[發明專利]一種具有助力旋轉激振功能的PDC鉆頭

有效

• 申請號: 202011042787.X
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112177534B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張占奎;曹江龍
• 申請（專利權）人: 滄州格銳特鉆頭有限公司
• 主分類號: E21B10/42
• 分類號: E21B10/42;E21B7/24;E21B10/60
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種具有助力旋轉激振功能的PDC鉆頭，其特征在于，包括：

鉆頭本體，頂部設有PDC切削齒，用于切削鉆進地質巖層；

旋轉機構，設于所述鉆頭本體底部，所述旋轉機構與所述鉆頭本體同軸設置，所述鉆頭本體可相對于所述旋轉機構旋轉；

承托機構，設于所述旋轉機構下端，與所述旋轉機構可拆卸連接，所述承托機構用于承托所述旋轉機構，所述承托機構底部用于連接鉆桿；以及

激振機構，沿所述承托機構圓周向設于所述承托機構上端，且與所述鉆頭本體連接，所述激振機構用于產生激振力并驅動所述鉆頭本體旋轉；

所述旋轉機構包括：

圓臺，倒立設置，所述圓臺上端面外徑與所述鉆頭本體的底部外徑相等，所述圓臺的外壁上設有與所述承托機構螺紋連接的外螺紋，所述圓臺中部設有空腔；以及

軸承件，水平設置在所述圓臺上端且與所述圓臺同軸，用于支撐所述鉆頭本體旋轉，所述軸承件的邊緣處設有用于限位所述鉆頭本體橫向移動的限位臺階；

所述承托機構包括：

承托臺，縱截面呈凹字型，內部設有與所述圓臺螺紋連接的內螺紋，所述承托臺的上端為平面；以及

連接部，設于所述承托臺底端，用于與鉆桿可拆卸連接，所述承托臺與所述圓臺的螺紋連接方向與所述鉆頭本體的旋轉方向一致；

所述激振機構包括：

圓形滑軌，設于所述承托臺上端面，與所述承托臺同軸設置；

滑塊，為多個，均布滑接在所述圓形滑軌內，沿所述承托臺周向滑動，所述滑塊在所述圓形滑軌內限位，所述滑塊與所述圓形滑軌滑接且所述旋轉機構與所述鉆頭本體轉動連接時，所述鉆頭本體可自由旋轉并用于檢驗所述鉆頭本體與所述旋轉機構的同軸度；

第一固定塊，為多個，均設于所述滑塊內側面且呈上下形式排布；

第二固定塊，為多個，均設于所述鉆頭本體外壁上且呈上下形式排布，與所述第一固定塊交錯布置；以及

激振組件，一端與所述第一固定塊鉸接、另一端與所述第二固定塊鉸接，用于產生激振力并推頂所述第二固定塊移動，所述滑塊在所述圓形滑軌內限位且所述激振組件推頂所述第二固定塊移動后，助力推頂所述鉆頭本體旋轉。

2.如權利要求1所述的一種具有助力旋轉激振功能的PDC鉆頭，其特征在于，還包括設于所述鉆頭本體上的逆向噴射機構，所述逆向噴射機構用于向與所述鉆頭本體旋轉方向相反的方向噴射水，所述鉆頭本體借助于所述逆向噴射機構助力旋轉。

3.如權利要求1所述的一種具有助力旋轉激振功能的PDC鉆頭，其特征在于，所述激振組件包括：

激振器，一端鉸接在所述第二固定塊上、另一端為自由端；以及

伸縮推桿，一端與所述激振器的自由端固定連接、另一端與所述第一固定塊鉸接，所述滑塊固定后，所述伸縮推桿用于推頂所述第二固定塊移動，所述第二固定塊移動后產生激振力并助力推頂所述鉆頭本體旋轉。

4.如權利要求2所述的一種具有助力旋轉激振功能的PDC鉆頭，其特征在于，所述逆向噴射機構包括：

噴嘴，所述噴嘴的噴射方向朝向與所述鉆頭本體的旋轉方向相反的方向，所述噴嘴用于噴射水，所述鉆頭本體借助于所述噴嘴噴水的反推力而旋轉；

噴管，依次穿設于所述鉆頭本體、所述旋轉機構和所述承托機構，一端連通所述噴嘴、另一端用于與水源連通；以及

泵體，設于所述噴管上且位于所述承托機構下方，用于向所述噴嘴泵送水，所述泵體的啟停受控于設于所述鉆桿外側的控制器。

5.如權利要求1所述的一種具有助力旋轉激振功能的PDC鉆頭，其特征在于，所述第一固定塊均設于所述滑塊內側面上，多個所述滑塊上的所述第一固定塊圍成圓形；所述第二固定塊沿所述鉆頭本體外壁圓周向均布，所述激振組件未啟動且所述滑塊相對所述圓形滑軌固定時，所述承托機構驅動所述鉆頭本體旋轉，所述第一固定塊和所述第二固定塊一一對應設置，且間距相同。

6.如權利要求1所述的一種具有助力旋轉激振功能的PDC鉆頭，其特征在于，所述圓形滑軌的外圓周上均設有多個限位件，所述滑塊滑接在所述圓形滑軌內時，借助于所述限位件限位所述滑塊滑動，所述限位件的數量大于所述滑塊的數量。

7.如權利要求1所述的一種具有助力旋轉激振功能的PDC鉆頭，其特征在于，所述滑塊呈長豎條型結構，在所述滑塊的外壁上豎向設有多個保徑齒，所述鉆頭本體切削巖石時所述保徑齒切削巖石并扶正所述鉆頭本體。