本實用新型涉及石油天然氣PDC鉆頭技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ONYX360°旋轉(zhuǎn)PDC鉆頭內(nèi)外排切削齒連動裝置。

背景技術(shù)：

石油天然氣鉆井作業(yè)中，通過鉆頭磨碎地層巖石來鉆成油氣的連接通道，該通道被稱為井眼，通過井眼實現(xiàn)地面與地下油氣資源的連通，從而將地下油氣資源采出地面。其中，鉆頭是直接破碎巖石形成井眼的工具，鉆頭的性能會直接影響鉆井速度。鉆頭按結(jié)構(gòu)分為刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石鉆頭、和取心鉆頭四大類。其中，聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(Polycrystalline Diamond Compact Bits)被簡稱為PDC鉆頭，是金剛石鉆頭的一種，通過PDC鉆頭表面固定的切削齒來破碎巖石，切削齒的主要成分是聚晶金剛石復(fù)合片，因其特殊組成成分，破碎巖石效率較高，因此，PDC鉆頭具有杰出的性能和優(yōu)勢，目前，PDC鉆頭在世界油氣鉆井市場中的鉆井進(jìn)尺比例己達(dá)鉆井總進(jìn)尺的90％左右。

目前，隨著油氣資源的減少，鉆井的環(huán)境不斷惡化和鉆井深度不斷加深，隨著鉆井深度的加深，地下的巖石強(qiáng)度和研磨性也隨之增加，鉆井過程中，PDC鉆頭的切削齒磨損程度更加嚴(yán)重，破碎巖石的效率下降明顯，PDC鉆頭使用時間減少，從而降低了鉆進(jìn)速度，增加鉆井成本。隨著鉆井深度的增加和鉆井環(huán)境的惡化，對鉆頭提出了較高的要求，尤其是對使用量極大的PDC鉆頭提出了更高的要求。

史密斯鉆頭公司(Smith Bits)是國際油氣服務(wù)商斯倫貝謝公司的下屬子公司，近期研發(fā)出ONYX 360旋轉(zhuǎn)PDC切削齒，是PDC鉆頭的一種，其特點是將原來PDC鉆頭表面固定的切削齒改變?yōu)榭尚D(zhuǎn)的切削齒，此改變提高了鉆頭的使用壽命。因為在鉆井過程中，原有PDC鉆頭的切削齒是固定的，只有切削齒一部分與地層巖石接觸，磨損較嚴(yán)重。ONYX 360°旋轉(zhuǎn)PDC鉆頭的特點是其表面的切削齒在破碎巖石的同時可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，該改變使得切削齒與地層巖石接觸的部分是切削齒的周圍的全部表面，則大大降低了切削齒磨損程度。該鉆頭表面設(shè)計的切削齒有外排切削齒和內(nèi)排切削齒，設(shè)計的預(yù)想是，在鉆井過程中，內(nèi)、外排切削齒與地層巖石接觸時都隨著鉆頭的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，然而，在鉆井實際應(yīng)用過程中，外排切削齒可以轉(zhuǎn)動，內(nèi)排切削齒沒有轉(zhuǎn)動，因為內(nèi)、外切削齒都可與地層巖石接觸，外排切削齒距鉆頭中心的距離大，線速度較大，外排切削齒能旋轉(zhuǎn)，而內(nèi)排切削齒距鉆頭中心位置較近，線速度較小，不能旋轉(zhuǎn)，使得內(nèi)排切削齒磨損速度較大，使得鉆頭的使用壽命降低。同樣降低了鉆井速度。

基于以上分析，本實用新型設(shè)計了ONYX360°旋轉(zhuǎn)PDC鉆頭內(nèi)外排切削齒連動裝置，旨在通過該裝置將原來靜止的內(nèi)排切削齒由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)動狀態(tài)，提高內(nèi)排切削齒的使用壽命，達(dá)到提高鉆頭進(jìn)尺和鉆頭使用壽命的效果，實現(xiàn)提高鉆井速度和降低鉆井成本的目的。其中在鉆頭切削地層的過程中，外排切削齒在圍繞鉆頭公轉(zhuǎn)的同時圍繞傳動軸旋轉(zhuǎn)，本裝置在內(nèi)外排切削齒間添加了4類傳動齒輪，分別為外排傳動齒輪、外排中間齒輪、內(nèi)排傳動齒輪、內(nèi)排中間齒輪。外排切削齒通過傳動軸與外排傳動齒輪連接，外排傳動齒輪經(jīng)過外排中間齒輪與內(nèi)排傳動齒輪連接，內(nèi)排傳動齒輪與內(nèi)排切削齒和內(nèi)排中間齒輪同時連接，內(nèi)排中間齒輪與另一個內(nèi)排傳動齒輪連接，內(nèi)排傳動齒輪連接再與另一個內(nèi)排切削齒連接，循環(huán)內(nèi)環(huán)一周，從而實現(xiàn)內(nèi)外排切削齒的連動。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于為ONYX360°旋轉(zhuǎn)PDC鉆頭內(nèi)外排切削齒提供一種連動裝置與方法，從而使內(nèi)排切削齒在切削地層的過程中實現(xiàn)有效轉(zhuǎn)動，提高內(nèi)排切削齒的使用壽命，達(dá)到提高鉆頭進(jìn)尺和鉆頭使用壽命的效果，實現(xiàn)提高鉆井速度和降低鉆井成本。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案：

一種ONYX360°旋轉(zhuǎn)PDC鉆頭內(nèi)外排切削齒連動裝置主要由外排切削齒、傳動軸、外排傳動齒輪、外排中間齒輪、內(nèi)排傳動齒輪、內(nèi)排中間齒輪、內(nèi)排切削齒、凹槽組成；外排切削齒通過傳動軸與外排傳動齒輪連接，外排傳動齒輪經(jīng)過外排中間齒輪與內(nèi)排傳動齒輪連接，內(nèi)排傳動齒輪與內(nèi)排切削齒和內(nèi)排中間齒輪同時連接，內(nèi)排中間齒輪與另一個內(nèi)排傳動齒輪連接，內(nèi)排傳動齒輪連接再與另一個內(nèi)排切削齒連接，一直循環(huán)內(nèi)環(huán)一周，從而實現(xiàn)內(nèi)外排切削齒的連動。

其中傳動軸與所使用的齒輪均位于鉆頭內(nèi)的凹槽中，該凹槽位于鉆頭的內(nèi)部，從而能有效防止傳動軸與齒輪的磨損，以確保傳動軸及齒輪在鉆井過程中的持續(xù)旋轉(zhuǎn)。

附圖說明

附圖1為ONYX360°旋轉(zhuǎn)PDC鉆頭內(nèi)外排齒連動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為ONYX360°旋轉(zhuǎn)PDC鉆頭中內(nèi)外排齒與傳動軸連接的示意圖；

圖中標(biāo)號：1內(nèi)排切削齒，2內(nèi)排傳動齒輪、3內(nèi)排中間齒輪、4外排中間齒輪，5外排切削齒，6外排傳動齒輪，7傳動軸

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，說明本實用新型提出的具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如下：

一種ONYX360°旋轉(zhuǎn)PDC鉆頭內(nèi)外排齒連動裝置與方法，主要由外排切削齒、傳動軸、外排傳動齒輪、外排中間齒輪、內(nèi)排傳動齒輪、內(nèi)排中間齒輪、內(nèi)排切削齒、凹槽組成；外排切削齒5通過傳動軸7與外排傳動齒輪6連接，外排傳動齒輪6經(jīng)過外排中間齒輪4與內(nèi)排傳動齒輪2連接，內(nèi)排傳動齒輪2與兩個內(nèi)排切削齒1，內(nèi)排傳動齒輪2同時與內(nèi)排中間齒輪3連接，內(nèi)排中間齒輪3與另一個內(nèi)排傳動齒輪2連接，內(nèi)排傳動齒輪2連接再與另一個內(nèi)排切削齒1連接，一直循環(huán)內(nèi)環(huán)一周，從而實現(xiàn)內(nèi)外排切削齒的連動。

其中傳動軸7與外排傳動齒輪6、外排中間齒輪4、內(nèi)排傳動齒輪2、內(nèi)排中間齒輪3均位于預(yù)先設(shè)計的凹槽中，有效防止了傳動軸7與外排傳動齒輪6、外排中間齒輪4、內(nèi)排傳動齒輪2、內(nèi)排中間齒輪3的磨損。