【技术实现步骤摘要】
本技术是一种可变径pdc钻头，具体涉及一种可改变pdc钻头直径的装置，属于石油天然气钻探。
技术介绍
1、pdc钻头因其具有适应地层更宽、提升钻速更容易、脱口次数更少，坚固可靠，无滚轮掉落危险，使用寿命长等更加优越的性能优势而被广泛应用于石油天然气钻井作业中。石油天然气钻井作业过程中对砂砾层、盐膏层、不均质地层、塑性较强地层等不稳定地层钻进时，往往会遇到井眼缩径或部分垮塌，而常规pdc钻头刀翼固定，无法在缩径地层通过改变钻头直径轻松提升钻头，常常在出现钻头卡钻的现象，在很大程度上加剧了起钻难度，以至于经济投入显著增加。
2、现有的钻头变径技术中仍存在的问题包括：一是通过气压传动实现变径，变径效果不稳定；二是通过铰链机构实现变径，钻进时的强大冲击力的作用下极易损坏，从而导致钻头变径功能失效，无法实现变径目的；三是通过齿轮齿条等传动技术实现变径，其设计受钻头内部狭小空间的限制，其抗冲击的强度极难保证，很可能出现钻进过程的高强度冲击使其完全丧失变径功能。另外，现有技术还无法适时通过地上控制平台实现对钻头直径的有效控制，使得钻头变径较为困难。
3、现有技术中，公开号为cn111119741a的专利技术专利（授权日期2022年3月15日）公开了一种可变径pdc定向钻头，包括钻头体上至少沿径向设置的变径切削构件、钻头体内嵌设齿轮齿条传动机构，且齿轮齿条传动结构上套设弹性体，采用齿轮齿条式传动结构，实现了由轴向运动向径向运动的转移。公开号为cn109723385a的专利技术专利（授权日期2021年03月19日）公开了一
4、由此可见，现有技术中还未提供解决上述及相关问题的技术方案。
技术实现思路
1、本技术的目的是通过可动刀翼内侧设置的楔形t型槽及设于楔形t型槽内与导向头固定连接的楔形t型块，使楔形t型块在电机驱动单元的作用下于钻头本体轴向运动，从而带动可动刀翼于钻头本体径向伸缩，实现pdc钻头变径，为解决钻井过程中的缩径卡钻、钻头变径困难等问题，以及现有技术中变径不稳定、变径功能容易失效、变径机构容易损坏等问题，提供了一种可变径pdc钻头，避免因缩径卡钻造成的巨大经济损失。
2、本技术通过下述技术方案实现：
3、一种可变径pdc钻头，其特征在于，包括依次设置并连通形成圆柱形空腔的钻头本体、筒体和公接头以及变径机构，所述钻头本体设可动刀翼和用于安装可动刀翼的刀翼槽，所述刀翼槽内设有限定可动刀翼伸缩方向的第二导向槽，所述第二导向槽沿所述钻头本体径向贯穿至其内部，所述刀翼槽内壁上设有与所述钻头本体径向平行的第一导向槽，所述变径机构包括设于所述可动刀翼内侧的楔形t型槽、设于楔形t型槽内且楔形角度相等的楔形t型块和固定设置于所述圆柱形空腔内的电机驱动单元，所述楔形t型槽外壁上设有与所述第一导向槽配合的导向块，并通过所述第二导向槽进入所述钻头本体内，所述电机驱动单元通过其上设置的于所述钻头本体轴向运动的导向头与所述楔形t型块固定连接。
4、可选的，所述楔形角度范围为10°~26°之间。
5、可选的，所述电机驱动单元包括固定设置于所述圆柱形空腔下端的电机、设于所述钻头本体轴心线上的传动轴和导向头，所述电机通过转轴与所述传动轴一端的连接轴连接，所述导向头通过丝杠副与所述传动轴另一端连接，并随所述传动轴于所述钻头本体轴向运动。
6、可选的，所述筒体与所述公接头的连接端于周向均匀布置有至少两个沉槽，所述电机上设有与沉槽配合并固定所述电机驱动单元的固定块。
7、可选的，所述电机上还设有用于接收所述电机的控制信号的信号通道接口。
8、可选的，所述电机驱动单元还包括所述电机的供电装置。
9、可选的，所述供电装置为设有液驱叶轮的微型液力发电机，所述电机通过所述微型液力发电机上设置的电接头与之连接并通电。
10、可选的，所述电机设有防止钻井液进入的转轴胶套，所述丝杠副外设波纹密封管，所述微型液力发电机外设有防止钻井液进入的缓冲保护罩。
11、可选的，于所述钻头本体顶部设顶齿，于所述可动刀翼顶部内侧设心部齿。
12、可选的，所述刀翼槽顶部设有所述条形水孔，于所述钻头本体顶部中心位置的刀翼槽之间设有喷嘴。
13、本技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
14、（1）本技术通过在可动刀翼内侧设置楔形t型槽、在楔形t型槽内设置楔形角度相等的楔形t型块、通过与楔形t型块固定连接的导向头使楔形t型块于所述钻头本体轴向运动的电机驱动单元以及设置于刀翼槽内并沿所述钻头本体径向贯穿至其内部的第二导向槽，起到了使可动刀翼沿所述钻头本体径向伸缩的作用，从而实现钻头变径的目的；通过配合设置的导向块与第一导向槽确保变径的可稳定性；通过使钻头本体、筒体和公接头连通并形成的圆柱形空腔对变径机构形成保护罩，降低钻进时对所述变径机构的冲击力，起到保护变径机构，提升其变径稳定性的作用，从而使变径功能的有效性得到保证；设置相同楔形角度的楔形t型槽和楔形t型块接触面积更大，使变径过程中变径机构应变强度更高，足以应对外部高强度冲击，避免变径机构受到损坏，影响变径功能的有效性，起到提升变径有效性的作用，同时，还可以避免因楔形角度不同造成的卡顿现象。
15、（2）本技术通过将所述楔形角度范围为10°~26°之间，从而起到在有限空间内更佳的变径效果，使在有限突然间内设置的变径机构的应变强度更高，起到提升变径机构的稳定性的作用，避免钻进过程中变径机构受到损坏。
16、（3）本技术通过在所述圆柱形空腔下端固定设置的电机、设于所述钻头本体轴心线上的置传动轴和丝杠副使导向头于所述钻头本体轴向运动，从而带动所述楔形t型块于所述钻头本体轴向运动，所述楔形t型再带动可动刀翼于所述钻头本体径向伸缩。
17、（4）本技术通过在所述筒体与所述公接头的连接端于周向均匀布置有至少两个沉槽和在所述电机上设有与沉槽配合的固定块，使所述电机驱动单元固定于所述圆柱形空腔内，从而保证钻头变径的稳定性。
18、（5）本技术通过在所述电机上设置用于接收所述电机的控制信号的信号通道接口，并通过地面控制系统发出的控制信号控制电机正转或反转，从而带动传动轴转动和导向头于所述钻头本体轴向运动，使与导向头固定连接的楔形t型块带动刀翼于所述钻头本体的径向伸缩，从而实现pdc钻头变径的目的。
19、（6）本技术通过设置供电装置，使变径机构实现变径功能得到有效的供电支持，确保钻头变径顺利实现。
20、（7）本技术通过将供电装置设置为液驱叶轮的微型液力发电机，利用钻进液进行发电，实现了钻进过程中钻进液循环动能的再利用，避免钻井过程中的能源浪费。
21、（8）本技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可变径PDC钻头，其特征在于，包括依次设置并连通形成圆柱形空腔的钻头本体（100）、筒体（300）和公接头（400）以及变径机构，所述钻头本体（100）设可动刀翼（200）和用于安装可动刀翼（200）的刀翼槽（110），所述刀翼槽（110）内设有限定可动刀翼（200）伸缩方向的第二导向槽（113），所述第二导向槽（113）沿所述钻头本体（100）径向贯穿至其内部，所述刀翼槽（110）内壁上设有与所述钻头本体（100）径向平行的第一导向槽（111），所述变径机构包括设于所述可动刀翼（200）内侧的楔形T型槽（220）、设于楔形T型槽（220）内且楔形角度相等的楔形T型块（541）和固定设置于所述圆柱形空腔内的电机驱动单元，所述楔形T型槽（220）外壁上设有与所述第一导向槽（111）配合的导向块（210），并通过所述第二导向槽（113）进入所述钻头本体（100）内，所述电机驱动单元通过其上设置的于所述钻头本体（100）轴向运动的导向头（540）与所述楔形T型块（541）固定连接。
2.根据权利要求1所述的可变径PDC钻头，其特征在于，所述楔形角度范围为10°~26
3.根据权利要求1所述的可变径PDC钻头，其特征在于，所述电机驱动单元包括固定设置于所述圆柱形空腔下端的电机（520）、设于所述钻头本体（100）轴心线上的传动轴（530）和导向头（540），所述电机（520）通过转轴（525）与所述传动轴（530）一端的连接轴（532）连接，所述导向头（540）通过丝杠副与所述传动轴（530）另一端连接，并随所述传动轴（530）于所述钻头本体（100）轴向运动。
4.根据权利要求3所述的可变径PDC钻头，其特征在于，所述筒体（300）与所述公接头（400）的连接端于周向均匀布置有至少两个沉槽（321），所述电机（520）上设有与沉槽（321）配合的固定块（521）。
5.根据权利要求3所述的可变径PDC钻头，其特征在于，所述电机（520）上还设有用于接收所述电机（520）的控制信号的信号通道接口（523）。
6.根据权利要求3所述的可变径PDC钻头，其特征在于，所述电机驱动单元还包括所述电机（520）的供电装置。
7.根据权利要求6所述的可变径PDC钻头，其特征在于，所述供电装置为设有液驱叶轮（511）的微型液力发电机（510），所述电机（520）通过所述微型液力发电机（510）上设置的电接头（522）与之连接并通电。
8.根据权利要求7所述的可变径PDC钻头，其特征在于，所述电机（520）设有防止钻井液进入的转轴胶套（570），所述丝杠副外设波纹密封管（560），所述微型液力发电机（510）外设有防止钻井液进入的缓冲保护罩（550）。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的可变径PDC钻头，其特征在于，于所述钻头本体（100）顶部设顶齿（600），于所述可动刀翼（200）顶部内侧设心部齿（800）。
10.根据权利要求9所述的可变径PDC钻头，其特征在于，所述刀翼槽（110）顶部设有条形水孔（112），于所述钻头本体（100）顶部中心位置的刀翼槽（110）之间设有喷嘴（140）。
...【技术特征摘要】
1.一种可变径pdc钻头，其特征在于，包括依次设置并连通形成圆柱形空腔的钻头本体（100）、筒体（300）和公接头（400）以及变径机构，所述钻头本体（100）设可动刀翼（200）和用于安装可动刀翼（200）的刀翼槽（110），所述刀翼槽（110）内设有限定可动刀翼（200）伸缩方向的第二导向槽（113），所述第二导向槽（113）沿所述钻头本体（100）径向贯穿至其内部，所述刀翼槽（110）内壁上设有与所述钻头本体（100）径向平行的第一导向槽（111），所述变径机构包括设于所述可动刀翼（200）内侧的楔形t型槽（220）、设于楔形t型槽（220）内且楔形角度相等的楔形t型块（541）和固定设置于所述圆柱形空腔内的电机驱动单元，所述楔形t型槽（220）外壁上设有与所述第一导向槽（111）配合的导向块（210），并通过所述第二导向槽（113）进入所述钻头本体（100）内，所述电机驱动单元通过其上设置的于所述钻头本体（100）轴向运动的导向头（540）与所述楔形t型块（541）固定连接。
2.根据权利要求1所述的可变径pdc钻头，其特征在于，所述楔形角度范围为10°~26°之间。
3.根据权利要求1所述的可变径pdc钻头，其特征在于，所述电机驱动单元包括固定设置于所述圆柱形空腔下端的电机（520）、设于所述钻头本体（100）轴心线上的传动轴（530）和导向头（540），所述电机（520）通过转轴（525）与所述传动轴（530）一端的连接轴（532）连接，所述导向头（540）通过丝杠副与所述传动轴（530）另一端连接，并随所述传动轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：李维均，宋东东，夏宝林，高加琼，祝林，陈德航，苏婉熙，王治文，
申请(专利权)人：四川职业技术学院，
类型：新型
国别省市：
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