定子(5)的外表面,且所述涡轮套筒(2)的上端与所述外接头(1)连接;所述涡轮转子(4)叶片与涡轮转子(4)叶片之间形成第一流道(6);
所述行星轮组件包括内传动轴(7)以及从上至下依次设置在所述内传动轴(7)上的行星架顶盖(8)、齿轮组件、行星架底盘(12)、上凸盘套(13)与下凸盘套(14);所述内传动轴(7)与所述涡轮轴(3)连接;所述齿轮组件包括内齿圈(9)、行星齿轮(10)与外齿套圈(11);所述内齿圈(9)与所述内传动轴(7)外表面配合;所述外齿套圈(11)的内表面通过所述行星齿轮(10)与所述内齿套圈的外表面啮合;所述上凸盘套(13)的下端设置有上凸盘齿(1301),所述下凸盘套(14)的上端设置有下凸盘齿(1401),所述上凸盘齿(1301)与下凸盘齿(1401)配合;所述下凸盘套(14)与所述内传动轴(7)外表面配合可沿所述内传动轴(7)轴向滑动;所述内传动轴(7)上开设有贯通的第二流道(15);所述下凸盘齿(1401)开设有贯通的第三流道(16);
所述钻头组件包括内钻头(17)与外钻头(18);所述内钻头(17)设置在所述外钻头(18)内部与所述下凸盘套(14)连接;所述外钻头(18)与所述外齿套圈(11)连接;所述外钻头(18)外表面设置有外套筒(19),且所述外套筒(19)上端与所述行星架顶盖(8)连接;所述内钻头(17)上开设有贯通的第四流道(20);
所述第一流道(6)、第二流道(15)、第三流道(16)与第四流道(20)构成钻井液流道。
2.根据权利要求1所述的一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,其特征在于:所述涡轮轴(3)远离所述内传动轴(7)的一端设置有转子挡盘(21);所述涡轮套筒(2)的内壁上设置有定子挡圈(22)。
3.根据权利要求1所述的一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,其特征在于:所述涡轮定子(5)包括定子内圈(501)、定子外圈(502)与定子叶片(503);所述涡轮转子(4)包括转子内圈(401)、转子外圈(402)与转子叶片(403);一个涡轮转子(4)与一个涡轮定子(5)构成一级涡轮,多级涡轮共同作用;且所述转子叶片(403)与定子叶片(503)呈镜像设置。
4.根据权利要求1所述的一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,其特征在于:所述内传动轴(7)内部中空,且所述内传动轴(7)与所述涡轮轴(3)连接的一端开设有通孔(701),另一端外表面设置有花键(702),所述下凸盘套(14)内表面开设有花键槽(1402),所述花键槽(1402)与花键(702)配合,且所述花键槽(1402)的尺寸大于所述花键(702)尺寸;所述内传动轴(7)中部开设有键槽(703),所述内齿圈(9)与所述内传动轴(7)键连接。
5.根据权利要求1所述的一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,其特征在于:所述行星架顶盖(8)与内传动轴(7)之间设置有大深沟球轴承(23);所述行星架顶盖(8)与外齿套圈(11)之间设置有止推球轴承(24);所述行星架底盘(12)与内传动轴(7)之间设置有小深沟球轴承(25);所述行星架顶盖(8)与行星架底盘(12)通过行星架螺钉(28)连接,所述行星架螺钉(28)穿过所述内齿圈(9)与外齿套圈(11)之间的间隙将所述行星架顶盖(8)与行星架底盘(12)连接。
6.根据权利要求1所述的一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,其特征在于:所述行星架顶盖(8)上设置有第一凸台孔(801);所述行星架底盘(12)上设置有第二凸台孔(1202),所述第一凸台孔(801)与第二凸台孔(1202)对应设置;所述行星齿轮(10)通过行星轮螺钉(29)设置在所述内齿圈(9)与外齿套圈(11)之间;所述行星轮螺钉(29)的两端分别与所述第一凸台孔(801)和第二凸台孔(1202)配合。
7.根据权利要求1所述的一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,其特征在于:所述内钻头(17)与所述外钻头(18)内壁之间安装有中深沟球轴承(26);所述内钻头(17)外表面设置有第一台阶(1701),所述外钻头(18)内表面设置有第二台阶(1801),所述第一台阶(1701)与第二台阶(1801)配合;所述第二台阶(1801)与所述内钻头(17)外壁之间安装有密封圈;所述内钻头(17)上开设有中心孔(2001)与射流孔(2002),所述中心孔(2001)与射流孔(2002)构成所述第四流道(20)。
8.根据权利要求1所述的一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,其特征在于:所述上凸盘齿(1301)与下凸盘齿(1401)的齿面均为斜凸齿面,其齿面倾斜方向相同。
9.根据权利要求5所述的一种行星轮平衡扭矩的冲击-切削复合钻头,其特征在于:所述大深沟球轴承(23)与内齿圈(9)之间、所述外齿套圈(11)与小深沟球轴承(25)之间均设置有轴承垫圈(27)。
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