[实用新型]一种具有防止牙轮脱落功能的牙轮钻头

说明书

所属技术领域：

本实用新型涉及石油钻井工程技术领域，具体涉及一种具有防止牙轮脱落功能的牙轮钻头。

背景技术：

在矿用钻井特别是石油钻井过程中，牙轮钻头主要包括牙掌、牙轮、轴承装置和水嘴组，牙轮可以根据需要设置单个、两个或三个，其中以三个居多，牙掌内设置有通过长油孔连通的大、小油囊，小油囊靠近轴承装置。牙轮钻头主要是靠冲击、压挤和剪切的复合作用破碎岩石，实现钻井钻进的目的。牙轮钻头的寿命因井下工况不同而不同，钻头在使用过程中，随着钻进时间的不断增加，地层对钻头的破坏作用也就越来越大，钻进过程中发生事故的危险也相应增大。钻头的牙轮脱落是其中的一种重大事故，这是因为脱落的牙轮在井下难以打捞，而且不容易被磨掉，因此会堵塞钻井前进方向，使钻头无法继续钻进，会给工程带来巨大的损失。尤其在定向或水平井的钻井过程中，如果发生钻头牙轮脱落的情况，会给钻井工程造成更大麻烦，损失更加巨大。

在牙轮钻头上安装一种能在牙轮脱落之前实时直接向施工者发出预警信号的报警装置，以便及时采取有效措施，防止钻头牙轮脱落，就可以避免因此而引发的各种损失。在专利号为“ZL02113872.9”的专利文件中公开了这样一种结构，采用机械结构来锁定牙轮。其存在的问题是：结构复杂，需要对现有的钻头本体进行大的改动；采用机械结构来达到锁定牙轮的目的，可靠性差。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种具有防止牙轮脱落功能的牙轮钻头，以解决现有技术存在的结构复杂和可靠性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种具有防止牙轮脱落功能的牙轮钻头，包括牙掌、牙轮、轴承装置和水嘴组，牙掌内设置有大油囊和小油囊，其特殊之处在于；还包括传感器、信号线和动作组件，所述传感器是水触发器，设置于每个牙轮所对应的牙掌中的小油囊内；所述动作组件由空心堵头和空心堵头内设置的火工装置组成，空心堵头设置于能导通内外通道压力的管壁通孔内，火工装置通过信号线与传感器连接。

上述传感器和信号线对应于牙轮的数量设置多组，动作组件设置一个。多个传感器通过信号线与这一个动作组件连接，结构实现最经济。

上述空心堵头包括筒状支撑体，该筒状支撑体的两端固定设置有端盖，筒状支撑体沿管壁通孔的轴向布置。

所述端盖与筒状支撑体的联接处设置有密封圈，所述端盖的外侧设置有嵌设于筒状支撑体两端的弹簧挡圈。

上述端盖的材料为淬火高碳钢或陶瓷。使用这种类型的脆性材料，更易被炸药炸碎而不堵塞管壁通孔。

上述牙轮是三个，水嘴组中包括有中心水嘴，在中心水嘴的通孔内设置动作组件。

与现有技术相比，本实用新型根据牙轮失效的技术特点，首次采用了水触发器作为传感器来探知牙轮状态，对其失效脱落前的第一时间出现在轴承装置中的水渗入现象进行响应，所选用的传感器遇水动作，将此报警信号在第一时间传递给动作组件；同时本实用新型开创性地采用了火工方式对报警信号进行处置，在第一时间及时动作，将设置于牙掌上的管壁通孔内的空心堵头炸开，导通内外通道压力，钻井过程中的泵压发生陡降，使其上游的控制设备或施工者可以及时准确地对该信号进行判断处置，有效地防止钻头牙轮在钻井过程中的脱落。其优点是：

1、结构简单：选用部件少，安装方便，成本低。

2、准确可靠：利用火工方式直接处置，本实用新型防患于未然，在牙轮出现脱落征兆前的第一时间内进行报警并处置，准确可靠；水触发器针对性强，各种结构类型均可采用，可保证将误操作减少到最少；一旦火工装置启动，泵压将发生大幅的变化，上游控制设备或施工者对其变化的捕捉不会出现不清晰的情况，因此排除了误操作的可能。

附图说明：

图1为本实用新型动力组件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-筒状支撑体；2-端盖；3-密封圈；4-弹簧挡圈；5-火工装置；6-轴承装置；7-小油囊；8-传感器；9-信号线，10-中心水嘴，11-大油囊。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做详细说明。