紧固式PDC钻头机构及破岩钻具总成制造技术

本申请提供了一种紧固式PDC钻头机构及破岩钻具总成，其中的紧固式PDC钻头机构包括钻头本体、内腔、两个穿孔、触发件和滑动件；钻头本体的两端分别连接有齿部和螺杆；每个穿孔内均滑动连接有止动臂；触发件连接有直线驱动构件；滑动件的上端面采用适于供触发件抵接的倾斜面。破岩钻具总成包括PDC钻头机构，以及开设有螺纹槽的钻杆。使用时，先将螺杆旋入钻杆的螺纹槽内，随后通过触发件抵接滑动件的倾斜面，使滑动件向下滑动，将两个止动臂均驱动至外放状态，令其能够抵接在螺纹槽的内壁上。本申请提供的紧固式PDC钻头机构及破岩钻具总成，可以在螺纹连接的基础上，通过止动臂与螺纹槽内壁的抵接，加强钻头本体和钻杆之间的连接强度。接强度。接强度。

【技术实现步骤摘要】
紧固式PDC钻头机构及破岩钻具总成


[0001]本申请属于油气钻井
，具体涉及一种紧固式PDC钻头机构及破岩钻具总成。

技术介绍

[0002]PDC(Polycrystalline Diamond Compact)钻头，又称聚晶金刚石复合片钻头，是广泛应用于石油和天然气钻井领域的一种破岩工具，具体的：在需要对井下岩石进行破除时，PDC钻头进入井下，使钻头的齿部接触破岩面；随后，钻头在钻杆的带动下旋转，从而实现其垂直于破岩面的钻进。
[0003]现有的钻头和钻杆主要通过螺纹结构实现连接，具体是在钻头的末端加装螺杆，并在钻头的连接端开设以供螺杆螺纹连接的螺纹槽，通过将螺杆拧入螺纹槽的方式，实现钻头和钻杆的连接。
[0004]专利技术人发现，在采用上述螺纹结构进行钻头的连接时，受到螺纹结构本身限制，钻头与钻杆之间容易发生松动；并且，由于钻头进行的是高激振作业，因此钻头的外螺纹和钻杆螺纹槽的内螺纹均容易发生损伤，造成PDC钻头连接不紧固的技术缺陷。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种紧固式PDC钻头机构及破岩钻具总成，旨在确保钻头与钻杆之间可以紧固连接，避免因螺纹结构本身限制、高激振损伤的原因，导致PDC钻头连接不紧固的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：
[0007]提供一种紧固式PDC钻头机构，包括两端分别具有齿部和螺杆的钻头本体；定义所述钻头本体的轴向为上下方向；其中，所述齿部位于所述钻头本体的上端；所述螺杆位于所述钻头本体的下端，并与所述钻头本体的下端面同轴连接；所述紧固式PDC钻头机构还包括：
[0008]内腔，开设于所述钻头本体内，且所述内腔的下端延伸至所述螺杆内；
[0009]两个穿孔，均沿所述螺杆的径向开设在所述螺杆上，且均与所述内腔连通；每个所述穿孔的内部均滑动连接有止动臂；所述止动臂具有一端处于所述穿孔内、另一端处于所述内腔中的内收状态，还具有一端伸出所述穿孔、另一端处于所述内腔中的外放状态；
[0010]触发件，沿所述钻头本体的径向滑动设置在所述内腔中，连接有用于带动自身移动的直线驱动构件；以及
[0011]滑动件，沿上下方向滑动连接在所述内腔中，具有与所述内腔上端面相接的第一移动位，以及向下移动至与所述内腔下端面相接的第二移动位；并且在所述滑动件处于所述第一移动位时，所述滑动件的上端与所述触发件处于与所述钻头本体的径向平行的轴线上；所述滑动件的上端面采用自上至下朝向所述触发件倾斜的倾斜面；
[0012]其中，通过所述直线驱动构件能够带动所述触发件朝向所述倾斜面移动，以使所
述滑动件自所述第一移动位移动至所述第二移动位；在所述滑动件自所述第一移动位移动至所述第二移动位的过程中，所述滑动件的下端适于通过处于所述内收状态的两个所述止动臂之间，并将两个所述止动臂自所述内收状态移动至所述外放状态；在所述止动臂处于所述外放状态时，所述止动臂用于抵接钻杆上螺纹槽的内壁，以限制所述螺杆相对于所述螺纹槽移动。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述直线驱动构件包括：
[0014]固定螺母，固定连接在所述钻头本体的外壁上，其轴向与所述触发件的滑动方向平行；以及
[0015]平动杆，与所述固定螺母螺纹连接，其一端适于贯通所述钻头本体并插入所述内腔；并且，所述平动杆的插入端与所述触发件转动连接；
[0016]其中，相对于所述固定螺母转动所述平动杆，能够使所述平动杆沿自身轴向移动，并带动所述触发件同步移动。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述平动杆背向所述内腔的一端开设有容纳槽；所述平动杆和所述固定螺母之间具有锁紧结构，所述锁紧构件包括：
[0018]锁紧盖，适于扣合在所述固定螺母的外周，内周壁与所述固定螺母的外周壁相适配；
[0019]棱柱，沿所述容纳槽的轴向滑动插接在所述容纳槽内，且与所述锁紧盖的内底壁同轴固定连接；以及
[0020]第一弹簧，设置在所述容纳槽内，其两端分别与所述棱柱的插入端和所述容纳槽的槽底相连，用于拉动所述棱柱朝向所述容纳槽的槽底移动，并使所述锁紧盖扣合在所述固定螺母的外周；
[0021]其中，所述棱柱的插入端一体连接有向外延伸的限位盘，所述容纳槽的开口处一体连接有向内延伸、用于抵接所述限位盘的防脱环；并且，所述防脱环采用与所述棱柱相适配的环孔结构，以限制所述棱柱相对于所述防脱环转动。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述滑动件上连接有沿水平方向向外延伸的第一凸起部，所述内腔的内壁上开设有适于供所述第一凸起部嵌入、沿上下方向延伸的条形槽；
[0023]并且，所述条形槽内还具有第二弹簧，所述第二弹簧的轴向与上下方向平行，且其两端分别与所述第一凸起部和所述条形槽的上端壁相连；
[0024]在所述滑动件处于所述第一移动位时，所述第二弹簧处于正常状态；
[0025]在所述滑动件处于所述第二移动位时，所述第二弹簧处于弹性拉伸状态。
[0026]在一种可能的实现方式中，定义所述止动臂适于插入所述内腔的一端为其内端；在两个所述止动臂均处于所述内收状态时，两个所述止动臂的内端相接；
[0027]并且，其中一个所述止动臂的内端连接有金属件，另一个所述止动臂的内端连接有适于与所述金属件产生磁吸效果的磁力件。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述滑动件的下端采用锥形结构，所述止动臂内端面的上边缘采用适于供所述锥形结构插入的倒角结构。
[0029]在一种可能的实现方式中，所述内腔的内底面开设有适于与所述滑动件的下端相适配的角型槽，所述触发件的下端面具有适于与所述滑动件的倾斜面贴合的斜面结构；
[0030]在所述滑动件处于所述第二移动位时，所述触发件的斜面结构与所述滑动件的倾
斜面贴合，所述滑动件的下端嵌入所述角型槽内。
[0031]在一种可能的实现方式中，每个止动臂上均连接有沿垂直于自身滑动方向向外延伸的第二凸起部，且对应的所述穿孔的内壁上具有适于供所述第二凸起部嵌入的导向槽。
[0032]本申请实施例中，首先将两个止动臂调整为内收状态，然后通过螺杆与钻杆上螺纹槽配合拧紧，实现钻头本体与钻杆的初步连接；随后，通过直线驱动构件带动触发件移动，并使其抵接滑动件的倾斜面，从而驱动滑动件向下移动；在滑动件向下移动的过程中，滑动件的下端分离两个止动臂，使两个止动臂背向移动至外放状态，从而抵接在螺杆上螺纹槽的内壁上。
[0033]在钻头本体发生相对于钻杆沿上下方向移动的趋势时，止动臂和螺纹槽内壁的抵接能够有效抵消掉部分作用力，从而起到加强钻头和钻杆连接强度的技术目的。
[0034]本实施例提供的紧固式PDC钻头机构，与现有技术相比，可以在螺纹连接的基础上，通过止动臂与螺纹槽内壁的抵接，加强钻头本体和钻杆之间的连接强度。
[0035]本申请采用的技术方案还提供了一种破岩钻具总成，包括：
[0036]前述任一项所提出的紧固式P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.紧固式PDC钻头机构，包括两端分别具有齿部和螺杆的钻头本体；定义所述钻头本体的轴向为上下方向；其中，所述齿部位于所述钻头本体的上端；所述螺杆位于所述钻头本体的下端，并与所述钻头本体的下端面同轴连接；其特征在于，所述紧固式PDC钻头机构还包括：内腔，开设于所述钻头本体内，且所述内腔的下端延伸至所述螺杆内；两个穿孔，均沿所述螺杆的径向开设在所述螺杆上，且均与所述内腔连通；每个所述穿孔的内部均滑动连接有止动臂；所述止动臂具有一端处于所述穿孔内、另一端处于所述内腔中的内收状态，还具有一端伸出所述穿孔、另一端处于所述内腔中的外放状态；触发件，沿所述钻头本体的径向滑动设置在所述内腔中，连接有用于带动自身移动的直线驱动构件；以及滑动件，沿上下方向滑动连接在所述内腔中，具有与所述内腔上端面相接的第一移动位，以及向下移动至与所述内腔下端面相接的第二移动位；并且在所述滑动件处于所述第一移动位时，所述滑动件的上端与所述触发件处于与所述钻头本体的径向平行的轴线上；所述滑动件的上端面采用自上至下朝向所述触发件倾斜的倾斜面；其中，通过所述直线驱动构件能够带动所述触发件朝向所述倾斜面移动，以使所述滑动件自所述第一移动位移动至所述第二移动位；在所述滑动件自所述第一移动位移动至所述第二移动位的过程中，所述滑动件的下端适于通过处于所述内收状态的两个所述止动臂之间，并将两个所述止动臂自所述内收状态移动至所述外放状态；在所述止动臂处于所述外放状态时，所述止动臂用于抵接钻杆上螺纹槽的内壁，以限制所述螺杆相对于所述螺纹槽移动。2.如权利要求1所述的紧固式PDC钻头机构，其特征在于，所述直线驱动构件包括：固定螺母，固定连接在所述钻头本体的外壁上，其轴向与所述触发件的滑动方向平行；以及平动杆，与所述固定螺母螺纹连接，其一端适于贯通所述钻头本体并插入所述内腔；并且，所述平动杆的插入端与所述触发件转动连接；其中，相对于所述固定螺母转动所述平动杆，能够使所述平动杆沿自身轴向移动，并带动所述触发件同步移动。3.如权利要求2所述的紧固式PDC钻头机构，其特征在于，所述平动杆背向所述内腔的一端开设有容纳槽；所述平动杆和所述固定螺母之间具有锁紧结构，所述锁紧构件包括：锁紧盖，适于扣合在所述固定螺母的外周，内周壁与所述固定螺母的外周壁相适配；棱柱，沿所述容纳槽的轴向滑动插接在所述容纳槽内，且与所述锁紧盖的内底壁同轴固定连接；以及第一弹簧，设置在所述容纳槽内，其两端分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占奎，曹江龙，
申请(专利权)人：沧州格锐特钻头有限公司，
类型：发明
国别省市：