一种自适应液压可控钻头

本发明属于油气井钻井设备，具体涉及一种自适应液压可控钻头。

背景技术：

1、随着科技的发展，pdc钻头从设计技术、 材料技术和制造工艺等方面不断改进，其技术日臻完善，已成为油气钻探行业最常用的钻井工具之一。近年间，用于特殊用途的pdc钻头在不断研制开发，而且pdc切削齿的质量和类型都发生了巨大的变化。由于混合工艺与制造工艺的发展，如今pdc切削齿的质量越来越好，使钻头的抗冲蚀以及抗冲击能力都大大提高，但pdc切削齿仍为固定式结构，虽已能够用于钻硬夹层和长段的硬岩地层，但极易出现偏磨现象，使用寿命短， 因此需要频繁起下钻更换钻头， 使得钻机运行时间长、 钻井效率低、 成本高。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供了一种自适应液压可控钻头，以提高钻井效率，降低成本。

2、本发明采用的技术方案为：一种自适应液压可控钻头，自适应液压可控钻头包括钻头主体、固定pdc切削齿、合金轴套、旋转合金套、可旋转pdc切削齿、弹簧、单向阀、连接套筒和钢丝；所述可旋转pdc切削齿由旋转切削齿部、固定部和钢丝连接部组成，所述单向阀的配合杆的中部设有旋转导轨，所述旋转合金套的中间设有旋转导槽，旋转导槽的外部开有钢丝连接孔；所述合金轴套套装在钻头主体内，所述旋转合金套套装在合金轴套内，所述单向阀的旋转导轨安装在旋转合金套的旋转导槽内，所述弹簧安装于单向阀和旋转合金套之间，所述连接套筒与钻头主体螺纹连接；所述旋转切削齿部套装在固定部后与钢丝连接部螺纹连接，旋转切削齿部和固定部之间涂有润滑油，旋转切削齿部可在固定部中旋转，固定部焊接在钻头主体上，所述钢丝的一端固定在钢丝连接部上，其另一端固定在旋转合金套的钢丝连接孔上。钢丝在可旋转pdc切削齿的钢丝连接部处缠绕预定圈数后从钻头主体的钢丝输入端进入，经过钻头内部的钢丝通道后从钢丝输出端伸出，然后与旋转合金套上钢丝连接孔连接固定。通过钢丝使旋转合金套与可旋转pdc切削齿同时进行旋转运动。

3、进一步地，所述钻头主体内部设有钢丝从可旋转pdc切削齿到旋转合金套连接的通道。

4、进一步地，所述单向阀上设有能够限定其周向旋转的花键。

5、进一步地，钻头工作时钻井液通过连接套筒到达单向阀并推动单向阀向下移动进而压紧弹簧。钻头停止工作的同时停止输出钻井液，单向阀上的弹簧将单向阀推回原来位置，推回的过程中其特殊机构与旋转合金套的旋转导槽再次配合从而使旋转合金套再次顺时针旋转，从而再次带动pdc切削齿转动。

6、进一步地，单向阀上的特殊机构与旋转合金套上的旋转导槽保持配合，其形状及尺寸可根据实际情况进行调整。旋转合金套上钢丝连接孔所在圆周直径以及旋转pdc切削齿的钢丝连接部直径也可以根据需要进行调整，从而改变每次带动pdc切削齿旋转的角度。

7、进一步地，通过调整配合形式时旋转pdc切削齿在工作时与其固定部分紧密配合，保证其不会反向自转。

8、本发明的有益效果：提供了一种自适应液压可控钻头，通过对pdc钻头结构的优化设计，使其特定位置的pdc切削齿能够在启停钻时进行指定角度的旋转，从而磨损更加均匀，使得机械钻速得到明显提高，极大地缩短了钻机运行时间，提高了钻井效率，节约了施工成本。与现有技术相比，其主要优点如下：

9、1）、采用可旋转pdc切削齿，可提高单只钻头的钻井进尺和机械钻速， 减少起下钻更换钻头次数， 缩短钻机运行时间， 显著提高钻井效率；

10、2）、与自由旋转的pdc切削齿不同，通过特殊的液压机构使pdc切削齿的旋转得到控制，保证pdc切削齿上各个位置都能够参与钻进，磨损更均匀可控。

技术特征：

1.一种自适应液压可控钻头，其特征在于：自适应液压可控钻头包括钻头主体、固定pdc切削齿、合金轴套、旋转合金套、可旋转pdc切削齿、弹簧、单向阀、连接套筒和钢丝；所述可旋转pdc切削齿由旋转切削齿部、固定部和钢丝连接部组成，所述单向阀的配合杆的中部设有旋转导轨，所述旋转合金套的中间设有旋转导槽，旋转导槽的外部开有钢丝连接孔；所述合金轴套套装在钻头主体内，所述旋转合金套套装在合金轴套内，所述单向阀的旋转导轨安装在旋转合金套的旋转导槽内，所述弹簧安装于单向阀和旋转合金套之间，所述连接套筒与钻头主体螺纹连接；所述旋转切削齿部套装在固定部后与钢丝连接部螺纹连接，固定部焊接在钻头主体上，所述钢丝的一端固定在钢丝连接部上，其另一端固定在旋转合金套的钢丝连接孔上。

2.根据权利要求1所述的自适应液压可控钻头，其特征在于：所述钻头主体内部设有钢丝从可旋转pdc切削齿到旋转合金套连接的通道。

3.根据权利要求1所述的自适应液压可控钻头，其特征在于：所述单向阀上设有能够限定其周向旋转的花键。

技术总结本发明属于油气井钻井设备技术领域，具体涉及一种自适应液压可控钻头，包括钻头主体、固定PDC切削齿、合金轴套、旋转合金套、可旋转PDC切削齿、弹簧、单向阀、连接套筒和钢丝；可旋转PDC切削齿由旋转切削齿部、固定部和钢丝连接部组成，单向阀的配合杆的中部设有旋转导轨，旋转合金套的中间设有旋转导槽，旋转导槽的外部开有钢丝连接孔；合金轴套套装在钻头主体内，旋转合金套套装在合金轴套内，旋转导轨安装在旋转导槽内，连接套筒与钻头主体螺纹连接；旋转切削齿部套装在固定部后与钢丝连接部螺纹连接，固定部焊接在钻头主体上，钢丝的一端固定在钢丝连接部上，另一端固定在钢丝连接孔上。提高了钻具整体钻进效率，节约成本。技术研发人员：陈福禄,李玮,王旭,张明秀,范铖受保护的技术使用者：东北石油大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4