[发明专利]一种动力牙轮钻头

说明书

本发明公开了一种动力牙轮钻头，牙轮内设有转子，本体上设有定子，转子和定子组成螺杆动力马达。牙轮上设有排水孔，转子和定子之间是密封腔，密封腔向上连通进水孔，向下连通排水孔。定子上设有高压孔，密封腔上方通过高压孔连通进水孔；密封腔下方通过低压孔连通排水孔。牙轮上设有牙轮水眼，排水孔连通牙轮水眼。进水孔通过侧流道连通高压孔，定子内设有中孔和底孔，中孔上端连通侧流道，下端通过底孔连通低压孔。本发明能够解决牙轮被动转速低，牙齿间岩屑不易排除和停泵时环空易沉砂埋钻具的问题，还能将转子高频振动作用到岩石上。

技术领域

本发明涉及一种钻探领域的钻头，尤其是一种牙轮可以主动转动的动力牙轮钻头，可广泛应用于钻井领域。

背景技术

牙轮钻头是在钻头旋转时，牙齿以一定速度冲击压入岩石并滑动剪切破岩。常规钻头存在的问题是：牙轮在钻头公转时只被动自转，被动转速低；牙齿间的岩屑易堆积，不及时排出时会妨碍继续破岩；喷嘴距离牙齿较远，对岩屑的清除效果差；停泵时，环空易沉砂，有埋钻具的风险。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种动力牙轮钻头，以解决牙轮被动转速低，牙齿间岩屑不易排除和停泵时环空易沉砂埋钻具的问题。

本发明的是通过以下技术方案实现的：

一种动力牙轮钻头，包括本体1和牙轮15，本体1内部设有进水孔12和喷嘴13，本体1外部设有切削齿，其中：所述牙轮15呈锥体结构，牙轮15锥面布设有牙齿，本体1下部呈内锥形腔，锥形腔的内表面间隔设置2-6个锥面，每个锥面上均与牙轮15的锥底构成旋转连接配合。

上述方案进一步包括：

所述本体1的内锥面上向内沿垂直锥面方向延伸有定子16，牙轮15内部设有转子腔，转子腔内设有转子20，转子20和定子16套接密封后组成螺杆动力马达，本体1和牙轮15通过螺杆动力马达构成旋转连接配合；转子20和定子16之间预设密封腔10，定子16内部设有连通水孔12和中孔9的侧流道2，转子20下段设有与密封腔10连通的低压孔21，牙轮15上设有连通低压孔21与牙轮15外部的排水孔22。

在牙轮15外部牙齿之间分别设有牙轮水眼23，排水孔22连通每个牙轮水眼23。

中孔9下端设有与密封腔10连通的底孔17，在中孔9的底孔17上部设有限流水眼B11。

所述侧流道2上设有限流水眼A3。

所述转子20通过万向轴19连接牙轮15，在本体1和牙轮15旋转结合部设有轴承14。

所述转子20和万向轴19之间还设有联轴器18。

本体1侧壁上设有侧孔A4和侧孔B6；所述侧孔A4与侧流道2连通，所述限流水眼A3安放在侧孔A4与侧流道2交汇处；所述侧孔B6与中孔9直通；所述侧孔A4和侧孔B6外部分别通过丝堵A5和丝堵B7封堵。

本发明的有益效果是：1.牙轮随钻头公转时，泥浆流体驱动牙轮主动自转，在钻头每转动一周，破岩次数和对岩石的削剪力都有显著增加；2.牙轮上有排水孔和水眼，近距离及时清洗牙齿间附着和井底刚破碎的岩屑；3.停泵或者低泵速情况下，转动钻头，牙轮带动内部螺杆动力马达工作，对钻头内泥浆流体产生抽吸，保持钻具水眼畅通和持续清洗井底，保持泥浆循环避免沉砂埋钻具；4.转子的高频振动通过牙轮作用到岩石上，提高破岩效率；5.本发明的牙轮内的进出流道处设有可更换的水眼，调整牙轮转速和扭矩。

附图说明

图1为本发明的动力牙轮钻头结构示意图。