一种钻井用具有耐磨功能的PDC钻头的制作方法

一种钻井用具有耐磨功能的pdc钻头
技术领域
1.本发明涉及钻井钻头技术领域，特别涉及一种钻井用具有耐磨功能的pdc钻头。


背景技术：

2.在钻井过程中钻头是破碎岩石的主要工具，井眼是由钻头破碎岩石而形成的，一个井眼形成的好坏，所用时间的长短，除与所钻地层岩石的特性和钻头本身的性能有关外，更与钻头和地层之间的相互匹配程度有关，钻头的合理选型对提高钻井速度，降低钻井综合成本起着重要作用，钻头是进行石油钻井工作的重要工具之一，钻头是否适应岩石的性质和钻头质量的好坏，在选用钻井工艺方面起着非常重要的作用，特别是对钻井质量、钻探速度、钻井成本方面产生着巨大的影响，pdc钻头是当今石油和天然气勘探开发行业广泛使用的一种破岩工具，它有效地提高了机械钻具的耐磨程度，缩短了钻井周期。
3.申请号为：cn202110350625.0的专利公开了一种耐磨的pdc
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牙轮复合钻头，包括pdc钻头和单牙轮钻头，pdc钻头长度方向开设有螺纹孔，单牙轮钻头通过螺纹安装在螺纹孔内；pdc钻头包括钻头本体，钻头本体的圆周上均布有若干刀翼，刀翼上固定嵌入有若干pdc切削齿；相邻的两片刀翼之间的钻头本体上开设有与钻头本体内部的第一主流道连通的第一辅流道；单牙轮钻头的螺纹段开设的一圈半圆形凹槽和每片刀翼上安装的半圆形凹槽配合，用以限制pdc钻头和单牙轮钻头松动的限位机构。此发明虽然具有连接稳定性好，流道防堵塞，耐磨性好等优点，但是钻头在工作中遇到地质偏硬的环境时无法继续工作，持续工作会对钻头造成严重伤害，本发明设置的变换装置能够在地质偏硬的环境工作时自动变换成破碎状态，将障碍物打碎，避免障碍物对钻头造成大幅度的磨损。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术上的缺陷，具有自动更换工作模式的功能，在遇到坚硬地质时对岩层进行破碎，解决了遇到硬质土地时钻头持续工作造成不必要磨损的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钻井用具有耐磨功能的pdc钻头，包括通风装置、变换装置、钻头装置，所述的通风装置包括外筒，外筒上滑动设置有破碎盘，破碎盘上端设置有上端锥齿轮，上端锥齿轮上设置有固定花键，固定花键与上端锥齿轮之间设置有衔接弹簧，破碎盘下端设置有破碎柱；所述的变换装置包括安装在破碎盘内部的固定盘，固定盘上设置有固定柱，固定柱上端设置有滑动套筒，滑动套筒内部滑动设置有下端花键，滑动套筒侧边转动设置有转动杆，下端花键上端设置有变换圆盘，变换圆盘侧边设置有侧边滑动板，侧边滑动板上滑动设置有滑动块，转动杆一端与滑动套筒转动连接，转动杆另一端与滑动块转动连接，变换圆盘侧边设置有凸轮，凸轮前端设置有侧边锥齿轮，外筒低速转动时滑动块在侧边滑动板上向靠近下端花键的方向滑动，滑动块通过转动杆带动滑动套筒升降，滑动套筒带动固定柱插入固定盘内，使固定盘、滑动套筒、转动杆、变换圆盘与外筒同时转动，侧边锥齿轮在上端锥齿轮上转动，侧边锥齿轮带动凸轮转动，凸轮带动破
碎盘与破碎柱移动，将硬质土地打碎，避免钻头持续的对硬质土地进行工作，对钻头造成不必要的磨损。
6.进一步的，所述的外筒高速旋转时滑动块向靠近侧边滑动板方向运动，滑动块带动滑动套筒升降，滑动套筒顶动衔接弹簧移动，通过滑动套筒带动下端花键与固定花键连接，滑动套筒内设置有轴承，当固定柱从固定盘中拔出时，下端花键不随外筒转动，进而使下端的钻头装置进行工作。
7.进一步的，所述的通风装置还包括滑动设置在外筒上的固定板，固定板内部设置有旋转板，旋转板与外筒同时旋转，旋转板上设置有通风扇，固定花键上端固定设置有中端齿轮，中端齿轮外侧设置有通风斗，通风斗下端设置有通风齿轮，通风齿轮与中端齿轮转动啮合，通风齿轮下端设置有通风固定柱，外筒带动旋转板在固定板上转动，旋转板带动通风齿轮与中端齿轮啮合转动，通风齿轮带动通风扇转动，使本发明在地底进行工作时，也带有通风功能，从而将钻头内的灰尘清理掉，避免在工作时出现堵塞。
8.进一步的，所述的钻头装置包括安装在下端花键上的下端齿轮，下端齿轮侧边设置有第一齿轮与第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮均转动安装在外筒上，第二齿轮外围设置有双牙齿轮，双牙齿轮滑动安装在外筒上，双牙齿轮侧边设置有竖筒齿轮，竖筒齿轮下端设置有竖筒，竖筒齿轮与竖筒均转动设置在外筒上，下端齿轮下端设置有六面转动架，六面转动架固定安装在外筒上，六面转动架内部设置有底端锥齿轮，底端锥齿轮与下端花键同轴安装，双牙齿轮下端设置有横筒，横筒前端设置有横筒锥齿轮，横筒锥齿轮前端与底端锥齿轮啮合，外筒带动第一齿轮、六面转动架转动，第一齿轮在下端齿轮上转动，带动第二齿轮与双牙齿轮转动，双牙齿轮带动竖筒齿轮转动，六面转动架带动横筒锥齿轮在底端锥齿轮上转动，横筒与竖桶都随外筒转动而转动，实时进行工作，提高工作效率。
9.进一步的，所述的下端齿轮与底端锥齿轮在外筒低速旋转时，随外筒同时旋转，将下端钻头装置锁定，使发明在对硬质土地进行破碎时，避免钻头装置的运动，减少钻头的磨损。
10.进一步的，所述的竖筒与横筒上均设置有钻牙，所述横筒后端设置有保护板。
11.进一步的，所述的外筒连接有动力源，通过动力源带动外筒转动，动力源的转动速度根据地质情况调整，地质偏硬时为低速，地质松软时为高速。
12.本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）该一种钻井用具有耐磨功能的pdc钻头，设置的变换装置，具有在工作时自动变换钻头工作方式的功能，低速时进行破碎，高速时带动钻头装置工作，使钻井效率提高，能够有效的避免装置持续对硬质土地的钻孔而造成不必要的磨损，解决了在钻井过程中因土质问题对钻头造成的磨损而需要经常更换钻头和对硬质土地无法继续钻井的技术问题；（2）该一种钻井用具有耐磨功能的pdc钻头，设置的通风装置，具有在装置工作的过程中实时进行通风的功能，通风装置由动力源带动，提高了通风装置的工作效率，解决了在钻头工作中钻头过热或钻头内部因长期杂物的堆积对装置造成额外磨损的问题。
附图说明
13.图1为本发明整体结构示意图。
14.图2为本发明整体结构示意图。
15.图3为本发明通风装置结构示意图。
16.图4为本发明通风装置结构示意图。
17.图5为本发明变换装置结构示意图。
18.图6为本发明钻头装置结构示意图。
19.图7为本发明钻头装置结构示意图。
20.图中：1
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通风装置；2
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变换装置；3
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钻头装置；101
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外筒；102
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固定板；103
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旋转板；104
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通风扇；105
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中端齿轮；106
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通风齿轮；107
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通风斗；108
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通风固定柱；109
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固定花键；110
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上端锥齿轮；111
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衔接弹簧；112
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破碎盘；113
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破碎柱；201
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侧边滑动板；202
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滑动块；203
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凸轮；204
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变换圆盘；205
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侧边锥齿轮；206
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转动杆；207
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滑动套筒；208
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下端花键；209
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固定柱；210
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固定盘；301
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下端齿轮；302
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第一齿轮；303
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第二齿轮；304
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双牙齿轮；305
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竖筒齿轮；306
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竖筒；307
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横筒；308
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六面转动架；309
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底端锥齿轮；310
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横筒锥齿轮。
具体实施方式
21.在本发明以下的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。
22.在本发明以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。
24.实施例：参考图1所示的一种钻井用具有耐磨功能的pdc钻头，包括用于对钻头整体进行清理通风的通风装置1，通风装置1下端设置有用于变换钻头功能的变换装置2，变换装置2下端设置有钻头装置3。
25.参考图2、图3、图4所示的通风装置1包括外筒101，外筒101上设置有固定板102，外筒101上端滑动设置有破碎盘112，固定板102内部设置有旋转板103，旋转板103与外筒101同时旋转，旋转板103上设置有通风扇104，固定板102中端固定设置有固定花键109，破碎盘112上端设置有上端锥齿轮110，固定花键109上端固定设置有中端齿轮105，中端齿轮105外侧设置有通风斗107，通风斗107下端设置有通风齿轮106，通风齿轮106与中端齿轮105转动啮合，破碎盘112下端设置有破碎柱113，通风齿轮106下端设置有通风固定柱108，外筒101带动旋转板103在固定板102上转动，旋转板103带动通风齿轮106与中端齿轮105转动，通风齿轮106带动通风扇104转动，对装置内部进行通风清理。
26.参考图5所示的变换装置2包括侧边滑动板201，侧边滑动板201上滑动设置有滑动块202，滑动块202下端设置有转动杆206，转动杆206一端与滑动块202转动连接，转动杆206另一端设置有滑动套筒207，侧边滑动板201前端设置有变换圆盘204，变换圆盘204侧边设置有凸轮203，滑动套筒207内部滑动设置有下端花键208，滑动块202通过转动杆206带动滑
动套筒207升降，滑动套筒207侧边设置有固定柱209，固定柱209下设置有固定盘210，固定盘210固定安装在外筒101上，凸轮203前端设置有侧边锥齿轮205，滑动套筒207带动固定柱209插入固定盘210内时，固定盘210、滑动套筒207、转动杆206、变换圆盘204与外筒101同时转动，侧边锥齿轮205在上端锥齿轮110上转动，侧边锥齿轮205带动凸轮203转动，凸轮203带动破碎盘112与破碎柱113移动，破碎柱113与外筒110之间设置有弹簧，通过破碎柱113实现对硬质土地的破碎。
27.参考图6和图7所示的钻头装置3包括双牙齿轮304，侧边设置有竖筒齿轮305，竖筒齿轮305下端设置有竖筒306，竖筒齿轮305与竖筒306转动设置在外筒101上，下端齿轮301下端设置有六面转动架308，六面转动架308固定安装在外筒101上，下端花键208上设置有下端齿轮301，下端齿轮301侧边设置有第一齿轮302与第二齿轮303，第一齿轮302与第二齿轮303转动安装在外筒101上，第二齿轮303外侧设置有双牙齿轮304，双牙齿轮304滑动安装在外筒101上，六面转动架308内部设置有底端锥齿轮309，底端锥齿轮309与下端花键208同轴安装，双牙齿轮304下端设置有横筒307，横筒307前端设置有横筒锥齿轮310，横筒锥齿轮310前端与底端锥齿轮309啮合，外筒101带动第一齿轮302、第二齿轮303和六面转动架308转动，第一齿轮302在下端齿轮301上转动，第一齿轮302带动第二齿轮303转动，同时第二齿轮303带动双牙齿轮304与竖筒齿轮305转动，六面转动架308带动横筒锥齿轮310在底端锥齿轮309上旋转，竖筒306与横筒307上端的钻牙相互配合旋转，将多余碎土分散开。
28.本发明工作原理如下：第一步，将固定板102安装在动力源上，动力源带动旋转板103转动，旋转板103带动通风齿轮106在中端齿轮105上转动，使通风齿轮106带动通风扇104转动，实现通风功能，对钻头内部进行通风、清理；第二步，动力源低速旋转时，滑动块202在侧边滑动板201上向靠近变换圆盘204的方向滑动，滑动块202带动转动杆206移动，转动杆206带动侧边滑动板201下降，滑动套筒207带动固定柱209插进固定盘210内，固定盘210随外筒101同时旋转，固定盘210带动转动杆206旋转，转动杆206带动侧边锥齿轮205转动，侧边锥齿轮205带动凸轮203转动，凸轮203使破碎盘112与破碎柱113在外筒101上移动实现破碎功能；最后一步，当动力源高速转动时，滑动块202通过离心力向侧边滑动板201靠近，滑动块202带动转动杆206移动，转动杆206带动滑动套筒207上升，使滑动套筒207将下端花键208与固定花键109连接，同时下端花键208顶动上端锥齿轮110与衔接弹簧111，使上端锥齿轮110与侧边锥齿轮205不再啮合，滑动套筒207带动固定柱209从固定盘210内拔出，此时下端花键208不再随外筒转动，外筒101带动第一齿轮302、第二齿轮303和六面转动架308转动，第一齿轮302在下端齿轮301上转动，第一齿轮302带动第二齿轮303转动，同时第二齿轮303带动双牙齿轮304与竖筒齿轮305转动，六面转动架308带动横筒锥齿轮310在底端锥齿轮309上旋转，竖筒306与横筒307同时转动加快钻进速度。
29.本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。