一种带压力平衡功能的钻井PDC钻头用自调节元件的制作方法

本发明涉及钻头自调节元件，具体为一种带压力平衡功能的钻井pdc钻头用自调节元件。

背景技术：

深井作业中，钻头周围的压力随井深的增加而逐步增大。原专利的设计结构只能在一定外界压力范围内可以工作，当外界压力高于或低于设计承受压力范围，自调节元件都将无法正常工作，甚至失去设计功能。当外界压力超过自调节元件的承受极限时，将无法自动弹出，失去抵抗外力、保护钻头的作用。当外界压力低于设计承受压力范围时，由于外界压力过低，正常钻进时的钻压无法使弹出装置回缩，钻头切削深度无法达到正常尺寸，钻头的切削能力、切削效率受到限制。

因此本领域技术人员有责任提供一种结构简单合理，设计精准，切实能够应用深井作业的一种带压力平衡功能的钻井pdc钻头用自调节元件。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单，设计精准的一种带压力平衡功能的钻井pdc钻头用自调节元件，其特征在于，结构包括活塞安装在工作腔中，将工作腔分隔为两个空腔分别为工作腔一和工作腔二，工作腔一和工作腔二容积大小随着活塞的移动而变化；

其中活塞包括弹出端、配压端，弹出端和配压端分别从工作腔两端伸出；弹簧安装在工作腔内部，位于活塞配压端一侧，用于将活塞朝向弹出端一侧弹出；

活塞内部安装有流量调节阀，用于控制工作腔内部工作腔一和工作腔二间介质流动的速率；流量调节阀控制介质双向流动的流速不同，具体流速数值根据自调节元件工作需求设定。

作为优选，活塞弹出端顶端可以附耐冲击的垫。

作为优选，工作腔内的弹出端和配压端各设置有密封件。

在本设计中，弹出端和配压端同时与外界接触，设计相同的接触面积，始终保持与外界钻井环境的压力平衡，可以在不同层深范围内进行工作，并可以在任何层深地层的钻井钻头上工作。本发明结构设计简单合理，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。

附图说明

图1为本发明压力平衡自调节元件结构示意图；

图2为本发明实施例中自调节元件受力示意图；

附图标记：

1-弹出端；2-工作腔；3-活塞；4-流量调节阀；5-弹簧；6-配压端；7-密封件；8-工作腔一；9-工作腔二；10-外界压力；11-冲击力。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-2，本发明实施例中，一种带压力平衡功能的钻井pdc钻头用自调节元件，在具体实施过程中，结构包括活塞3安装在工作腔2中，将工作腔2分隔为两个空腔分别为工作腔一8和工作腔二9，工作腔一8和工作腔二9容积大小随着活塞的移动而变化；

其中活塞3包括弹出端1、配压端6，弹出端1和配压端6分别从工作腔2两端伸出；弹簧5安装在工作腔2内部，位于活塞配压端6一侧，用于将活塞朝向弹出端一侧弹出；

具体实施过程中活塞3内部安装有流量调节阀4，用于控制工作腔2内部工作腔一8和工作腔二9间介质流动的速率；流量调节阀4控制介质双向流动的流速不同，具体流速数值根据自调节元件工作需求设定。

具体实施过程中活塞弹出端1顶端可以附耐冲击的垫。

具体实施过程中工作腔2内的弹出端1和配压端6各设置有密封件7；

具体实施过程中弹出端1和活塞配压端6同时与外界接触，设计相同的接触面积，始终保持与外界钻井环境的压力平衡。

具体实施过程中当活塞弹出端受到稳定外界压力10时，活塞3在作用力下会慢慢回缩，这时工作腔二9中的介质会通过流量控制阀慢慢流入工作腔一8中，流量控制阀4的开口大小决定流速的快慢，间接控制活塞回缩的速率。

当活塞弹出端受到瞬间较大的冲击压力11时，由于流量控制阀4的作用，介质无法快速通过，弹出端不会快速缩回，能够起到抵抗冲击力的作用。

当活塞弹出端所受外力突然撤销时，活塞3在弹簧5的作用下弹出，这时工作腔一8中的介质会通过流量控制阀4快速流入工作腔二9中，弹出端快速弹出，以抵抗下一次冲击。

本发明结构设计简单合理，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

1.一种带压力平衡功能的钻井pdc钻头用自调节元件，其特征在于：结构包括活塞安装在工作腔中，将工作腔分隔为两个空腔分别为工作腔一和工作腔二，工作腔一和工作腔二容积大小随着活塞的移动而变化；其中活塞包括弹出端、配压端，弹出端和配压端分别从工作腔两端伸出；弹簧安装在工作腔内部，位于活塞配压端一侧，用于将活塞朝向弹出端一侧弹出；活塞内部安装有流量调节阀，用于控制工作腔内部工作腔一和工作腔二间介质流动的速率；流量调节阀控制介质双向流动的流速不同，具体流速数值根据自调节元件工作需求设定。

2.根据权利要求1所述的一种带压力平衡功能的钻井pdc钻头用自调节元件，其特征在于：活塞弹出端顶端安装附耐冲击的垫。

3.一种带压力平衡功能的钻井pdc钻头用自调节元件，其特征在于：工作腔内的弹出端和配压端各设置有密封件。

技术总结
本发明公开了一种带压力平衡功能的钻井PDC钻头用自调节元件，包括活塞安装在工作腔中，将工作腔分隔为两个空腔，工作腔一和工作腔二容积大小随着活塞的移动而变化；活塞包括弹出端和配压端，分别从工作腔两端伸出；弹簧安装在工作腔内部，位于活塞配压端一侧，用于将活塞朝向弹出端一侧弹出；活塞内部安装有流量调节阀，用于控制工作腔内部工作腔一和工作腔二间介质流动的速率；流量调节阀控制介质双向流动的流速不同，弹出端和配压端同时与外界接触，设计相同的接触面积，始终保持与外界钻井环境的压力平衡，可在任何层深地层的钻井钻头上工作；本发明结构设计简单合理，是对现有技术一次扩展性的技术创新，具有很好的推广和使用价值。

技术研发人员：李升;张栋;田京燕;王兆辉;郭明波;鹿洪荣;庞继伟
受保护的技术使用者：山东职业学院
技术研发日：2020.02.19
技术公布日：2020.05.08