利用冲击作用提高破岩效率的新型PDC钻头

摘要

本发明公开一种用于石油天然气钻探工程、矿山开采、地质钻探、建筑工程、隧道工程、盾构及非开挖等技术设备领域，涉及利用冲击作用提高破岩效率的新型PDC钻头，解决了在钻进软硬交错地层时产生的泥包或者粘滑现象，以及破岩速率和寿命低等一些缺陷。其技术方案是：叶片轴安装在钻头端口处，下端进入壳体通过联轴器与同传动比传动器连接，同传动比传动器再与减速器连接，输出端通过磁力耦合器与传动轴连接，传动轴通过平键与凸轮圆盘连接，连杆机构接入凸轮圆盘，下端通过球铰链与中心齿连接。本发明可以使中心齿产生纵向位移变化，改变心部的吃入量，提高钻头在软硬地层中的破岩速率和减少泥包、粘滑等现象，进而降低钻井成本。

主权项

利用冲击作用提高破岩效率的新型PDC钻头，由钻头基体(1)和内部传动装置组成，其中钻头基体由胎体、冠部结构(15)、主刀翼活动的中心齿(14)、内部壳体(12)和减震器(13)组成；内部传动装置包括动力装置、传动装置、驱动装置以及冲击装置组成。其中动力装置由挡板、叶片轴(2)、深沟球轴承以及联轴器(3)组成；传动装置由同传动比传动器(4)、一级减速器(5)、磁力耦合器(7)组成；驱动装置由传动轴(8)、平键、定位螺母、凸轮圆盘(9)、圆盘连杆(10)，弹簧(11)组成；冲击装置由连杆、球铰链、活动的中心齿(14)、垫片以及摩擦块组成。其特征在于钻头上端口挡板定位叶片轴(2)，叶片轴(2)下端与联轴器(3)连接，叶片轴(2)与内壳体(12)之间有深沟球轴承，轴承挡板定位，联轴器(3)与内壳体(12)采用螺栓连接，下端接入同传动比传动器(4)，内部通过齿轮啮合传递，接入一级减速器(5)，一级减速器(5)与内壳体(12)采用螺纹连接。输出端通过定位螺母定位与磁力耦合器(7)连接，磁力耦合器(7)与内壳体(12)采用螺栓连接，下端与传动轴(8)接入，传动轴(8)与凸轮圆盘(9)采用平键连接以及定位螺母定位，凸轮圆盘(9)下端接入连杆机构(10)，连杆伸出壳体(12)与摩擦块(14)采用球铰链连接，连杆(10)与壳体(12)之间有垫片，连杆圆盘(10)下端有恢复弹簧(11)定位和恢复，摩擦块(14)与复合齿构成活动的中心齿，摩擦块(14)与钻头(1)之间有动摩擦填充物，壳体(12)与钻头基体(1)采用法兰盘(6)连接，在胎体与冠部结构间焊接定位，法兰盘(6)中心为壳体(12)，周围是流道；壳体下端有减震器(13)与钻头体(1)之间有销钉定位，泥浆液流道为钻头上端口到壳体外部通过法兰盘流道至水眼。