專利名稱：具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有防止牙輪脫落功能 的牙輪鉆頭。
背景技術(shù)：
在礦用鉆井特別是石油鉆井過(guò)程中，牙輪鉆頭主要包括牙掌、牙輪、軸承 裝置和水嘴組，牙輪可以根據(jù)需要設(shè)置單個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)，其中以三個(gè)居多， 牙掌內(nèi)設(shè)置有通過(guò)長(zhǎng)油孔連通的大、小油囊，小油囊靠近軸承裝置。牙輪鉆頭 至'要是靠沖擊、壓擠和剪切的復(fù)合作用破碎巖石，實(shí)現(xiàn)鉆井鉆進(jìn)的目的。牙輪 鉆頭的壽命因井下工況不同而不同，鉆頭在使用過(guò)程中，隨著鉆進(jìn)時(shí)間的不斷 增加，地層對(duì)鉆頭的破壞作用也就越來(lái)越大，鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生事故的危險(xiǎn)也相 應(yīng)增大。鉆頭的牙輪脫落是其中的一種重大事故，這是因?yàn)槊撀涞难垒喸诰?難以打撈，而且不容易被磨掉，因此會(huì)堵塞鉆井前進(jìn)方向，使鉆頭無(wú)法繼續(xù)鉆 進(jìn)，會(huì)給工程帶來(lái)巨大的損失。尤其在定向或水平井的鉆井過(guò)程中，如果發(fā)生 鉆*頭牙輪脫落的情況，會(huì)給鉆井工程造成更大麻煩，損失更加巨大。在牙輪鉆頭上安裝一種能在牙輪脫落之前實(shí)時(shí)直接向施工者發(fā)出預(yù)警信 號(hào)的報(bào)警裝置，以便及時(shí)采取有效措施，防止鉆頭牙輪脫落，就可以避免因此 而引發(fā)的各種損失。在專利號(hào)為"ZL02113872.9"的專利文件中公開(kāi)了這樣一 種結(jié)構(gòu)，采用機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)鎖定牙輪。其存在的問(wèn)題是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要對(duì)現(xiàn)有 的鉆頭本體迸行大的改動(dòng)；采用機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到鎖定牙輪的目的，可靠性差。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是要提供一種具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭，以解決現(xiàn) 有技術(shù)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和可靠性差的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭，包括牙掌、牙輪、軸承裝置和水嘴組，牙掌內(nèi)設(shè)置有大油囊和小油囊， 其特殊之處在于；還包括傳感器、信號(hào)線和動(dòng)作組件，所述傳感器是水觸發(fā)器， 設(shè)置于每個(gè)牙輪所對(duì)應(yīng)的牙掌中的小油囊內(nèi)；所述動(dòng)作組件由空心堵頭和空心 堵頭內(nèi)設(shè)置的火工裝置組成，空心堵頭設(shè)置于能導(dǎo)通內(nèi)外通道壓力的管壁通孔 內(nèi)，火工裝置通過(guò)信號(hào)線與傳感器連接。上述傳感器和信號(hào)線對(duì)應(yīng)于牙輪的數(shù)量設(shè)置多組，動(dòng)作組件設(shè)置一個(gè)。多 個(gè)傳感器通過(guò)信號(hào)線與這一個(gè)動(dòng)作組件連接，結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)。上述空心堵頭包括筒狀支撐體，該筒狀支撐體的兩端固定設(shè)置有端蓋，筒 狀支撐體沿管壁通孔的軸向布置。所述端蓋與筒狀支撐體的聯(lián)接處設(shè)置有密封圈，所述端蓋的外側(cè)設(shè)置有嵌 設(shè)于筒狀支撐體兩端的彈簧擋圈。上述端蓋的材料為淬火高碳鋼或陶瓷。使用這種類型的脆性材料，更易被 炸藥炸碎而不堵塞管壁通孔。上述牙輪是三個(gè)，水嘴組中包括有中心水嘴，在中心水嘴的通孔內(nèi)設(shè)置動(dòng) 作組件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明根據(jù)牙輪失效的技術(shù)特點(diǎn)，首次采用了水觸發(fā)器 作為傳感器來(lái)探知牙輪狀態(tài)，對(duì)其失效脫落前的第一時(shí)間出現(xiàn)在軸承裝置中的 水滲入現(xiàn)象進(jìn)行響應(yīng)，所選用的傳感器遇水動(dòng)作，將此報(bào)警信號(hào)在第一時(shí)間傳 遞給動(dòng)作組件；同時(shí)本發(fā)明開(kāi)創(chuàng)性地采用了火工方式對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行處置，在 第一時(shí)間及時(shí)動(dòng)作，將設(shè)置于牙掌上的管壁通孔內(nèi)的空心堵頭炸開(kāi)，導(dǎo)通內(nèi)外 通道壓力，鉆井過(guò)程中的泵壓發(fā)生陡降，使其上游的控制設(shè)備或施工者可以及 時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)該信號(hào)進(jìn)行判斷處置，有效地防止鉆頭牙輪在鉆井過(guò)程中的脫落。 其優(yōu)點(diǎn)是1、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單選用部件少，安裝方便，成本低。2、 準(zhǔn)確可靠利用火工方式直接處置，本發(fā)明防患于未然，在牙輪出現(xiàn)脫 落征兆前的第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行報(bào)警并處置，準(zhǔn)確可靠；水觸發(fā)器針對(duì)性強(qiáng)，各種結(jié)構(gòu)類型均可采用，可保證將誤操作減少到最少； 一旦火工裝置啟動(dòng)，泵壓將 發(fā)生大幅的變化，上游控制設(shè)備或施工者對(duì)其變化的捕捉不會(huì)出現(xiàn)不清晰的情 況，因此排除了誤操作的可能。


如下圖1為本發(fā)明動(dòng)力組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明如下l-筒狀支撐體；2-端蓋；3-密封圈；4-彈簧擋圈；5-火工裝置；6-軸承裝置; 7-小油囊；8-傳感器；9-信號(hào)線，10-中心水嘴，11-大油囊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1，參見(jiàn)圖1和圖2。 一種具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭，包括 牙掌、牙輪、軸承裝置6、水嘴組、傳感器8、信號(hào)線9和動(dòng)作組件，在牙掌內(nèi) 設(shè)置有大油囊11和小油囊7。本實(shí)施例為三牙輪結(jié)構(gòu)，每個(gè)牙輪所對(duì)應(yīng)的牙掌 中均設(shè)置有傳感器8，所說(shuō)的傳感器8是水觸發(fā)器，它被設(shè)置于每個(gè)牙輪所對(duì) 應(yīng)的牙掌中設(shè)置的小油囊7內(nèi)。所說(shuō)的動(dòng)作組件是一個(gè)，它由空心堵頭和空心 堵頭內(nèi)設(shè)置的火工裝置5組成，空心堵頭設(shè)置于能導(dǎo)通內(nèi)外通道壓力的管壁通 孔內(nèi)，水嘴組中的中心水嘴10的通孔就是具備能導(dǎo)通內(nèi)外通道壓力的管壁通 孔，本實(shí)施例中動(dòng)作組件就被設(shè)置于中心水嘴10的通孔內(nèi)。所說(shuō)的空心堵頭包 括筒狀支撐體1，該筒狀支撐體1的兩端通過(guò)嵌設(shè)于筒狀支撐體1兩端的彈簧 擋圈4固定設(shè)置有淬火高碳鋼制成的端蓋2，端蓋2由淬火高碳鋼制成，端蓋2 與筒狀支撐體1的聯(lián)接處設(shè)置有密封圈3，所說(shuō)的筒狀支撐體1沿中心水嘴10 的通孔的軸向布置。火工裝置5通過(guò)信號(hào)線9與三個(gè)傳感器8連接。其工作原理是在新鉆頭開(kāi)始工作時(shí)，軸承裝置6是密封的，長(zhǎng)時(shí)間工作 后，軸承裝置6磨損或工作時(shí)的高溫使其密封失效，導(dǎo)致軸承裝置6進(jìn)水，水進(jìn)入小油囊7中觸發(fā)傳感器8。所說(shuō)的傳感器8通過(guò)信號(hào) 線9發(fā)出報(bào)警信號(hào)，引爆火工裝置5，動(dòng)作組件破碎，中心水嘴10的通孔被打 通，管內(nèi)壓力陡降，泵壓也隨之迅速下降，司鉆會(huì)根據(jù)此報(bào)警信號(hào)判定軸承裝 置6已失效，立刻起出鉆頭。本實(shí)施例的好處是不必另行在牙掌的管壁上加工通孔，只需要拆除中心水 嘴10，將動(dòng)作組件設(shè)置于中心水嘴10的通孔內(nèi)即可。所說(shuō)的信號(hào)線9通過(guò)長(zhǎng) 油孔穿進(jìn)大油囊11，再穿過(guò)大油囊11與中心水嘴10的管壁上的穿線孔與動(dòng)作 組件連接。實(shí)施例2，參見(jiàn)圖3。該實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處是，所說(shuō)的動(dòng)作組件設(shè) 置于牙掌管壁徑向的管壁通孔內(nèi)，該管壁通孔可以位于任何適宜加工的位置。動(dòng)作組件密封好時(shí)，還可以設(shè)置在大油囊ll中。這是由于大油囊ll一端 的管壁較薄，而另一端為油囊蓋，在此實(shí)施爆破也可起到打通內(nèi)外通道的作用。動(dòng)作組件中空心堵頭可以有各種結(jié)構(gòu)，只要能堵住管壁上的通孔，并且內(nèi) 部空間足以放置火工裝置即可。火工裝置5有多種選擇，只要能炸開(kāi)端蓋2，打通內(nèi)外通道的裝置均可采用。本發(fā)明采用水觸發(fā)器作為傳感器，水觸發(fā)器可以有多種選擇，只要能在油 中存放，并且對(duì)水動(dòng)作的各種傳感器均可采用。例如是兩個(gè)電極上包裹氯化鈉， 氯化鈉遇水溶化而接觸發(fā)出報(bào)警信號(hào)的水觸發(fā)開(kāi)關(guān);也可以是各種査水傳感器、 油中微水傳感器、水檢出傳感器或者水檢測(cè)傳感器等。
權(quán)利要求
1、一種具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭，包括牙掌、牙輪、軸承裝置和水嘴組，牙掌內(nèi)設(shè)置有大油囊((11)和小油囊(7)，其特征在于；還包括傳感器(8)、信號(hào)線(9)和動(dòng)作組件，所述傳感器(8)是水觸發(fā)器，設(shè)置于每個(gè)牙輪所對(duì)應(yīng)的牙掌中的小油囊(7)內(nèi)；所述動(dòng)作組件由空心堵頭和空心堵頭內(nèi)設(shè)置的火工裝置(5)組成，空心堵頭設(shè)置于能導(dǎo)通內(nèi)外通道壓力的管壁通孔內(nèi)，火工裝置(5)通過(guò)信號(hào)線(9)與傳感器(8)連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭，其特征在于: 所述傳感器(8)和信號(hào)線(9)對(duì)應(yīng)于牙輪的數(shù)量設(shè)置多組，動(dòng)作組件設(shè)置一個(gè)o
3、 如權(quán)利要求1或2所述的具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭，其特征在 于所述空心堵頭包括筒狀支撐體(1)，該筒狀支撐體(1)的兩端固定設(shè)置有 端蓋(2)，筒狀支撐體(1)沿管壁通孔的軸向布置。
4、 如權(quán)利要求3所述的具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭，其特征在于 所述端蓋(2)與筒狀支撐體(1)的聯(lián)接處設(shè)置有密封圈(3)，所述端蓋(2) 的外側(cè)設(shè)置有嵌設(shè)于筒狀支撐體(1)兩端的彈簧擋圈(4)。
5、 如權(quán)利要求4所述的具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭，其特征在于 所述端蓋(2)的材料為淬火高碳鋼或陶瓷。
6、 如權(quán)利要求4所述的具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭，其特征在于 所述牙輪是三個(gè)，水嘴組中包括有中心水嘴((10)，在中心水嘴(10)的通孔 內(nèi)設(shè)置動(dòng)作組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭。本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和可靠性差的問(wèn)題，提供的技術(shù)方案是包括牙掌、牙輪、軸承裝置、水嘴組、傳感器、信號(hào)線和動(dòng)作組件，牙掌內(nèi)設(shè)置有大油囊和小油囊，所述傳感器是水觸發(fā)器，設(shè)置于每個(gè)牙掌中的小油囊內(nèi)；動(dòng)作組件由空心堵頭和空心堵頭內(nèi)設(shè)置的火工裝置組成，空心堵頭設(shè)置于能導(dǎo)通內(nèi)外通道壓力的管壁通孔內(nèi)，火工裝置通過(guò)信號(hào)線與傳感器連接。本發(fā)明根據(jù)牙輪在失效脫落前第一時(shí)間出現(xiàn)在軸承裝置中的水滲入現(xiàn)象進(jìn)行響應(yīng)，并將報(bào)警信號(hào)傳遞給動(dòng)作組件中的火工裝置，將空心堵頭炸開(kāi)使泵壓陡降，上游進(jìn)行判斷處置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B10/08GK101333910SQ20081001829
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者宇 王 申請(qǐng)人:宇 王