[发明专利]一种适用于深部难钻硬地层的主动旋转伸缩式复合钻头

摘要

本发明涉及一种适用于深部难钻硬地层的主动旋转伸缩式复合钻头，它主要由钻头本体、动力端外壳、齿条活塞缸、窄口活塞、宽口活塞、弧形齿条、齿轮、钻井液通孔、伸缩柱、三孔平板、牙掌、牙轮、牙轮牙齿、流道口、泄流口组成，窄口活塞与宽口活塞间由一弧形齿条连接；嵌于齿条活塞缸内部的齿轮与弧形齿条相啮合，齿轮中央设有钻井液通孔；齿轮下端固连伸缩柱，伸缩柱末端固连三孔平板，钻头本体下端同时设有PDC刀翼与牙轮，PDC刀翼沿钻头本体外壁周向均匀布置；伸缩柱带动三孔平板上的牙轮，轴向穿过中心空槽，实现牙轮的轴向运动。本发明通过主动控制钻井液流量，使破岩效率大幅度提高，缩短钻井周期，降低钻井成本。

主权项

一种适用于深部难钻硬地层的主动旋转伸缩式复合钻头，主要由钻头本体(1)、动力端外壳(2)、齿条活塞缸(3)、第一安全阀孔(4)、第二安全阀孔(5)、窄口活塞(6)、宽口活塞(7)、弧形齿条(8)、齿轮(9)、钻井液通孔(10)、伸缩柱(11)、梯形外螺纹(12)、三孔平板(13)、牙掌(14)、牙轮(15)、牙轮牙齿(16)、PDC刀翼(17)、PDC牙齿(18)、流道口(19)、泄流口(20)组成，其特征在于，所述钻头本体(1)上段固连动力端外壳(2)，所述动力端外壳(2)内嵌有一段两端截面积大小不同的齿条活塞缸(3)；所述齿条活塞缸(3)内设有与两端截面相匹配的窄口活塞(6)和宽口活塞(7)，所述窄口活塞(6)与宽口活塞(7)间由一弧形齿条(8)连接，且均位于齿条活塞缸(3)中；所述齿条活塞缸(3)两端分别设有尺寸大小相等的第一安全阀孔(3)、第二安全阀孔(4)；齿条活塞缸(3)左右两腔侧壁均设有尺寸大小相同的泄流口(20)；嵌于齿条活塞缸(3)内部的齿轮(9)与弧形齿条(8)相啮合，所述齿轮(9)中央设有钻井液通孔(10)；齿轮(9)下端固连伸缩柱(11)，且位于钻头本体(1)内；所述伸缩柱(11)下端外侧攻有梯形外螺纹(12)，在钻头本体(1)内攻有梯形内螺纹，两者相互匹配；伸缩柱(11)末端固连三孔平板(13)，所述三孔平板(13)上均匀分布的三个圆孔分别连接三个尺寸大小相同的牙掌(14)，所述牙掌(14)通过末端轴承连接牙轮(15)，牙轮(15)上镶有若干牙轮牙齿(16)；所述钻头本体(1)下端同时设有PDC刀翼(17)与牙轮(15)，且钻头本体(1)内轴向设有贯通的钻井液通道；所述PDC刀翼(17)沿钻头本体(1)外壁周向均匀布置，构成中心空槽；所述伸缩柱(11)带动三孔平板(13)上的牙轮(15)，轴向穿过中心空槽，实现牙轮(15)的轴向运动。