【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械钻具，尤其涉及一种芯部装有自适应伸缩装置的pdc钻头。
技术介绍
1、随着石油勘探开发的不断深入，浅层、易开发油气资源越来越少，在深部地层以及复杂地质条件下寻求油气资源正逐渐成为目前海陆勘探开发的重要工作。深层硬岩在钻井过程中通常表现出强度大、硬度高、研磨性强、非均质性严重和可钻性差等性质。现有破岩工具和钻井方法普遍存在钻井速度慢、钻头寿命短、钻井周期长，钻井成本高的问题，直接制约着深井、超深井钻探速度和勘探开发的整体效益。
2、pdc钻头主要用于软到中硬地层，而在硬地层中的适应性较差，容易出现崩齿、碎齿、磨损严重等情况，近年来，针对pdc钻头的切削齿、刀翼形状和结构，水力设计等方面不断改进创新，一定程度上提高了pdc钻头在硬地层中的钻进的速度，但仍难以满足高效破岩和提高转速的要求。由于钻头中心到边缘切削能力不同，钻头中心部位布齿的密度比较小，钻头中心破岩速度慢从而限制整体破岩速度。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提出一种芯部装有自适应伸缩装置的pdc钻头，旨在解决常规pdc钻头在软硬交替的复杂地层及复杂的定向井作业时适应性较差的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种芯部装有自适应伸缩装置的pdc钻头，包括：
3、钻头本体；
4、主切削结构，安装于钻头本体上，主切削结构包括钻头基体以及间隔设置于钻头基体的外周的多个第一切削齿，钻头基体的顶端面开设有容纳槽，第一切削齿用于对地层的中心外周进行破碎
5、副切削结构，插接于钻头基体内并包括破碎盘以及连接于破碎盘底部的伸缩组件，破碎盘活动嵌置于容纳槽内，伸缩组件用于驱动破碎盘在容纳槽内上下移动，破碎盘背离伸缩组件的一侧设有多个用于对地层的中心进行破碎的第二切削齿。
6、在本专利技术的实施例中，伸缩组件包括：
7、齿轮组；
8、螺杆；
9、螺帽，位于螺杆和齿轮组之间，螺帽螺纹连接于螺杆的外周，螺帽和齿轮组传动连接；
10、旋转驱动件，用于驱动齿轮组旋转。
11、在本专利技术的实施例中，伸缩组件还包括行星架，行星架和螺帽同轴布置，行星架的内周壁和螺帽的外周壁活动配合，齿轮组支撑安装于行星架上。
12、在本专利技术的实施例中，行星架包括中心本体以及设于中心本体外周的多个支撑臂，齿轮组包括：
13、内齿圈，内周壁具有第一轮齿，内齿圈嵌置于钻头基体的内壁；
14、太阳轮，外周壁具有第二轮齿；和
15、多个小齿轮，一一对应同轴安装于支撑臂上，小齿轮与内齿圈和太阳轮均啮合。
16、在本专利技术的实施例中，太阳轮、螺帽以及中心本体的中心轴线重合，中心本体的中心开设有第一贯穿孔，螺帽包括大径部和小径部，小径部插接于第一贯穿孔内，大径部插接于太阳轮内，大径部的顶端面和太阳轮的顶端面齐平。
17、在本专利技术的实施例中，太阳轮的内周壁和大径部的外周壁之间设有摩擦环。
18、在本专利技术的实施例中，容纳槽的顶端面敞口设置，容纳槽的底壁开设有供螺杆活动贯穿的第二贯穿孔，钻头基体内还设有容纳行星架的腔体，腔体和第二贯穿孔连通。
19、在本专利技术的实施例中，伸缩组件还包括密封盘以及设于密封盘上的橡胶环，密封盘设于螺帽的底部并嵌置于中心本体内。
20、在本专利技术的实施例中，螺杆包括轴向一体成型连接的光滑部和螺纹部，螺纹部的高度大于容纳槽的深度。
21、在本专利技术的实施例中，第二切削齿为锥形结构，第二切削齿的锥形端背离破碎盘延伸。
22、通过上述技术方案，本专利技术实施例所提供的芯部装有自适应伸缩装置的pdc钻头具有如下的有益效果：
23、本申请在钻头本体上设置主切削结构和副切削结构，主切削结构安装于钻头本体上，在主切削结构的钻头基体的顶端面开设容纳槽，将副切削结构设置于容纳槽内。在钻井时，主切削结构用于对地层的中心外周进行破碎，副切削结构插接于钻头基体内并包括破碎盘以及连接于破碎盘底部的伸缩组件，破碎盘活动嵌置于容纳槽内，伸缩组件用于驱动破碎盘在容纳槽内上下移动，破碎盘背离伸缩组件的一侧设有多个用于对地层的中心进行破碎的第二切削齿。在进行钻井时，首先主切削结构上的第一切削齿通过剪切破坏磨削井底，以形成凸型井底。然后本申请的副切削结构中的伸缩组件能够驱动破碎盘上下移动，进而可以使得破碎盘能够实现对不同硬度地层的自适应，从而实现高效破岩的自适应。
24、本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，所述伸缩组件包括：
3.根据权利要求2所述的芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，所述伸缩组件还包括行星架(36)，所述行星架(36)和所述螺帽(35)同轴布置，所述行星架(36)的内周壁和所述螺帽(35)的外周壁活动配合，所述齿轮组支撑安装于所述行星架(36)上。
4.根据权利要求3所述的芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，所述行星架(36)包括中心本体(361)以及设于所述中心本体(361)外周的多个支撑臂(363)，所述齿轮组包括：
5.根据权利要求4所述的芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，所述太阳轮(38)、所述螺帽(35)以及所述中心本体(361)的中心轴线重合，所述中心本体(361)的中心开设有第一贯穿孔(362)，所述螺帽(35)包括大径部和小径部，所述小径部插接于所述第一贯穿孔(362)内，所述大径部插接于所述太阳轮(38)内，所述大径部的顶端面和
6.根据权利要求5所述的芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，所述太阳轮(38)的内周壁和所述大径部的外周壁之间设有摩擦环。
7.根据权利要求3所述的芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，所述容纳槽(33)的顶端面敞口设置，所述容纳槽(33)的底壁开设有供所述螺杆(34)活动贯穿的第二贯穿孔，所述钻头基体(21)内还设有容纳所述行星架(36)的腔体，所述腔体和所述第二贯穿孔连通。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，所述伸缩组件还包括密封盘以及设于所述密封盘上的橡胶环，所述密封盘设于所述螺帽(35)的底部并嵌置于所述中心本体(361)内。
9.根据权利要求2至7中任一项所述的芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，所述螺杆(34)包括轴向一体成型连接的光滑部和螺纹部，所述螺纹部的高度大于所述容纳槽(33)的深度。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的芯部装有自适应伸缩装置的PDC钻头，其特征在于，所述第二切削齿(32)为锥形结构，所述第二切削齿(32)的锥形端背离所述破碎盘(31)延伸。
...【技术特征摘要】
1.一种芯部装有自适应伸缩装置的pdc钻头，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的芯部装有自适应伸缩装置的pdc钻头，其特征在于，所述伸缩组件包括：
3.根据权利要求2所述的芯部装有自适应伸缩装置的pdc钻头，其特征在于，所述伸缩组件还包括行星架(36)，所述行星架(36)和所述螺帽(35)同轴布置，所述行星架(36)的内周壁和所述螺帽(35)的外周壁活动配合，所述齿轮组支撑安装于所述行星架(36)上。
4.根据权利要求3所述的芯部装有自适应伸缩装置的pdc钻头，其特征在于，所述行星架(36)包括中心本体(361)以及设于所述中心本体(361)外周的多个支撑臂(363)，所述齿轮组包括：
5.根据权利要求4所述的芯部装有自适应伸缩装置的pdc钻头，其特征在于，所述太阳轮(38)、所述螺帽(35)以及所述中心本体(361)的中心轴线重合，所述中心本体(361)的中心开设有第一贯穿孔(362)，所述螺帽(35)包括大径部和小径部，所述小径部插接于所述第一贯穿孔(362)内，所述大径部插接于所述太阳轮(38)内，所述大径部的顶端面和所述太阳轮(38)的顶端面齐平。
...【专利技术属性】
技术研发人员：陈绪跃，金铭，邹蚁麒，刘楠翔，杨进，高德利，翁成开，祝铭池，李庚宸，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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