CN113775296B - 一种用于泥灰岩勘探的可调口径的pdc钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及泥灰岩勘探技术领域，尤其涉及一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头。本发明要解决的技术问题是现有的钻头大多为一体式构造，且切削部件难以调节，使用起来具有诸多不便。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头，本发明由调径切削部件和卡调装置组成，实现了对钻头口径的快速调节，适用性更好，能够在齿座损坏后便捷的进行单个拆卸更换，检修效率更高，降低了使用成本，齿座可以在切削中被喷射的水流压动回缩，以此缓冲齿座及端部产生的振动，避免直接崩齿，同时有利于钻头切削齿的清洗，在硬岩层切削力增大时可以减少切削齿的颤动，有利于保护切削刃，延长其寿命。

Description

一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头
技术领域
本发明涉及泥灰岩勘探技术领域，具体为一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头。
背景技术
泥灰岩一种界于碳酸盐岩与粘土岩之间的过渡类型岩石。由粘土质点与碳酸盐质点（>50%）组成，呈微粒或泥状结构，一般粒径在0.01毫米以下。常分布在石灰岩和粘土岩的过渡地带，夹于薄层石灰岩或粘土岩之中，呈薄层状或透镜状产出。与石灰岩区别之处是泥灰岩滴稀盐酸后，多有暗色泥质残余物，它在我国各地海、湖相沉积中均有分布，泥灰岩可作水泥原料和建筑石料。
在对泥灰岩的勘探中一般会使用到PDC钻头进行钻掘，因为岩石的诸力学强度中，抗拉强度低，剪切强度次之，而抗压强度高，抗压强度往往比剪切强度高数倍至十多倍，显然采用剪切方式破碎岩石比用压碎方式要容易的多，PDC钻头的复合片切削结构正是利用了岩石这一力学特性。发明人在研究常见的PDC钻头的过程中发现现有技术存在如下问题：现有的钻头大多为一体式构造，且切削部件难以调节，使用起来具有诸多不便。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头，解决了现有的钻头大多为一体式构造，且切削部件难以调节，使用起来具有诸多不便的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头，包括连接头，所述连接头的顶部焊接有钻头体，所述钻头体上设置有调径切削部件，且钻头体和连接头的内部开设有液流道，所述钻头体的顶部通过安装孔嵌设有与液流道连通并与调径切削部件相配合的冲淋喷头。
所述调径切削部件包括安装槽，所述安装槽的数量为五个，且五个安装槽沿钻头体呈环形等距分布。
所述安装槽的内部滑动插接有齿座，所述齿座的表面通过齿孔嵌焊有碳化钨齿柱。
所述齿座表面的两侧均开设有一组相互连通的横向限位槽和竖向限位槽，所述钻头体的表面且沿安装槽对称开设有与其连通的多个螺孔，所述螺孔的内部螺纹连接有与横向限位槽和竖向限位槽相配合的旋卡柱。
所述安装槽的内部设置有与齿座相配合的内减震机构。
所述内减震机构包括通孔，所述通孔的数量为五个，五个所述通孔呈倾斜状态分别开设于对应的安装槽内并与液流道连通，且通孔的内部嵌设有与齿座相配合的射流喷头。
所述液流道和钻头体的内部设置有与调径切削部件相配合的卡调装置。
所述卡调装置包括旋管，所述旋管螺纹连接在液流道内，且液流道的内部放置有与旋管相配合的调位环。
所述液流道内壁的端部开设有与调径切削部件连通的通槽，所述调位环的表面且在通槽内焊接有与调径切削部件相配合的卡座。
优选的，所述连接头的表面对向开设有扣接槽。
优选的，所述碳化钨齿柱以六个为一组设置于单个齿座上，且单组碳化钨齿柱分别分布于齿座的顶边和外侧边上。
优选的，所述旋卡柱相对横向限位槽和竖向限位槽的一端设为球面端头。
优选的，所述旋管的内壁设为六棱柱槽。
本发明提供了一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头。与现有技术相比具备以下有益效果：
（1）、该一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头通过设置调径切削部件，使该装置通过旋卡柱对齿座及切削端进行安装，并配合竖向限位槽和横向限位槽，使齿座沿横向限位槽外滑或内滑，以此实现了对钻头口径的快速调节，适用性更好。
（2）、该一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头通过设置调径切削部件，使该装置通过旋卡柱对齿座及切削端进行安装，能够在齿座损坏后便捷的进行单个拆卸更换，检修效率更高，降低了使用成本。
（3）、该一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头通过在调径切削部件设置内减震机构，使得液流道内用于清洁降温的液体可以由射流喷头喷射至齿座底部，并对活动卡接的齿座提供向上的推力，使齿座可以在切削中被喷射的水流压动回缩，以此缓冲齿座及端部产生的振动，避免直接崩齿，同时有利于钻头切削齿的清洗，在硬岩层切削力增大时可以减少切削齿的颤动，有利于保护切削刃，延长其寿命。
（4）、该一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头通过设置卡调装置，使得齿座可以外扩实现后倾角的调节，使齿座的外径形成上细下粗的锥形状态，能够使所有的碳化钨齿柱与挖掘面接触进行全齿掘进，适用性更好，同时可以根据实际状况调节其外形，避免钻头由软地层钻至硬夹层时，因地层的硬度不一样，导致钻头不同部位的切削齿切削地层时受力不均，造成蹩钻、跳钻。
附图说明
图1为本发明结构的立体结构示意图；
图2为本发明结构的俯视图；
图3为本发明结构的正剖视图；
图4为本发明结构的局部正剖视图；
图5为本发明结构的图4中A处的放大图。
图中：1、连接头；2、钻头体；3、调径切削部件；31、安装槽；32、齿座；33、碳化钨齿柱；34、横向限位槽；35、竖向限位槽；36、旋卡柱；37、螺孔；38、内减震机构；3801、通孔；3802、射流喷头；4、液流道；5、冲淋喷头；6、卡调装置；61、旋管；62、调位环；63、通槽；64、卡座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头，包括连接头1，连接头1的顶部焊接有钻头体2，钻头体2上设置有调径切削部件3，且钻头体2和连接头1的内部开设有液流道4，钻头体2的顶部通过安装孔嵌设有与液流道4连通并与调径切削部件3相配合的冲淋喷头5，冲淋喷头5主要用于对调径切削部件3的挖掘端部进行降温，以及避免钻头泥包的产生；
调径切削部件3包括安装槽31，安装槽31的数量为五个，且五个安装槽31沿钻头体2呈环形等距分布；
安装槽31的内部滑动插接有齿座32，齿座32的表面通过齿孔嵌焊有碳化钨齿柱33，碳化钨齿柱33的外端面焊接有复合片，用于提高强度与掘进效果，复合片是切削齿柱的核心，复合片一般为圆片状，由人造聚晶金刚石薄层及碳化钨底层组成，具有高强度、高硬度及高耐磨性，可耐温度750℃；
齿座32表面的两侧均开设有一组相互连通的横向限位槽34和竖向限位槽35，钻头体2的表面且沿安装槽31对称开设有与其连通的多个螺孔37，螺孔37的内部螺纹连接有旋卡柱36，旋卡柱36与横向限位槽34和竖向限位槽35相配合，旋卡柱36旋入螺孔37即可插入竖向限位槽35，对安装槽31内的齿座32进行锁定，旋卡柱36保持限位状态时，与竖向限位槽35可选择活动卡接或固定卡接的方式，在这种状态下，钻头即可开始钻掘工作，同时可根据需要钻取的不同洞径，先将旋卡柱36旋出至较浅深度的横向限位槽34，并拉动齿座32沿横向限位槽34外滑或内滑，再利用旋卡柱36卡入对应的竖向限位槽35，以此实现了对钻头口径的快速调节；
安装槽31的内部设置有与齿座32相配合的内减震机构38；
内减震机构38包括通孔3801，通孔3801的数量为五个，五个通孔3801呈倾斜状态分别开设于对应的安装槽31内并与液流道4连通，且通孔3801的内部嵌设有与齿座32相配合的射流喷头3802，液流道4内输送的部分液体由射流喷头3802喷射至齿座32底部，并对活动卡接的齿座32提供向上的推力，使齿座32可以在切削中被喷射的水流压动回缩，以此缓冲齿座32及端部产生的振动，避免直接崩齿，同时有利于钻头切削齿的清洗，在硬岩层切削力增大时可以减少切削齿的颤动，有利于保护切削刃，延长其寿命；
液流道4和钻头体2的内部设置有与调径切削部件3相配合的卡调装置6；
卡调装置6包括旋管61，旋管61螺纹连接在液流道4内，且液流道4的内部放置有与旋管61相配合的调位环62，在液流道4内旋动旋管61可带动调位环62进行上下位移；
液流道4内壁的端部开设有与调径切削部件3连通的通槽63，调位环62的表面且在通槽63内焊接有卡座64，卡座64与调径切削部件3相配合，上滑的调位环62可通过卡座64从齿座32底部推动其外扩实现后倾角的调节，使齿座32的外径形成上细下粗的锥形状态，将全部碳化钨齿柱33与挖掘面接触进行全齿掘进，适用性更好，同时可以根据实际状况调节其外形，避免钻头由软地层钻至硬夹层时，因地层的硬度不一样，导致钻头不同部位的切削齿切削地层时受力不均，造成蹩钻、跳钻。
本发明中，连接头1的表面对向开设有扣接槽。
本发明中，碳化钨齿柱33以六个为一组设置于单个齿座32上，且单组碳化钨齿柱33分别分布于齿座32的顶边和外侧边上，顶部三个碳化钨齿柱33用于直接插入土壤进行钻掘，侧边的三个碳化钨齿柱33用于刮掘井壁。
本发明中，旋卡柱36相对横向限位槽34和竖向限位槽35的一端设为球面端头，使得其可以插于横向限位槽34和竖向限位槽35内对齿座32进行锁定的同时，齿座32能够沿其抵触点进行一定的转动偏移。
本发明中，旋管61的内壁设为六棱柱槽，便于使用者利用内六角扳手转动旋管61进行调节。
使用时，首先根据钻入土层的情况，在液流道4内旋动旋管61，并带动调位环62进行上移，通过卡座64从齿座32底部推动其外扩实现后倾角的调节，使齿座32的外径形成上细下粗的锥形状态，能够使所有的碳化钨齿柱33与挖掘面接触进行全齿掘进，然后根据需要钻取的不同洞径，将旋卡柱36旋出到较浅深度的横向限位槽34并拉动齿座32外滑或内滑，再利用旋卡柱36卡入对应的竖向限位槽35，以此实现了对钻头口径的快速调节，并根据需要，选择齿座32为固定卡接或活动卡接，此时即可将该钻头装配在对应设备上，并钻入土层，先循环十分钟左右的时间，使用1-2吨钻压来进行钻进0.5米左右，慢慢加压至6-8吨钻进，送钻过程需要保持匀速，预防其放空损齿，并且钻压一般不要超过10吨，此过程中液流道4内输送的部分液体由射流喷头3802喷射至齿座32底部，并对活动卡接的齿座32提供向上的推力，使齿座32可以在切削中被喷射的水流压动回缩，以此缓冲齿座32及端部产生的振动，避免直接崩齿，同时有利于钻头切削齿的清洗，在硬岩层切削力增大时可以减少切削齿的颤动，有利于保护切削刃，延长其寿命。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头，包括连接头（1），其特征在于：所述连接头（1）的顶部焊接有钻头体（2），所述钻头体（2）上设置有调径切削部件（3），且钻头体（2）和连接头（1）的内部开设有液流道（4），所述钻头体（2）的顶部通过安装孔嵌设有与液流道（4）连通并与调径切削部件（3）相配合的冲淋喷头（5）；
所述调径切削部件（3）包括安装槽（31），所述安装槽（31）的数量为五个，且五个安装槽（31）沿钻头体（2）呈环形等距分布；
所述安装槽（31）的内部滑动插接有齿座（32），所述齿座（32）的表面通过齿孔嵌焊有碳化钨齿柱（33）；
所述齿座（32）表面的两侧均开设有一组相互连通的横向限位槽（34）和竖向限位槽（35），所述钻头体（2）的表面且沿安装槽（31）对称开设有与其连通的多个螺孔（37），所述螺孔（37）的内部螺纹连接有与横向限位槽（34）和竖向限位槽（35）相配合的旋卡柱（36）；
所述安装槽（31）的内部设置有与齿座（32）相配合的内减震机构（38）；
所述内减震机构（38）包括通孔（3801），所述通孔（3801）的数量为五个，五个所述通孔（3801）呈倾斜状态分别开设于对应的安装槽（31）内，并与液流道（4）连通，且通孔（3801）的内部嵌设有与齿座（32）相配合的射流喷头（3802）；
所述液流道（4）和钻头体（2）的内部设置有与调径切削部件（3）相配合的卡调装置（6）；
所述卡调装置（6）包括旋管（61），所述旋管（61）螺纹连接在液流道（4）内，且液流道（4）的内部放置有与旋管（61）相配合的调位环（62）；
所述液流道（4）内壁的端部开设有与调径切削部件（3）连通的通槽（63），所述调位环（62）的表面且在通槽（63）内焊接有与调径切削部件（3）相配合的卡座（64）；
在液流道（4）内旋动旋管（61）可带动调位环（62）进行上下位移；
上滑的调位环（62）可通过卡座（64）从齿座（32）底部推动其外扩实现后倾角的调节；
所述旋卡柱（36）相对横向限位槽（34）和竖向限位槽（35）的一端设为球面端头。
2.根据权利要求1所述的一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头，其特征在于：所述连接头（1）的表面对向开设有扣接槽。
3.根据权利要求2所述的一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头，其特征在于：所述碳化钨齿柱（33）以六个为一组设置于单个齿座（32）上，且单组碳化钨齿柱（33）分别分布于齿座（32）的顶边和外侧边上。
4.根据权利要求1所述的一种用于泥灰岩勘探的可调口径的PDC钻头，其特征在于：所述旋管（61）的内壁设为六棱柱槽。
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Denomination of invention: An adjustable caliber PDC bit for marl exploration

Effective date of registration: 20220628

Granted publication date: 20220218

Pledgee: Dongying Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Hekou sub branch

Pledgor: Shengli Oil Field Haisheng Industrial Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980009300

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CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhang Hongxin

Inventor after: Liu Enyi

Inventor after: Han Zengwen

Inventor after: Zhang Peihu

Inventor before: Zhang Hongxin

Inventor before: Han Fuchang

Inventor before: Liu Enyi

Inventor before: Han Zengwen

Inventor before: Zhang Peihu

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