一种切深自调节PDC钻头制造技术

本实用新型专利技术提供了一种切深自调节PDC钻头，提高PDC钻头对各种不同软、硬地层的适应性，提高钻头的进尺和机械钻速，降低钻井成本。切深自调节机构安装在PDC钻头内部，末端的齿柱裸露在钻头外侧，可以根据外界压力的变化自动伸出或回缩。当钻头稳定钻进时，齿柱回缩，实现较大的切削深度，提高钻井速度；当钻头钻进不稳定受到瞬间冲击载荷时，齿柱迅速弹出，抵抗外界的冲击力，以保护PDC钻头切削齿。实现增减压功能的两个活塞及活塞缸的尺寸可以根据需要适当放大或缩小，以实现不同钻井环境下增加压力的倍率调节。增减压部分的连接管路可以根据钻头内部结构不同适当改变具体结构，以实现自调节元件在钻头内部的灵活安装配置。现自调节元件在钻头内部的灵活安装配置。现自调节元件在钻头内部的灵活安装配置。

【技术实现步骤摘要】
一种切深自调节PDC钻头


[0001]本技术涉及石油天然气钻井、地质钻探领域使用的钻头，具体是一种切深自调节PDC钻头。

技术介绍

[0002]PDC钻头在石油天然气钻井、地质钻探领域得到了广泛的应用，但是仍然存在进尺低、机械钻速慢、钻头磨损严重等问题。切削深度控制技术作为保护PDC钻头、提高钻头寿命的传统手段，早已得到应用，但目前的切削深度控制技术局限于常规的固定式的结构，如混合切削结构、双排齿结构等，或者控制切削齿的出露高度，但运用这些固定式的切削深度控制技术，PDC钻头虽然寿命得到一定程度的提高，但是在可钻性好、钻速快的地层会限制PDC钻头的机械钻速。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种切深自调节PDC钻头。
[0004]其技术方案如下：
[0005]一种切深自调节PDC钻头，包括由切削齿、钻头本体组成的PDC钻头，所述钻头本体上开设有切深自调节机构安装孔，所述安装孔内嵌装有切深自调节机构，所述切深自调节机构上端向所述钻头本体的中心线方向倾斜，所述切深自调节机构的上端高于所述切削齿。
[0006]进一步的，所述切深自调节机构包括增减压机构和自调节机构，所述增减压机构上端设有齿柱，所述增减压机构通过传动活塞杆与所述自调节机构连接。
[0007]所述增减压机构包括：
[0008]一级活塞机构，所述一级活塞机构由一级活塞和一级缸体组成，所述一级活塞与一级缸体底部之间形成一级液压腔，所述一级活塞的上端面上设有齿柱，所述齿柱高于所述切削齿；
[0009]二级活塞机构，所述二级活塞机构由二级活塞和二级缸体组成，二级活塞与二级缸体底部之间形成二级液压腔，所述一级液压腔通过连接管路与二级液压腔连通，所述一级缸体的直径大于所述二级缸体；
[0010]所述一级液压腔和二级液压腔内填充有液压介质。
[0011]所述自调节机构包括自调节活塞、自调节缸体和复位弹簧：
[0012]所述自调节缸体由上缸盖、缸体、下缸盖组成；
[0013]所述自调节活塞的上端与传动活塞杆连接，所述传动活塞杆穿过上缸盖与所述二级活塞的下端连接，所述自调节活塞的下端连接有配压杆，所述配压杆穿过下缸盖伸出到自调节缸体外部，所述自调节活塞的上端面、上缸盖和传动活塞杆构成上液压腔，所述自调节活塞的下端面、下缸盖和配压杆构成下液压腔，所述上液压腔和下液压腔内填充有液压介质；
[0014]所述复位弹簧支撑于所述自调节活塞的下端面和下缸盖之间；
[0015]所述传动活塞杆与上缸盖、配压杆与下缸盖之间均为滑动密封配合；
[0016]进一步的，所述自调节活塞内部开设有自调节流道，所述自调节流道连通所述上液压腔和下液压腔，所述自调节流道内设有流量控制机构；
[0017]所述流量控制机构用于控制上液压腔和下液压腔之间液压介质的流量，所述液压介质自上液压腔流向下液压腔时的流量大于自下液压腔流向上液压腔的流量。
[0018]进一步的，所述流量控制机构包括：
[0019]自调节流道，所述自调节流道上端连通上液压腔，所述自调节流道下端设有容纳腔，所述容纳腔为圆柱形空腔，所述容纳腔上端设有限位环台，所述容纳腔的下端设有多个进出口与下液压腔连通；
[0020]阀球，所述阀球位于所述限位环台和所述多个进出口之间，所述阀球的直径大于所述限位环台的内径和所述多个进出口的直径，所述阀球与所述限位环台的内径之间留有流动间隙。
[0021]所述自调节流道的上端设有多个进出口与所述上液压腔连通。
[0022]所述复位弹簧套设于配压杆。
[0023]所述容纳腔的直径大于自调节流道。
[0024]进一步的，所述一级活塞与一级缸体之间、二级活塞与二级缸体之间、传动活塞杆与上缸盖之间、配压杆与下缸盖之间设有密封圈。
[0025]进一步的，所述PDC钻头为全面钻进胎体PDC钻头或全面钻进钢体PDC钻头。
[0026]本技术的有益效果是：
[0027]本技术通过在PDC钻头上倾斜设置切深自调节机构，实现切削深度自调节，提高PDC钻头对各种不同软、硬地层的适应性，提高钻头的进尺和机械钻速，降低钻井成本的技术效果。
[0028]本技术通过设置有多级活塞机构的增减压机构，实现对复位弹簧力度的放大，提高齿柱弹出时的速度，能够更有效的保护PDC钻头的切削齿。
[0029]本技术通过设置有配压杆的自调节机构，平衡自调节机构中上下液压腔的压力，能够降低复位弹簧的复位阻力，进一步提高齿柱弹出速度，保护切削齿。
[0030]本技术通过在自调节机构中设置流量控制机构，实现齿柱的高速弹出和缓慢缩回，进一步在软硬地层、软硬混合地层中提高齿柱对PDC钻头切削齿的保护作用，最大化提升保护效果。
附图说明
[0031]图1为本技术结构示意图；
[0032]图2为本技术俯视结构示意图；
[0033]图3为本技术剖视结构示意图；
[0034]图4为切深自调节机构结构示意图；
[0035]图5为实施例三自调节活塞立体结构示意图；
[0036]图6为实施例三自调节活塞主视结构示意图；
[0037]图7为图6中A
‑
A剖视结构示意图；
[0038]图8为实施例四自调节活塞结构示意图；
[0039]图中：1、切深自调节机构，2、切削齿，3、钻头本体，4、齿柱，51、一级活塞，52、一级缸体，53、一级液压腔，6、连接管路，71、二级活塞，72、二级缸体，73、二级液压腔，8、传动活塞杆，91、自调节活塞，92、自调节缸体，931、上液压腔，932、下液压腔，10、阀球，111、自调节流道，112、容纳腔，12、复位弹簧，13、密封圈，14、配压杆。
具体实施方式
[0040]为使本技术实施例的目的、技术方案更加清楚，下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，功能相同的元件只出现一次标号，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0041]实施例一：
[0042]请参阅附图1，一种切深自调节PDC钻头，包括由切削齿2、钻头本体3组成的PDC钻头。
[0043]所述钻头本体3上开设有切深自调节机构1安装孔，安装孔内开设有内螺纹，切深自调节机构1外部加工有外螺纹，通过螺纹连接嵌装于安装孔内固定。
[0044]请参阅图2，在所述钻头本体3上开设多个安装孔，可以装设多个切深自调节机构1，所述切深自调节机构1通过安装孔，安装在PDC钻头刀翼内部、切削齿2后方。
[0045]请参阅图3，所述切深自调节机构1上端向所述钻头本体3的中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种切深自调节PDC钻头，包括由切削齿、钻头本体组成的PDC钻头，其特征在于，所述钻头本体上开设有切深自调节机构安装孔，所述安装孔内嵌装有切深自调节机构，所述切深自调节机构上端向所述钻头本体的中心线方向倾斜，所述切深自调节机构的上端高于所述切削齿。2.根据权利要求1所述的一种切深自调节PDC钻头，其特征在于，所述切深自调节机构包括增减压机构和自调节机构，所述增减压机构上端设有齿柱，所述增减压机构通过传动活塞杆与所述自调节机构连接。3.根据权利要求2所述的一种切深自调节PDC钻头，其特征在于，所述增减压机构包括：一级活塞机构，所述一级活塞机构由一级活塞和一级缸体组成，所述一级活塞与一级缸体底部之间形成一级液压腔，所述一级活塞的上端面上设有齿柱，所述齿柱高于所述切削齿；二级活塞机构，所述二级活塞机构由二级活塞和二级缸体组成，二级活塞与二级缸体底部之间形成二级液压腔，所述一级液压腔通过连接管路与二级液压腔连通，所述一级缸体的直径大于所述二级缸体；所述一级液压腔和二级液压腔内填充有液压介质。4.根据权利要求3所述的一种切深自调节PDC钻头，其特征在于，所述自调节机构包括自调节活塞、自调节缸体和复位弹簧：所述自调节缸体由上缸盖、缸体、下缸盖组成；所述自调节活塞的上端与传动活塞杆连接，所述传动活塞杆穿过上缸盖与所述二级活塞的下端连接，所述自调节活塞的下端连接有配压杆，所述配压杆穿过下缸盖伸出到自调节缸体外部，所述自调节活塞的上端面、上缸盖和传动活塞杆构成上液压腔，所述自调节活塞的下端面、下缸盖和配压杆构成下液压腔，所述上液压腔和下液压腔内填充有液压介质；所述复...

【专利技术属性】
技术研发人员：张栋，田京燕，徐玉超，于建宾，关舒伟，陈曦，张坤，孙骏，汪为涛，王明瑞，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：