本发明属于石油钻井技术领域，具体而言，涉及一种PDC钻头。
背景技术：
PDC钻头，就是聚晶金刚石复合片钻头，即Polycrystalline Diamond Compact Bit。传统的金刚石钻头通常设有3-8个刀翼，这种结构的金刚石钻头为石油开采和勘探工程作出了贡献。
传统的石油钻井用的PDC钻头，其结构一般为圆柱横齿、圆柱立齿和尖齿，其切削方式分别为切入式、犁入式和裂岩式。这些PDC石油钻头为石油开采钻井工程作出了贡献，但其同时存在着如下的缺点或不足：PDC钻头在钻遇花岗岩基岩及硬板泥岩时，金刚石急剧发热，切削寿命大幅度下降。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解。
技术实现要素：
本发明的一个主要目的在于克服上述PDC钻头发热的缺陷，提供一种PDC钻头。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种PDC钻头，包括钻头本体、切削刀翼、切削齿以及振动装置，所述钻头本体具有钻头冠部；所述切削刀翼形成于所述钻头冠部，所述切削刀翼上设置有齿孔；所述切削齿设置于所述齿孔内；所述振动装置可转动地设置于所述切削刀翼上，所述振动装置包括振动轴以及设置于所述振动轴外周的振动齿。
根据本发明的一实施方式，其中所述振动轴可转动地设置于所述切削刀翼上，所述振动齿固定设置于所述振动轴的外周。
根据本发明的一实施方式，其中所述振动齿的与所述振动轴的外周结合的一端为底端，与所述底端相对的一端为顶端，所述振动齿的横截面尺寸由所述底端向所述顶端逐渐减小。
根据本发明的一实施方式，其中所述振动轴固定设置于所述切削刀翼上，所述振动装置还包括连接件，所述连接件可转动地套设于所述振动轴的外周，所述振动齿固定设置于所述连接件的外周。
根据本发明的一实施方式，其中所述振动齿的与所述连接件的外周结合的一端为底端，与所述底端相对的一端为顶端，所述振动齿的横截面尺寸由所述底端向所述顶端逐渐减小。
根据本发明的一实施方式，其中所述钻头本体具有中心轴线，沿垂直于所述中心轴线方向观察，所述振动轴沿所述钻头本体的径向延伸。
根据本发明的一实施方式，其中所述钻头本体具有中心轴线，所述振动齿在所述中心轴线方向上的投影的尺寸范围为零至第一尺寸之间，所述第一尺寸等于所述切削齿在所述中心轴线方向上的投影的尺寸。
根据本发明的一实施方式，其中所述振动齿为多个，多个所述振动齿绕所述振动轴的同一圆周环形分布，相邻环形圆周之间的所述振动齿交错设置。
根据本发明的一实施方式，其中部分所述切削刀翼上设置有所述振动装置，具有所述振动装置的所述切削刀翼彼此相互间隔设置。
根据本发明的一实施方式，其中所述PDC钻头还包括水眼，所述水眼设置于相邻的所述切削刀翼之间，所述水眼中设置有喷嘴，所述喷嘴与水源连通。
由上述技术方案可知，本发明的PDC钻头的优点和积极效果在于：本发明提供的PDC钻头具有可转动的振动装置，该振动装置能够在PDC钻头工作过程中进行旋转，振动齿能够与地层接触并对其进行压迫，以预先裂岩，提高工作效率。另一方面，由于该振动齿的存在，使振动装置旋转过程中，间断地接触地层，从而使PDC钻头产生振动，进而可以减少摩擦发热，延长PDC钻头的使用寿命。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1是根据一示例性实施方式示出的一种PDC钻头的结构图。
图2是图1中的PDC钻头的俯视图。
图3是图1中的一种具体实施方式提供的振动装置的结构图。
图4是图1中的一种具体实施方式提供的振动装置的剖视图。
其中，附图标记说明如下：
101、钻头本体； 102、切削刀翼；
103、切削齿； 104、振动装置；
105、振动齿； 106、振动轴；
107、连接件； 108、水眼。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
参照图1至图4，根据本发明的一个方面，提供了一种PDC钻头，该PDC钻头可以包括钻头本体101、切削刀翼102、切削齿103以及振动装置104，其中钻头本体101可以具有钻头冠部。切削刀翼102可以形成于该钻头冠部，并且该切削刀翼102上可以设置有齿孔，以用于容纳切削齿103。切削齿103可以固定设置于该齿孔内。振动装置104可转动地设置于切削刀翼102上，并且该振动装置104可以包括振动轴106以及设置于振动轴106外周的振动齿105。一方面，该振动装置104能够在PDC钻头工作过程中进行旋转，振动齿105能够与地层接触并对地层进行压迫，以预先裂岩，提高工作效率。另一方面，由于该振动齿105的存在，使振动装置104在旋转过程中，间断地接触地层，从而使PDC钻头产生振动，进而可以减少摩擦发热，延长PDC钻头的使用寿命。根据本发明的一具体实施方式，其中本发明提供的钻头本体101可以为钢体，但不以此为限。根据本发明的一具体实施方式，其中振动齿105可以为截齿，例如但不限于，可以为合金截齿，都在本发明的保护范围内。
继续参照图1至图4，根据本发明的一实施方式，其中振动装置104设置为可转动地，可以包括多种结构形式。具体地，振动轴106可以设置为可转动的设置于切削刀翼102上，振动齿105可以固定设置于振动轴106上。
根据本发明的一具体实施方式，其中振动轴106为可转动的情况下，该振动轴106可以设置为柱体结构形式或阶梯轴结构形式，其中柱体结构的两端或者阶梯轴结构的两端分别可转动地设置于切削刀翼102上。根据本发明的一具体实施方式，其中振动轴106为柱体结构形式的情况下，振动齿105可以固定设置在该振动轴106的外周面上。振动轴106为阶梯轴结构形式的情况下，其中中部的轴的直径可以大于两端的轴的直径，振动齿105可以固定设置于该中部的轴的外周面上，都在本发明的保护范围内。
继续参照图1至图4，根据本发明的一具体实施方式，其中振动轴106的外周还可以设置有连接件107，该连接件107可以包裹于振动轴106的外周设置，该连接件107可以设置为固定连接于振动轴106的外周，也可以设置为可转动地套设于振动轴106的外周。
继续参照图1至图4，根据本发明的一实施方式，其中振动轴106为固定设置于切削刀翼102上的情况下，连接件107可转动地套设于振动轴106的外周，振动齿105可以固定设置于连接件107的外周。其中，振动轴106可转动地设置于切削刀翼102上的情况下，连接件107可以固定套设于振动轴106的外周，也可以设置为可转动地，其中振动齿105可以固定设置于连接件107的外周上，都在本发明的保护范围内。
根据本发明的一具体实施方式，其中振动齿105可以通过镶嵌的方式固定于振动轴106上，也可以通过镶嵌的方式固定于连接件107的外周，但不以此为限，其他固定方式也在本发明的保护范围内。
参照图3和图4，根据本发明的一实施方式，其中在振动装置104不包括连接件107的情况下，振动轴106上可以设置有凹孔，振动齿105可以包括固定埋设于振动轴106内的部分以及露出于振动轴106外部的部分。振动齿105露出于振动轴106外部的部分可以设置为圆柱形结构，也可以设置为圆锥形结构，都在本发明的保护范围内。图3中显示了振动齿105露出于振动轴106外的部分为圆锥形结构的一种具体实施方式，其中振动齿105的与振动轴106的外周结合的一端可以定义为底端，与底端相对的一端可以定义为顶端，振动齿105的横截面尺寸可以由该底端向顶端逐渐减小。根据本发明的一具体实施方式，其中振动齿105还可以为其他形状的锥形结构，也在本发明的保护范围内。
继续参照图3和图4，根据本发明的一实施方式，其中振动装置104包括连接件107的情况下，连接件107上可以设置有凹孔，振动齿105可以包括固定埋设于连接件107内的部分以及露出于连接件107外部的部分。振动齿105露出于连接件107外部的部分可以设置为圆柱形结构，也可以设置为圆锥形结构，振动齿105的与连接件107的外周结合的一端可以为底端，与底端相对的一端为顶端，振动齿105的横截面尺寸由底端向顶端逐渐减小。根据本发明的一具体实施方式，其中振动齿105还可以为其他形状的锥形结构，也在本发明的保护范围内。
根据本发明的一实施方式，其中钻头本体101可以具有中心轴线，沿垂直于中心轴线方向观察，振动轴106可以沿钻头本体101的径向方向延伸。实际上，根据实际需要，该振动轴106的中心轴线可以与钻头本体101的中心轴线方向垂直，但不以此为限，该振动轴106的中心轴线可以与钻头本体101的中心轴线之间的夹角范围可以为75°-105°。
根据本发明的一具体实施方式，其中切削刀翼102上可以设置有用于容纳振动轴106的安装槽，具体地，该安装槽可以设置在切削刀翼102的顶部，例如但不限于，该安装槽可以由顶端面向内凹陷形成，以将振动轴106固定于该安装槽内。根据本发明的一具体实施方式，安装槽可以通过铣刀加工形成，但不以此为限。振动装置104的振动轴106安装于切削刀翼102的安装槽内后，可以采用焊接的方式将振动轴106进行固定，但不以此为限。根据本发明的另一具体实施方式，其中切削刀翼102上可以设置有用于容纳振动轴106的安装孔，振动轴106可以穿设于该安装孔内，以周向限位于该安装孔内。根据本发明的一具体实施方式，其中该安装孔可以为通孔，以将振动轴106插入到安装孔内后，再将安装孔的外侧端封堵，以防止振动轴106轴向移动而从安装孔内脱出。
继续参照图1至图4，根据本发明的一实施方式，其中钻头本体101可以具有中心轴线，振动齿105在中心轴线方向上的投影的尺寸范围可以为零至第一尺寸之间，第一尺寸可以等于切削齿103在中心轴线方向上的投影的尺寸。第一尺寸可以为振动齿105的底端到顶端之间的距离，也就是说，振动装置104在旋转过程中，振动齿105在钻头本体101方向上的投影可以周期性变化，当振动齿105在钻头本体101的中心轴线方向上的投影尺寸为第一尺寸时，振动齿105的中心轴线可以与钻头本体101的中心轴线平行，此时振动齿105可以与地层接触，以压迫地层形成破岩。在振动齿105的中心轴线方向与钻头本体101的中心轴线平行的情况下，振动齿105的最高点在钻头本体101的中心轴线方向上的投影可以与切削齿103的最高点在钻头本体101的中心轴线方向上的投影重合。此时，可以定义该振动齿105的高度与切削齿103的高度相同，也就是说，振动齿105接触地层的情况下，切削齿103也随之接触地层，以对地层形成切削。
继续参照图2至图4，根据本发明的一实施方式，其中振动齿105可以为多个，多个振动齿105可以绕振动轴106的同一圆周环形分布，相邻环形圆周之间的振动齿105可以交错设置。
继续参照图1和图2，根据本发明的一实施方式，PDC钻头可以具有多个切削刀翼102，其中部分切削刀翼102上可以设置有振动装置104，具有振动装置104的切削刀翼102可以彼此相互间隔设置，但不以此为限，根据实际需要，在每个切削刀翼102上均可以设置有该振动装置104。图2中显示了，该PDC钻头可以具有4个切削刀翼102，相间隔的切削刀翼102上可以分别设置有一个振动装置104。当然，每个设置有振动装置104的切削刀翼102上可以设置有两个或者多个振动装置104，或者PDC钻头的每个切削刀翼102上都可以设置有该振动装置104，都在本发明的保护范围内。根据本发明的一具体实施方式，其中切削刀翼102可以为2-8个，都在本发明的保护范围内。
继续参照图1和图2，根据本发明的一实施方式，其中PDC钻头还可以包括水眼108，水眼108可以设置于相邻的切削刀翼102之间，水眼108中可以设置有喷嘴，喷嘴可以与水源连通，以对切削齿103进行清洗。根据本发明的一具体实施方式，其中水眼108的数量可以与PDC钻头的工作环境以及PDC钻头的旋转速度有关，可以根据需要任意选定，例如但不限于水眼108可以设置为4-40个，每个水眼108都可以与水源连通。
根据本发明的一具体实施方式，其中PDC钻头的钻头本体101的内部可以设置有内部腔体，该腔体可以分别与外部水源以及水眼108连通。根据本发明的一具体实施方式，其中钻头本体101的结构可以为椭圆柱体、方形柱体或其他本领域技术人员能够想到的柱体形结构都在本发明的保护范围内，根据本发明一种具体实施方式，提供的圆柱体形的钻头本体101，如图1所示，该钻头本体101的直径可选择为127mm至431.8mm，或者可以为5英寸至17英寸。
根据本发明的一具体实施方式，其中每个PDC钻头上可以设置有2-8个切削刀翼102，每个切削刀翼102上可以设置有多个切削齿103，例如图2中显示，每个切削刀翼102上至少有5个切削齿103。其中切削齿103可以包括设置于切削刀翼102冠部的主切削齿和设置于切削刀翼102冠部外周面的保径齿，其中整个PDC钻头上可以至少有10个主切削齿。根据本发明的一具体实施方式，其中主切削齿的直径可以为10—25mm，高度可以为5—20mm。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。