[实用新型]可变牙轮钻头

说明书

本实用新型涉及一种石油钻井所用的可变牙轮钻头。

在石油钻井勘探作业中，钻头是必不可少的钻探工具。现在通常使用的牙轮钻头，一般由牙掌、牙轮、轴承、储油密封装置和喷嘴装置等20多种零件组成。因为这种牙轮钻头的钻头与钻铤之间是以螺纹形式连接的，所以其不足之处在于当需要更换钻头时，必须将井下的所有钻杆柱都取出来，才能将位于井底的钻头取到地面来进行更换。特别是在深井和超深井的情况下，随着钻井深度的增加，更换钻头起下钻的次数就愈加频繁，而每次起下钻都要花费大量的时间、大量的人力和物力，加大了设备的磨损，增加了钻井的成本。

本实用新型的任务是提供一种新型的可变牙轮钻头，使之能够在井底直接更换钻头，而不需要将钻杆柱全部从井中取出来，不需要进行起下钻作业，具有大大缩短钻井时间，减少设备损耗，节约大量的人力和物力，降低钻井成本的特点。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：在钻头的结构中，设置有连杆，连杆的一端与牙掌相铰接，另一端与液压装置的液压塞柱相铰接；边牙轮安装在牙掌上，另有一顶牙轮安装在液压装置的液压塞柱的底部；液压装置的上端接有承载液压管，下端的液压塞柱与连杆的一端相铰接；在钻头的上部还设开有三个楔形槽，并在楔形槽内装有滚子和弹簧；在楔形槽下方的钻头体的外侧开有滑块槽，滑块槽内装有定位滑块，并在牙掌的外侧表面装有弹簧圈。

本实用新型所述的可变牙轮钻头，与现有的牙轮钻头相比，其边牙轮可以张开和收缩；张开时，钻头的最大外径达到钻井所需的钻头外径尺寸；收缩时，钻头的最大外径小于钻杆柱内径，因而从钻杆柱中能将钻头从井底提升到地面，或从地面下降到井底，从而实现在井底更换钻头的目的，具有缩短钻井时间，减少设备损耗，节约人力和物力，降低钻井成本的优点。

图1为本实用新型的剖面示意图

图2为本实用新型边牙轮张开时状态的示意图。

图3为本实用新型的单向离合器的剖面示意图。

图4为本实用新型的定位装置的剖面示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：在图中，边牙轮(9)安装在牙掌(7)上，顶牙轮(11)安装在液压装置(5)的液压塞柱(6)的底部；连杆(8)的一端铰接在液压塞柱(6)上，液压装置的上端装有承载液压管(2)。在钻头上部开有滑块槽，定位滑块(4)位于滑块槽内。钻头下降到井底时，边牙轮为收缩状态，钻头的最大外径小于钻杆柱的内径，靠钻头的重力作用，钻头从钻杆柱中下降到井底，下降到定位短节头(1)处时，由于定位短接头的下端有一定位卡口，钻头中的定位滑块在弹簧的作用下，便卡在定位卡口内，从而将钻头固定在定位短接头上。在定位滑块的上部开有三个楔形槽(12)，槽道内装有滚子(13)和弹簧，组成单向离合器(3)。工作状态时，钻杆柱顺时针旋转，滚子(13)因摩擦力的作用被紧卡在楔形槽壁与定位短节头之间，从而使得钻头与钻杆柱连为一体。而由承载液压管传来的油压，使液压装置(5)的液压塞柱(6)向下运动，从而推动连杆(8)，使牙掌向外张开，从而使得边牙轮(9)向外张开达到钻井所需的钻头外径尺寸。更换钻头时，转盘带动钻杆柱逆时针旋转，摩擦力使得滚子退出楔形槽的狭窄部分，使钻头与定位短接头松开，解除地面传来的油压，在弹簧(10)的作用下，钻头的边牙轮由张开状态恢复到收缩的状态，其最大外径尺寸小于钻杆柱内径。由于定位短接头内表面的曲线设计，定位滑块向上能顺利地从定位短接头中滑出，通过地面的提升装置和承载液压管，可将钻头提升到地面，从而实现在井底更换钻头的目的。