一种伸缩式钻井用PDC钻头的制作方法

本实用新型涉及钻头领域，具体涉及一种伸缩式钻井用pdc钻头。

背景技术：

随着国家对油气资源的需求急剧增加，供需矛盾日益严峻，目前油气勘探开发的主战场逐步向复杂难钻地层转移，现有形式的钻头位于上述岩层破岩时，破岩效率低,钻头损坏严重，起下钻频繁，当钻遇深部软硬交错等混合性岩层时，起下钻次数多周期长，为此，如何提高钻井效率成为了当下急需解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型之目的在于提供一种伸缩式钻井用pdc钻头，达到快速有效的钻井的目的。

为实现上述目的，本实用新型之一种伸缩式钻井用pdc钻头，包括套筒、钻头、阶梯轴、牙轮和动力组件，所述钻头采用中空设计，且其与所述套筒固定设置，所述套筒与所述钻头中空部相互连通，所述套筒内从上到下依次固定设有内螺纹与限位台，所述限位台上固定设有内环齿；

所述阶梯轴的外表面上开设有与所述内螺纹相互啮合的外螺纹，所述阶梯轴的阶梯面上固定设有与所述内环齿相互配合的外环齿，所述牙轮固定设置在所述阶梯轴上，所述牙轮与所述钻头上均固定设有刀翼；

所述阶梯轴设置在所述套筒内；

所述钻头的底部开设有供所述牙轮穿过的通孔；

所述阶梯轴可正转或反转的设置在所述动力组件的输出端上。

进一步，所述牙轮与所述阶梯轴之间可拆卸式连接。

进一步，所述牙轮与所述阶梯轴之间采用螺纹固定连接。

进一步，所述动力组件为伺服电机。

进一步，所述伺服电机动力连接有动力轴，所述动力轴通过联轴器与所述阶梯轴固定连接。

进一步，所述钻头与所述套筒之间采用一体化成型设计。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：

在使用时，首先把阶梯轴套入到套筒中，然后装上动力组件；

启动动力组件，动力组件驱动阶梯轴旋转，从而使得牙轮旋转，而在钻井时，牙轮与钻头均抵接在地表上，此时，内螺纹与外螺纹相互啮合，此处形成一丝杠螺母副机构，从而可以使得牙轮具有向下运动的趋势，从而进行地表钻孔，直至阶梯轴上的外环齿与内环齿相互抵接为止，由于内环齿与外环齿相互抵接，而阶梯轴此时还是处于旋转运动，因而会驱动内环齿旋转，最终使得钻头旋转，实现钻井；

动力组件反转，此时外环齿和内环齿相互啮合，实现钻头的反转，钻头(由于钻头自身的设计)不具有钻地的功能，阶梯轴缓慢的上升，从而使得外环齿脱离内环齿，即可实现牙轮的复位；

采用此伸缩式复合钻头在软硬交错地层条件下能够有效提高破岩效率，延长钻头寿命，节约钻井成本，通过丝杠螺母副的伸缩作用中的牙轮的伸缩及定位实现牙轮与钻头的共同旋转，从而实现刀翼与牙轮单独、混合破岩在软硬交错地层中的自由切换；

综上，采用此种钻头能够达到快速有效的钻井的目的。

附图说明

图1是本实用新型一种伸缩式钻井用pdc钻头的剖视图；

图2是本实用新型一种伸缩式钻井用pdc钻头的钻头的半剖立体图；

图3是本实用新型一种伸缩式钻井用pdc钻头的阶梯轴的半剖立体图。

图中：1、套筒；11、内螺纹；12、限位台；13、内环齿；2、钻头；21、通孔；3、阶梯轴；31、外螺纹；33、外环齿；4、牙轮；5、动力组件；51、伺服电机；52、动力轴；53、联轴器；6、刀翼。

具体实施方式

为详细说明本实用新型之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。

请参阅图1所示，并参阅图2-3所示，本实用新型提供一种实施方案：

本实用新型提供为实现上述目的，本实用新型之一种伸缩式钻井用pdc钻头，包括套筒1、钻头2、阶梯轴3、牙轮4和动力组件5，所述钻头2采用中空设计，且其与所述套筒1固定设置，所述套筒1与所述钻头2中空部相互连通，所述套筒1内从上到下依次固定设有内螺纹11与限位台12，所述限位台12上固定设有内环齿13；

所述阶梯轴3的外表面上开设有与所述内螺纹11相互啮合的外螺纹31，所述阶梯轴3的阶梯面上固定设有与所述内环齿13相互配合的外环齿33，所述牙轮4固定设置在所述阶梯轴3上，所述牙轮4与所述钻头2上均固定设有刀翼6；

所述阶梯轴3设置在所述套筒1内；

所述钻头2的底部开设有供所述牙轮4穿过的通孔21；

所述阶梯轴3可正转或反转的设置在所述动力组件5的输出端上。

在使用时，首先把阶梯轴3套入到套筒1中，然后装上动力组件5；

启动动力组件5，动力组件5驱动阶梯轴3旋转，从而使得牙轮4旋转，而在钻井时，牙轮4与钻头2均抵接在地表上，此时，内螺纹11与外螺纹31相互啮合，此处形成一丝杠螺母副机构，从而可以使得牙轮4具有向下运动的趋势，从而进行地表钻孔，直至阶梯轴3上的外环齿33与内环齿13相互抵接为止，由于内环齿13与外环齿33相互抵接，而阶梯轴3此时还是处于旋转运动，因而会驱动内环齿13旋转，最终使得钻头2旋转，实现钻井；

动力组件5反转即可实现牙轮4的复位；

采用此伸缩式复合钻头2在软硬交错地层条件下能够有效提高破岩效率，延长钻头2寿命，节约钻井成本，通过丝杠螺母副的伸缩作用中的牙轮4的伸缩及定位实现牙轮4与钻头2的共同旋转，从而实现刀翼6与牙轮4单独、混合破岩在软硬交错地层中的自由切换；

综上，采用此种钻头2能够达到快速有效的钻井的目的。

进一步，所述牙轮4与所述阶梯轴3之间可拆卸式连接。

由于牙轮4率先与地表接触实现钻孔，进而其损伤相对较大，而牙轮4相对于钻头2的生产加工较为简单，因而可以实现保护钻头2的目的；

进一步，所述牙轮4与所述阶梯轴3之间采用螺纹固定连接。

采用螺纹连接起到牙轮4与阶梯轴3的连接稳定，力矩传动效果好，且方便拆卸。

进一步，所述动力组件5为伺服电机51。

伺服电机51具有正转和反转的特点，可以实现牙轮4的伸缩。

进一步，所述伺服电机51动力连接有动力轴52，所述动力轴52通过联轴器53与所述阶梯轴3固定连接。

设置联轴器53起到保护伺服电机51的动力轴52的目的，从而起到延长伺服电机51的使用寿命的目的。

进一步，所述钻头2与所述套筒1之间采用一体化成型设计。

采用一体化成型设计起到加强钻头2与套筒1之间的连接强度。

技术特征：

1.一种伸缩式钻井用pdc钻头，其特征在于：包括套筒(1)、钻头(2)、阶梯轴(3)、牙轮(4)和动力组件(5)，所述钻头(2)采用中空设计，且其与所述套筒(1)固定设置，所述套筒(1)与所述钻头(2)中空部相互连通，所述套筒(1)内从上到下依次固定设有内螺纹(11)与限位台(12)，所述限位台(12)上固定设有内环齿(13)；

所述阶梯轴(3)的外表面上开设有与所述内螺纹(11)相互啮合的外螺纹(31)，所述阶梯轴(3)的阶梯面上固定设有与所述内环齿(13)相互配合的外环齿(33)，所述牙轮(4)固定设置在所述阶梯轴(3)上，所述牙轮(4)与所述钻头(2)上均固定设有刀翼(6)；

所述阶梯轴(3)设置在所述套筒(1)内；

所述钻头(2)的底部开设有供所述牙轮(4)穿过的通孔(21)；

所述阶梯轴(3)可正转或反转的设置在所述动力组件(5)的输出端上。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩式钻井用pdc钻头，其特征在于：所述牙轮(4)与所述阶梯轴(3)之间可拆卸式连接。

3.根据权利要求2所述的一种伸缩式钻井用pdc钻头，其特征在于：所述牙轮(4)与所述阶梯轴(3)之间采用螺纹固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种伸缩式钻井用pdc钻头，其特征在于：所述动力组件(5)为伺服电机(51)。

5.根据权利要求4所述的一种伸缩式钻井用pdc钻头，其特征在于：所述伺服电机(51)动力连接有动力轴(52)，所述动力轴(52)通过联轴器(53)与所述阶梯轴(3)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种伸缩式钻井用pdc钻头，其特征在于：所述钻头(2)与所述套筒(1)之间采用一体化成型设计。

技术总结
本实用新型涉及一种伸缩式钻井用PDC钻头，包括套筒、钻头、阶梯轴、牙轮和动力组件，所述钻头采用中空设计，且其与所述套筒固定设置，所述套筒与所述钻头中空部相互连通，所述套筒内从上到下依次固定设有内螺纹与限位台，所述限位台上固定设有内环齿，阶梯轴的外表面上开设有与所述内螺纹相互啮合的外螺纹，所述阶梯轴的阶梯面上固定设有与所述内环齿相互配合的外环齿，所述牙轮固定设置在所述阶梯轴上，所述牙轮与所述钻头上均固定设有刀翼，阶梯轴设置在所述套筒内，钻头的底部开设有供所述牙轮穿过的通孔，阶梯轴可正转或反转的设置在所述动力组件的输出端上，采用此种钻头，达到快速有效的钻井的目的。

技术研发人员：李玲玲;胡军;张建平;王艳梅;朱云翔
受保护的技术使用者：武汉亿斯达工具有限公司
技术研发日：2019.12.04
技术公布日：2020.09.04