[發明專利]具有防止牙輪脫落功能的牙輪鉆頭

無效

• 申請號: 200810018294.5
• 申請日: 2008-05-26
• 公開（公告）號: CN101333910A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 王宇
• 申請（專利權）人: 王宇
• 主分類號: E21B10/08
• 分類號: E21B10/08
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司
• 代理人: 黃秦芳

所屬技術領域：?

本發明涉及石油鉆井工程技術領域，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：

在礦用鉆井特別是石油鉆井過程中，牙輪鉆頭主要包括牙掌、牙輪、軸承裝置和水嘴組，牙輪可以根據需要設置單個、兩個或三個，其中以三個居多，牙掌內設置有通過長油孔連通的大、小油囊，小油囊靠近軸承裝置。牙輪鉆頭主要是靠沖擊、壓擠和剪切的復合作用破碎巖石，實現鉆井鉆進的目的。牙輪鉆頭的壽命因井下工況不同而不同，鉆頭在使用過程中，隨著鉆進時間的不斷增加，地層對鉆頭的破壞作用也就越來越大，鉆進過程中發生事故的危險也相應增大。鉆頭的牙輪脫落是其中的一種重大事故，這是因為脫落的牙輪在井下難以打撈，而且不容易被磨掉，因此會堵塞鉆井前進方向，使鉆頭無法繼續鉆進，會給工程帶來巨大的損失。尤其在定向或水平井的鉆井過程中，如果發生鉆頭牙輪脫落的情況，會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時直接向施工者發出預警信號的報警裝置，以便及時采取有效措施，防止鉆頭牙輪脫落，就可以避免因此而引發的各種損失。在專利號為“ZL02113872.9”的專利文件中公開了這樣一種結構，采用機械結構來鎖定牙輪。其存在的問題是：結構復雜，需要對現有的鉆頭本體進行大的改動；采用機械結構來達到鎖定牙輪的目的，可靠性差。?

發明內容

本發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，以解決現有技術存在的結構復雜和可靠性差的問題。?

為實現上述目的，本發明的技術方案是：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，牙掌內設置有大油囊和小油囊，其特殊之處在于；還包括傳感器、信號線和動作組件，所述傳感器是水觸發器，設置于每個牙輪所對應的牙掌中的小油囊內；所述動作組件由空心堵頭和空心堵頭內設置的火工裝置組成，空心堵頭設置于能導通內外通道壓力的管壁通孔內，火工裝置通過信號線與傳感器連接。?

上述傳感器和信號線對應于牙輪的數量設置多組，動作組件設置一個。多個傳感器通過信號線與這一個動作組件連接，結構實現最經濟。?

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接處設置有密封圈，所述端蓋的外側設置有嵌設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，水嘴組中包括有中心水嘴，在中心水嘴的通孔內設置動作組件。?

與現有技術相比，本發明根據牙輪失效的技術特點，首次采用了水觸發器作為傳感器來探知牙輪狀態，對其失效脫落前的第一時間出現在軸承裝置中的水滲入現象進行響應，所選用的傳感器遇水動作，將此報警信號在第一時間傳遞給動作組件；同時本發明開創性地采用了火工方式對報警信號進行處置，在第一時間及時動作，將設置于牙掌上的管壁通孔內的空心堵頭炸開，導通內外通道壓力，鉆井過程中的泵壓發生陡降，使其上游的控制設備或施工者可以及時準確地對該信號進行判斷處置，有效地防止鉆頭牙輪在鉆井過程中的脫落。其優點是：?

1、結構簡單：選用部件少，安裝方便，成本低。?

2、準確可靠：利用火工方式直接處置，本發明防患于未然，在牙輪出現脫落征兆前的第一時間內進行報警并處置，準確可靠；水觸發器針對性強，各種?結構類型均可采用，可保證將誤操作減少到最少；一旦火工裝置啟動，泵壓將發生大幅的變化，上游控制設備或施工者對其變化的捕捉不會出現不清晰的情況，因此排除了誤操作的可能。?

附圖說明如下：?

圖1為本發明動力組件的結構示意圖；?

圖2為本發明實施例1的結構示意圖；?

圖3為本發明實施例2的結構示意圖。?

附圖標記說明如下：?

1-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-信號線，10-中心水嘴，11-大油囊。?

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明做詳細說明。?