[发明专利]一种用于深部难钻地层的电脉冲-机械复合破岩钻头

权利要求书

1.一种用于深部难钻地层的电脉冲-机械复合破岩钻头，其特征在于，所述的复合钻头包括：连接盘（101）、外圈PDC钻头（102）、套体（103）、接地极连接盘（104）、低压接地极（105）、同轴电缆（106）、接头（107）、滚珠（108）、电缆连接杆（109）、绝缘套筒（110）、高压中心电极（111）、绝缘体（112）、限位筒（113）、弹簧（114）；所述低压接地极（105）与接地极连接盘（104）通过焊接固连，接地极连接盘（104）通过上部的锥形螺纹与套体（103）下部固连；所述绝缘套筒（110）用于隔绝高压中心电极与低压接地极之间的电力传导，其穿过接地极连接盘（104）中间通道，通过螺纹与高压中心电极（111）固连，其圆柱面上开有小孔，用于电缆与接地极连接盘（104）的连接；所述绝缘套筒（110）上部与套体（103）固连；所述电缆连接杆（109）穿过绝缘套筒（110）中间通道，下部插入所述高压中心电极（111）顶部凹槽中，上部位于套体（103）与绝缘体（112）共同形成的凹槽中，其中心孔（10-D）用于安装和固定所述同轴电缆（106），圆柱面上开有小孔用于电缆与接地极连接盘（104）的连接；所述套体（103）顶部通过焊接与限位筒（113）、弹簧（114）固连，其上部开有三个矩形凹槽，中间凹槽用于填充绝缘体（112）与安装电缆连接杆（109），另外两个凹槽内有用于流通钻井液的套体钻井液流道（10-F）；所述绝缘体（112）填充在套体（103）中间凹槽中，用于隔绝套体（103）与电缆连接杆（109）之间的电力传导；所述连接盘（101）下部圆筒结构设置有用于流入钻井液的中心通道，底部通过焊接与弹簧（114）固连，其上部具有盘状结构，盘状结构上下两面均有弧形凹槽，弧形凹槽中放有滚珠（108），连接盘（101）通过滚珠（108）与接头（107）底部、外圈PDC钻头（102）顶部的弧形凹槽相互配合，形成压力滚动轴承；所述连接盘（101）顶部盘状结构开有5~10个钻井液流孔（10-B），用于流通钻井液；所述外圈PDC钻头（102）为多刀翼钻头，顶部为一内台阶，内台阶中心开有与连接盘（101）相配合的通孔，并在通孔外圈开有5~10个钻井液流孔（10-C），用于流通钻井液；所述外圈PDC钻头（102）顶部有弧形凹槽，用于放置滚珠（108），并且顶部边缘处通过焊接与接头（107）固连；所述接头（107）下部开有弧形凹槽，用于与滚珠配合，其底部通过焊接与外圈PDC钻头（102）固连；所述弹簧（114）通过焊接与套体（103）、连接盘（101）固连，位于限位筒（113）内圆柱面。

2.根据权利要求1所述的一种用于深部难钻地层的电脉冲-机械复合破岩钻头，其特征在于，所述接头（107）内腔、所述连接盘（101）中间通道、所述套体（103）内钻井液流道（10-F）与接地极连接盘（104）内的钻井液流道（10-E）构成钻井液内流路径Ⅰ；所述接头（107）内腔、所述连接盘（101）上的所述钻井液流孔（10-B）与所述外圈PDC钻头（102）顶部的钻井液流孔（10-C）构成钻井液内流路径Ⅱ；外圈PDC钻头（102）刀翼间的缺口形成了钻井液的外流路径；内流路径Ⅰ和Ⅱ钻井液流向自上而下，外流路径自下而上；内流路径Ⅰ、内流路径Ⅱ与外流路径构成了钻井液的循环通道。

3.根据权利要求1所述的一种用于深部难钻地层的电脉冲-机械复合破岩钻头，其特征在于，所述外圈PDC钻头（102）顶部、所述连接盘（101）盘状结构的上下表面、所述接头（107）下部开有弧形凹槽，在凹槽中放置所述滚珠（108），旋转时实现中心电极钻头结构与外圈PDC钻头（102）的相对静止。

4.根据权利要求1所述的一种用于深部难钻地层的电脉冲-机械复合破岩钻头，其特征在于，所述接地极连接盘（104）的内孔台阶周围沿圆周方向均布有6~8个用于流通钻井液的电极钻井液流孔（10-E）。

5.根据权利要求1所述的一种用于深部难钻地层的电脉冲-机械复合破岩钻头，其特征在于，所述连接盘（101）上的钻井液流孔（10-B）与所述外圈PDC钻头（102）上的钻井液流孔（10-C）数量相同、孔径相同，在工作时相互错开一定距离或者相互重合，保证钻井液的流通。

6.根据权利要求1所述的一种用于深部难钻地层的电脉冲-机械复合破岩钻头，其特征在于，所述外圈PDC钻头（102）为多刀翼钻头，刀翼间的缺口在工作时便于岩屑排出。