[发明专利]一种刀翼可伸缩的PDC钻头

说明书

技术领域

本发明涉及钻井工具领域，具体是一种刀翼可伸缩的PDC钻头，特别适用于定向井、水平井钻井破岩。

背景技术

定向井、水平井等需要导向钻进的井中，采用PDC钻头导向钻进，具有机械钻速高、使用寿命长、安全性高等优点，但也存在滑动钻进时工具面不稳，易憋泵，造斜率偏低等缺点。根据大量PDC钻头实钻经验可以看出，机械钻速快慢、工具面是否稳定与PDC钻头的刀翼数量有很大关系，刀翼少则钻头容易吃入地层，复合钻进机械钻速高，但滑动钻进时工具面不稳、易憋泵、造斜率低；刀翼多则钻头难以吃入地层，复合钻进机械钻速偏低，但滑动钻进工具面稳定、不易憋泵、造斜率高。导向钻进过程是一个滑动钻进与复合钻进交替的过程，目前使用的PDC均是固定刀翼数量，PDC刀翼数量一定时，无法同时满足复合钻进时既有较高机械钻速，滑动钻进时又能工具面稳定、有较高造斜率。

发明内容

该发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种刀翼可伸缩的PDC钻头，以通过改变不同钻进方式下刀翼数量，在定向钻进时活动刀翼伸出最长切削地层，保证工具面稳定，有较高造斜率；复合钻进时活动刀翼缩回，固定刀翼可以更好地吃入地层，保证有较高的机械钻速。

本发明的技术方案是：

一种刀翼可伸缩的PDC钻头，其包括现有PDC钻头组成的胎体1、水力通道2、固定刀翼3和喷嘴4，在此基础上，在固定刀翼3之间的胎体1上还设置有活动刀翼9，固定刀翼3与活动刀翼9交替组合在胎体1上，活动刀翼9上有T形卡块6，与之对应的胎体1上有T形卡槽7，活动刀翼9通过T形卡块6限定在胎体1上的T形卡槽7内，T形卡槽7下部有限位防脱块8、上部有卡簧4。

上述方案进一步包括：活动刀翼9在卡簧4的弹力作用下伸至最长时与固定刀翼3一样长。

根据上述技术背景而提出的本发明，通过改变不同钻进方式下刀翼的伸缩量，在滑动钻进时活动刀翼伸缩量小，刀翼长度与固定刀翼平齐，可切削地层，保证工具面稳定，有较高造斜率；复合钻进时因活动刀翼伸缩量大，活动刀翼吃入地层少，有较高的机械钻速。其结构简单，使用方便，安全性高，适用性强。

附图说明：

图1本发明PDC钻头结构示意图；

图2图1的仰视图；

图3图1中胎体上T形卡槽结构放大示意图。

图中：1.胎体，2.水力通道，3.固定刀翼，4.喷嘴，5.卡簧，6.T形卡块，7．T形卡槽，8.限位防脱块，9.活动刀翼。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1、图2和图3，刀翼可伸缩的新型PDC钻头由胎体1、水力通道2、固定刀翼3、喷嘴4、卡簧5、T形卡块6、T形卡槽7、限位防脱块8、活动刀翼9组成。水力通道2贯穿胎体1内部并且出胎体1处配多个喷嘴4，固定刀翼3、活动刀翼9最外部组成的尺寸达到钻头直径尺寸，固定刀翼3固定在胎体1上与胎体1连成一体，活动刀翼9上有T形卡块6，与之对应的胎体1上有T形卡槽7，T形卡槽7下部有限位防脱块8，T形卡槽7上部有卡簧5，活动刀翼9通过T形卡块6限定在胎体1上的T形卡槽7内，活动刀翼9随着卡簧5的伸缩而伸缩，限位防脱块8使活动刀翼9在卡簧5的弹力作用下伸至最长时与固定刀翼3一样长，限位防脱块8同时防止活动刀翼9脱落。

采用本发明结构后的PDC钻头，在不同钻进方式下，由于摩阻不同等原因，钻头承受钻压不同，滑动钻进时钻头承受钻压小，活动刀翼9承受的压力较小，卡簧5变形小，活动刀翼9随同卡簧5收缩少，PDC钻头吃入地层刀翼数量多；复合钻进时钻头承受钻压大，活动刀翼9承受的压力较大，卡簧5变形大，活动刀翼9随同卡簧5收缩多，PDC钻头吃入地层刀翼数量少。通过改变不同钻进方式下刀翼数量，在滑动钻进时有较多的刀翼，保证工具面稳定，有较高造斜率；复合钻进时有较少的刀翼，保证有较高的机械钻速。