开云体育股份有限公司-PDC钻头牙轮钻头金刚石取芯钻头厂家

　　本发明属于石油钻探工具技术领域，具体的说是一种定向钻井的PDC钻头。该PDC钻头包括钻头部、安装部和贯穿钻头部并延伸到安装部顶部的滑动筒，所述钻头部顶部固定连接有连接柱，连接柱顶部一体成型有十字架，安装部内部设置有十字槽，十字架位于十字槽内部；所述连接柱与安装部通过连接弹簧连接，所述钻头部顶部边缘处铰接有多个周向均布的插入板，安装部底部开设有插入孔，插入板的自由端插入到插入孔内部，插入板顶端安装有滚轮，插入板靠近连接柱的一面上开设有双头槽；本发明通过插入板内的压缩囊和其端部的滚轮的存在，可在安装

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 CN 113802995 B (45)授权公告日 2022.02.08 (21)申请号 0.7 审查员 康磊 (22)申请日 2021.09.14 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113802995 A (43)申请公布日 2021.12.17 (73)专利权人 东营光年石油科技有限公司 地址 257000 山东省东营市开发区东二路 239号黄海大厦1403室 (72)发明人 文俐 (74)专利代理机构 青岛清泰联信知识产权代理 有限公司 37256 代理人 李阳 (51)Int.Cl. E21B 17/04 (2006.01) E21B 10/00 (2006.01) 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (54)发明名称 一种定向钻井的PDC钻头 (57)摘要 本发明属于石油钻探工具技术领域，具体的 说是一种定向钻井的PDC钻头。该PDC钻头包括钻 头部、安装部和贯穿钻头部并延伸到安装部顶部 的滑动筒，所述钻头部顶部固定连接有连接柱， 连接柱顶部一体成型有十字架，安装部内部设置 有十字槽，十字架位于十字槽内部；所述连接柱 与安装部通过连接弹簧连接，所述钻头部顶部边 缘处铰接有多个周向均布的插入板，安装部底部 开设有插入孔，插入板的自由端插入到插入孔内 部，插入板顶端安装有滚轮，插入板靠近连接柱 的一面上开设有双头槽；本发明通过插入板内的 压缩囊和其端部的滚轮的存在，可在安装时对人 B 员脚部起到保护作用，在拉出时，降低与岩石的 5 摩擦，提高拉出时的效率。 9 9 2 0 8 3 1 1 N C CN 113802995 B 权利要求书 1/1页 1.一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：包括钻头部（1）、安装部（2）和贯穿钻头部（1） 并延伸到安装部（2）顶部的滑动筒（3），钻头部（1）顶部固定连接有连接柱（4），连接柱（4）顶 部一体成型有十字架，安装部（2）内部设置有十字槽，十字架位于十字槽内部；连接柱（4）与 安装部（2）通过连接弹簧（5）连接，钻头部（1）顶部边缘处铰接有多个周向均布的插入板 （6），安装部（2）底部开设有插入孔，插入板（6）的自由端插入到插入孔内部，插入板（6）顶端 安装有滚轮（7），插入板（6）靠近连接柱（4）的一面上开设有双头槽（8），双头槽（8）的双头分 别位于滚轮（7）两侧面处的插入板（6）表面，且背对连接柱（4）；双头槽（8）内部深处槽壁上 粘结有压缩囊（9），压缩囊（9）表面固定连接有压板（10），压板（10）表面固定连接有半球体 （11），半球体（11）与连接柱（4）接触。 2.根据权利要求1所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：压板（10）远离半球体 （11）的一侧固定连接有延伸杆（12），延伸杆（12）一端贯穿压板（10），且此端固定连接有重 力球（13），延伸杆（12）沿其中部处铰接设置，钻头部（1）外侧设置有卡紧板（14），卡紧板 （14）表面开设有葫芦形槽（15），重力球（13）的直径介于葫芦形槽（15）的大口与小口之间， 且葫芦形槽（15）的大口处比自身小口处更靠近钻头部（1）。 3.根据权利要求2所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：重力球（13）表面固定 连接有包裹垫（16），包裹垫（16）的上半球面处固定连接有多个橡胶杆（17），多个橡胶杆 （17）周向均布，且橡胶杆（17）的自由端向外延伸。 4.根据权利要求3所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：橡胶杆（17）端部内侧 开设有圆台腔（18），圆台腔（18）的尖头段逐渐向上倾斜，圆台腔（18）内部设置有直径与其 底端直径相同的辅助球（19）。 5.根据权利要求4所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：卡紧板（14）一端向上 弯曲，卡紧板（14）底面经过抛光处理。 6.根据权利要求5所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：卡紧板（14）表面套接 有滑动管（20），滑动管（20）位于葫芦形槽（15）的大口边缘，且通过水平弹簧与钻头部（1）连 接。 7.根据权利要求6所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：半球体（11）表面固定 连接有减噪垫（21），减噪垫（21）内部开设有多个空腔，空腔内部填充有甲烷。 8.根据权利要求7所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：滑动筒（3）与钻头部 （1）固定连接，滑动筒（3）与安装部（2）滑动连接。 9.根据权利要求8所述的一种定向钻井的PDC钻头，其特征在于：十字架表面经过抛光 处理，十字槽与十字架的形状相匹配。 2 2 CN 113802995 B 说明书 1/4页 一种定向钻井的PDC钻头 技术领域 [0001] 本发明属于石油钻探工具技术领域，特别涉及一种定向钻井的PDC钻头。 背景技术 [0002] 定向钻井技术在石油钻探工程中的应用也在迅速增加，定向井的数量越来越多。 在定向钻井中，通常采用旋转与滑动相结合的方式钻取所需的井眼轨迹。为满足定向钻井 的要求，提高钻井工程效率、降低钻井成本，优选定向钻头显得尤为重要。 [0003] 在进行安装时，由于钻头较重，如果拿持不稳，容易掉落到地面时，钻头倾倒后会 砸在脚面上，造成脚面肿胀，同时当钻井不规则时，在拉出钻头时，钻头容易与岩石发生剐 蹭，不仅影响钻头的使用寿命，而且会降低拉出时的效率。 [0004] 因此，发明一种定向钻井的PDC钻头来解决上述问题很有必要。 发明内容 [0005] 针对上述问题，本发明提供了一种定向钻井的PDC钻头，以解决上述背景技术中提 出的问题。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种定向钻井的PDC钻头，包括钻头 部、安装部和贯穿钻头部并延伸到安装部顶部的滑动筒，所述钻头部顶部固定连接有连接 柱，连接柱顶部一体成型有十字架，安装部内部设置有十字槽，十字架位于十字槽内部；所 述连接柱与安装部通过连接弹簧连接，所述钻头部顶部边缘处铰接有多个周向均布的插入 板，安装部底部开设有插入孔，插入板的自由端插入到插入孔内部，插入板顶端安装有滚 轮，插入板靠近连接柱的一面上开设有双头槽，双头槽的双头分别位于滚轮两侧面处的插 入板表面，且背对连接柱；所述双头槽内部深处槽壁上粘结有压缩囊，压缩囊表面固定连接 有压板，压板表面固定连接有半球体，半球体与连接柱接触。 [0007] 优选的，所述压板远离半球体的一侧固定连接有延伸杆，延伸杆一端贯穿压板，且 此端固定连接有重力球，延伸杆沿其中部处铰接设置，所述钻头部外侧设置有卡紧板，卡紧 板表面开设有葫芦形槽，重力球的直径介于葫芦形槽的大口与小口之间，且葫芦形槽的大 口处比自身小口处更靠近钻头部。 [0008] 优选的，所述重力球表面固定连接有包裹垫，包裹垫的上半球面处固定连接有多 个橡胶杆，多个橡胶杆周向均布，且橡胶杆的自由端向外延伸。 [0009] 优选的，所述橡胶杆端部内侧开设有圆台腔，圆台腔的尖头段逐渐向上倾斜，圆台 腔内部设置有直径与其底端直径相同的辅助球。 [0010] 优选的，所述卡紧板一端向上弯曲，卡紧板底面经过抛光处理。 [0011] 优选的，所述卡紧板表面套接有滑动管，滑动管位于葫芦形槽的大口边缘，且通过 水平弹簧与钻头部连接。 [0012] 优选的，所述半球体表面固定连接有减噪垫，减噪垫内部开设有多个空腔，空腔内 部填充有甲烷。 3 3 CN 113802995 B 说明书 2/4页 [0013] 优选的，所述滑动筒与钻头部固定连接，滑动筒与安装部滑动连接。 [0014] 优选的，所述十字架表面经过抛光处理，所述十字槽与十字架的形状相匹配。 [0015] 本发明的技术效果和优点： [0016] 1、本发明通过插入板内的压缩囊和其端部的滚轮的存在，可在安装时对人员脚部 起到保护作用，在拉出时，降低与岩石的摩擦，提高拉出时的效率； [0017] 2、本发明通过重力球的存在，可带动插入板顶端快速偏转而使其处于水平状态， 无需人员手动操作插入板水平，并且卡紧板对重力球起到限位的作用，防止压缩膨出后的 压缩囊回位，保证对脚部的保护效果； [0018] 3、本发明通过橡胶杆和辅助球的存在，可降低重力球从葫芦形槽的小口通过的几 率，从而进一步保证对重力球的上升的限制效果。 附图说明 [0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。 [0020] 图1是本发明的整体结构示意图； [0021] 图2是本发明中图1的A部放大图； [0022] 图3是本发明中安装部与连接柱的俯剖视图； [0023] 图4是本发明中插入板正对连接柱的一面的示意图； [0024] 图5是本发明中插入板被对连接柱的一面的示意图； [0025] 图6是本发明中卡紧板的俯视图； [0026] 图7是本发明中橡胶杆的剖视图。 [0027] 图中：钻头部1、安装部2、滑动筒3、连接柱4、连接弹簧5、插入板6、滚轮7、双头槽8、 压缩囊9、压板10、半球体11、延伸杆12、重力球13、卡紧板14、葫芦形槽15、包裹垫16、橡胶杆 17、圆台腔18、辅助球19、滑动管20、减噪垫21。 具体实施方式 [0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围； [0029] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装 置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限 制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。 [0030] 本发明提供了如图1‑7所示的一种定向钻井的PDC钻头，其包括钻头部1、安装部2 和贯穿钻头部1并延伸到安装部2顶部的滑动筒3，所述滑动筒3与钻头部1固定连接，滑动筒 4 4 CN 113802995 B 说明书 3/4页 3与安装部2滑动连接，所述钻头部1顶部固定连接有连接柱4，连接柱4顶部一体成型有十字 架，安装部2内部设置有十字槽，十字架位于十字槽内部；所述连接柱4与安装部2通过连接 弹簧5连接，所述钻头部1顶部边缘处铰接有多个周向均布的插入板6，安装部2底部开设有 插入孔，插入板6的自由端插入到插入孔内部，插入板6顶端安装有滚轮7，插入板6靠近连接 柱4的一面上开设有双头槽8，双头槽8的双头分别位于滚轮7两侧面处的插入板6表面，且背 对连接柱4；所述双头槽8内部深处槽壁上粘结有压缩囊9，压缩囊9表面固定连接有压板10， 压板10表面固定连接有半球体11，半球体11与连接柱4接触。 [0031] 在安装时，可将安装部2与钻头部1拉动远离，使连接弹簧5拉伸，当插入板6顶端从 插入孔内移出后，插入板6的自由端向外侧偏转，从而使插入板6由竖直状态转动至水平状 态，随后松开安装部2和钻头部1，将安装部2安装在钻井平台的钻杆处，在安装过程中，如果 安装部2和钻头部1发生掉落时，钻头部1首先撞击到地面上，安装部2受到惯性力的作用而 逐渐靠近钻头部1，进而将半球体11下压，随后将半球体11将压板10下压，压板10将压缩囊9 压缩，压缩囊9内的气体会被压至双头槽8的双头处，使压缩囊9在滚轮7附近膨胀变大，而从 插入板6内涨出，随后安装部2逐渐倾斜，压缩囊9膨胀出的部分正好对脚部起到保护作用， 提高工作人员安装时的安全性； [0032] 随后拉动安装部2与钻头部1拉动远离，将插入板6重新插入到插入孔内即可，随后 在进行工作的过程中，插入板6由于插入到插入孔内部，从而提高了钻头部1与安装部2间的 强度； [0033] 当在钻探完成后，钻孔的路径弯曲时，钻孔后将钻头回拉时，钻头与钻孔处的岩石 摩擦时，会将安装部2与钻头部1拉动远离，从而使插入板6从插入孔内移出，随后再进行拉 动时，插入板6端部处的滚轮7与岩石摩擦，钻头部1不会再与岩石摩擦，不仅对钻头部1起到 保护作用，而且在拉出时，滚轮7的转动能够减少摩擦力，从而提高了拉出时的效率。 [0034] 参照说明书附图1和图2，所述压板10远离半球体11的一侧固定连接有延伸杆12， 延伸杆12一端贯穿压板10，且此端固定连接有重力球13，延伸杆12沿其中部处铰接设置，所 述钻头部1外侧设置有卡紧板14，卡紧板14表面开设有葫芦形槽15，重力球13的直径介于葫 芦形槽15的大口与小口之间，且葫芦形槽15的大口处比自身小口处更靠近钻头部1。 [0035] 当上拉安装部2与钻头部1分离时，由于重力球13的存在，带动插入板6顶端快速偏 转而使其处于水平状态，无需人员手动操作插入板6水平，安装过程中如果安装部2和钻头 部1掉落，安装部2受到惯性而挤压压缩囊9时，在压动压板10下移时，会带动延伸杆12和重 力球13一同下移，当安装部2下移至最低位置后，重力球13由葫芦形槽15的大口下移至卡紧 板14底部，当安装部2发生倾倒时，重力球13带动延伸杆12底部的一端偏斜至卡紧板14的小 口处，卡紧板14对重力球13起到限位的作用，防止压缩膨出后的压缩囊9回位，保证对脚部 的保护效果。 [0036] 参照说明书附图2，所述重力球13表面固定连接有包裹垫16，包裹垫16的上半球面 处固定连接有多个橡胶杆17，多个橡胶杆17周向均布，且橡胶杆17的自由端向外延伸。 [0037] 重力球13通过葫芦形槽15的大口处的过程中，橡胶杆17顶端首先向内偏斜，当重 力球13完全通过卡紧板14后，橡胶杆17回到原位，随后橡胶杆17与重力球13一同到达葫芦 形槽15的小口处，压缩囊9的复原力带动重力球13将小口撑大变形时，由于有橡胶杆17的存 在，从而保证对重力球13的限制上升的效果。 5 5 CN 113802995 B 说明书 4/4页 [0038] 参照说明书附图2和图7，所述橡胶杆17端部内侧开设有圆台腔18，圆台腔18的尖 头段逐渐向上倾斜，圆台腔18内部设置有直径与其底端直径相同的辅助球19。 [0039] 当重力球13到达带动橡胶杆17到达葫芦形槽15的小口底部后，当压缩囊9回位时， 会带动橡胶杆17挤压在葫芦形槽15的小口边缘处，会对橡胶杆17有挤压作用，此时橡胶杆 17的自由端向下，从而使圆台腔18的尖端向下，当挤压橡胶杆17内的辅助球19时，辅助球19 向圆台腔18的尖端移动时，会使圆台腔18膨胀变大，从而使橡胶杆17膨胀，进一步降低重力 球13从葫芦形槽15的小口通过的几率，从而进一步保证对重力球13的上升的限制效果。 [0040] 参照说明书附图1和图6，所述卡紧板14一端向上弯曲，卡紧板14底面经过抛光处 理。 [0041] 卡紧板14一端向上弯曲，可对重力球13起到阻挡作用，防止重力球13在未通过葫 芦形槽15前，向远离钻头部1的方向倾斜，同时其底面经过抛光处理后，可降低与重力球13 间的摩擦，使重力球13快速由葫芦形槽15的大口移动至小口处。 [0042] 参照说明书附图1和图6，所述卡紧板14表面套接有滑动管20，滑动管20位于葫芦 形槽15的大口边缘，且通过水平弹簧与钻头部1连接。 [0043] 重力球13到达葫芦形槽15的大口处时，会将滑动管20推动，使水平弹簧压缩，当重 力球13完全通过大口处后，连接弹簧5推动滑动管20对延伸杆12起到推动作用，使重力球13 快速移动至小口处被限位。 [0044] 参照说明书附图2，所述半球体11表面固定连接有减噪垫21，减噪垫21内部开设有 多个空腔，空腔内部填充有甲烷。 [0045] 减噪垫21可以降低安装部2在惯性作用下挤压半球体11时的噪音，同时其内部有 空腔后，方便变形，从而降低其永久变形的几率，并且空腔内部的甲烷有一定的上升力，能 够对插入板6有力的作用，当插入孔完全脱离插入板6后，上升力的作用配合重力球13的作 用，能够快速使插入板6调整至水平状态。 [0046] 参照说明书附图3，所述十字架表面经过抛光处理，所述十字槽与十字架的形状相 匹配。 [0047] 降低十字架与十字槽间的磨损，同时能使其竖向移动时更稳定。 [0048] 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理 解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进 行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术 方案的精神和范围。 6 6 CN 113802995 B 说明书附图 1/6页 图1 7 7 CN 113802995 B 说明书附图 2/6页 图2 8 8 CN 113802995 B 说明书附图 3/6页 图3 9 9 CN 113802995 B 说明书附图 4/6页 图4 10 10 CN 113802995 B 说明书附图 5/6页 图5 图6 11 11 CN 113802995 B 说明书附图 6/6页 图7 12 12

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