[發明專利]主動調節型復合鉆頭

有效

• 申請號: 201310476260.1
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103527097A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 劉忠;孟堯;蘇龍龍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B10/08
• 分類號: E21B10/08;E21B10/46;E21B10/60;E21B10/43;E21B4/16;F03B13/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

1.一種主動調節型復合鉆頭，該復合鉆頭包括有鉆頭本體，鉆頭本體內軸向設有貫通的鉆井液通道；其特征在于：所述鉆頭本體的端部沿其周向均勻間隔地設有多個軸向凸出部；所述各凸出部上固定設有牙輪；所述該本體端部的中心部以及各凸出部之間的間隔部構成相互連通的放射狀溝槽；一呈放射狀的刀翼設置在所述放射狀溝槽中，所述刀翼的中心部軸向固定連接有一中空導桿，該中空導桿沿鉆頭本體軸向設置于所述鉆頭本體內并與所述鉆井液通道導通；所述中空導桿由一驅動裝置控制固定于鉆頭本體內或沿鉆頭本體軸向往復移動，中空導桿與鉆頭本體之間設有鍵連接；所述刀翼的中部設有與中空導桿連通的第一噴嘴；所述各凸出部上設有與鉆井液通道連通的第二噴嘴。

2.如權利要求1所述的主動調節型復合鉆頭，其特征在于：所述驅動裝置包括在鉆頭本體內且位于鉆井液通道下方設置的一容置空間；該容置空間底部固定設有一密封端蓋；所述中空導桿下端穿過密封端蓋與密封端蓋下方的刀翼固定連接；中空導桿上端向上穿過容置空間并伸入鉆井液通道內；所述容置空間內設有一活塞，所述活塞與中空導桿固定設置；所述活塞將容置空間密封分隔為上腔和下腔；所述中空導桿與密封端蓋由導向鍵連接；所述鉆頭本體上分別設有連通所述上腔與鉆井液通道側壁的第一流道和連通所述下腔與鉆井液通道側壁的第二流道；所述鉆井液通道側壁上滑動地設有一換向滑套，所述換向滑套管壁上分別設有與第一流道導通的第一透孔和與第二流道導通的第二透孔；所述鉆頭本體上設有由鉆頭本體外部導通所述鉆井液通道的泄流道；所述換向滑套外壁面上分別設有導通第一流道與泄流道的第一缺槽，和導通第二流道與泄流道的第二缺槽。

3.如權利要求2所述的主動調節型復合鉆頭，其特征在于：所述第一流道連通鉆井液通道側壁的開口位于所述第二流道連通鉆井液通道側壁的開口的下方，所述泄流道連通鉆井液通道側壁的開口位于上述兩個開口中間；所述第一透孔位于第二透孔的上方；所述第二缺槽位于第一透孔的上方，第一缺槽位于第二透孔的下方；所述第一缺槽和第二缺槽均為圍繞換向滑套外壁圓周面設置的一段環槽；所述第一缺槽的寬度與第一流道開口和泄流道開口的軸向距離相等；所述第二缺槽的寬度與第二流道開口和泄流道開口的軸向距離相等；所述第一透孔下側至第二缺槽上側的軸向距離以及第二透孔上側至第一缺槽下側的軸向距離分別與第一流道開口至第二流道開口的軸向距離相等。

4.如權利要求3所述的主動調節型復合鉆頭，其特征在于：所述換向滑套為下端呈開口、上端設有端面的圓管狀結構，所述上端端面中心向上豎直設有一絲杠，上端端面上設有多個穿孔；所述換向滑套上部外壁周向間隔設有多個軸向導槽，所述各軸向導槽內設有限位滑塊，所述限位滑塊固定在鉆井液通道的內壁上；位于換向滑套上方的鉆井液通道中固定設有一密封套，所述密封套內設有一步進電機，所述步進電機的轉子中心軸向設有一與所述絲杠螺旋配合的螺紋孔，所述絲杠密封穿過所述密封套并螺旋連接在所述螺紋孔中。

5.如權利要求4所述的主動調節型復合鉆頭，其特征在于：所述密封套由一支架固定于鉆井液通道中，所述支架上設有上下貫通的通孔。

6.如權利要求4所述的主動調節型復合鉆頭，其特征在于：在密封套內且位于密封套上部設有一給步進電機供電的渦輪發電機，所述渦輪發電機的輸入軸向上密封伸出所述密封套，伸出的輸入軸上設置渦輪葉片。

7.如權利要求1所述的主動調節型復合鉆頭，其特征在于：所述呈放射狀的刀翼是由中心連接部和多個間隔設置的刀翼本體構成的；所述刀翼本體上設有金剛石；所述多個刀翼本體恰好設置在各凸出部之間的間隔部。

8.如權利要求2所述的主動調節型復合鉆頭，其特征在于：所述中空導桿與密封端蓋之間的導向鍵連接為花鍵連接；所述花鍵由中空導桿上間隔設置的滑塊和密封端蓋上相應設置的鍵槽構成。

9.如權利要求2所述的主動調節型復合鉆頭，其特征在于：所述換向滑套外壁面與鉆井液通道內壁面之間設有密封元件；所述中空導桿與鉆頭本體和密封端蓋的滑動連接處設有密封元件；所述活塞與容置空間內壁之間設有密封元件。