一种中心具有支撑结构的PDC钻头的制作方法

本实用新型属于PDC钻头技术领域，具体涉及一种中心具有支撑结构的PDC钻头。

背景技术：

PDC(聚金刚石复合片)钻头广泛应用于石油、地质领域的一种钻头，其具有较高的硬度、耐磨性和使用寿命。PDC钻头破岩石的主要方式是切屑岩石，由于其一般具有3-7个刀翼，十几个复合片，岩石又是不均质的，因此PDC钻头在工作时存在剧烈的横向振动，削弱了破碎岩石的效率。为了抑制钻头的横向振动，部分钻头强化了保径结构，使保径结构的直径比钻头的直径略大，保径结构域井壁大面积紧密接触，从而有效抑制了横向振动。

在地层较硬的情况下，一般不使用牙轮钻头，因为牙轮钻头机械钻速慢、寿命短，常常导致额外的起小钻作业，增加钻井时间和作业费用。因此，对于地层较硬的地方，通常采用机械钻速较快的PDC钻头，以提高钻井速度。

现有技术中关于PDC的技术文献也较多，例如申请号为201420087416.7的专利公开了一种高效率PDC钻头，包括钻头体、均匀设置在钻头体上的6个刀翼、钻头体上端的喷嘴和钻头体下端的连接件，刀翼包括上刀翼和位于上刀翼下端的下刀翼，上刀翼上设置有两排切屑齿，每排切屑齿均有4个切屑齿，上刀翼与下刀翼不平行。

申请号为20142008408.2的专利公开了一种PDC钻头，包括圆柱形钻头体和设置在钻头体上的刀翼和喷嘴，刀翼包括上刀翼和位于上刀翼下方的下刀翼，上刀翼上设置有切屑齿，相邻两个下刀翼形成的沟道与钻头体的中轴线之间的夹角大于5度小于35度。

申请号为201420508187.1的专利公开了一种PDC钻头，包括组那头基体、流道、喷嘴孔、刀翼和切屑齿，刀翼设置在钻头基体上，刀翼包括切屑部和保径部，刀翼的切屑部上设置有切屑齿，保径部与切屑部相连接；两个刀翼之间构成流道，喷嘴孔设置在钻头基体上，还包括保径齿和保径平躺齿，保径齿及保径平躺齿设置在保径部上；切屑齿主体为圆柱形，一端为圆弧面另一端为平面，切屑齿横向设置在刀翼的两端，平面一端朝向刀翼的外侧，圆弧面一端朝向刀翼的内侧，并部分潜入刀翼内；切屑齿焊接在刀翼上；还包括减震齿，减震齿为硬质合金，减震齿镶嵌在刀翼的侧面；保径齿设置在保径部的前端，保径齿的形状及安装方式与切屑齿相同；保径平躺齿设置在保径部的侧面；保径平躺齿为圆柱形，其一端面为圆弧面，另一端面为平面，保径平躺齿的纵向轴线与保径齿部的侧面垂直，保径平躺齿的圆弧面朝向保径的外侧，平面端镶嵌保径部内部。

目前的钻头都具有一定的导向性能，但是在实际使用的过程中，由于地层结构的复杂变化，在使用过程中位于钻头中心的导向部分容易磨损，导致钻头在使用后出现导向性能变差的问题。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有PDC钻头在使用过程中存在着导向性能变差的问题，而提供一种中心具有支撑结构的PDC钻头，通过中心支撑结构，能够对导向块进行调整，从而满足不同地质状况的导向作用；同时导向模块在中心支撑结构的作用，通过调整导向模块的角度和方向，改变钻头的受力分布，提高钻头本体的纠偏功能。

为解决技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种中心具有支撑结构的PDC钻头，包括相互连接的连接杆和胎体，所述胎体上均匀分布有多个刀翼，刀翼的上段覆盖有若干切削齿，刀翼的下段连接有保径齿，所述胎体上端面的中心安装有导向块，其特征在于，所述胎体上沿着竖直方向开设有安装腔，所述安装腔内设置有安装块，所述安装块开设有相互连通的连通孔和空腔，连接在导向块下端的导杆穿过连通孔并与空腔内的活塞连接，活塞将空腔分隔成位于上部的第一腔体和位于下部的第二腔体，第一腔体和第二腔体分别经第一注入管和第二注入管与用于通入冷却液的流道连通。

所述安装块经固定块安装在安装腔内，并且固定块将安装块与安装腔之间形成的腔体分隔成独立的第一注压腔和第二注压腔，第一注压腔和第二注压腔对称的分布在安装块的左右两侧，第一注压腔和第二注压腔分别经第三注入管和第四注入管与流道连通。

所述第一、第二、第三和第四注入管上均安装有单向阀。

所述活塞上开设有两个通孔，每一个通孔内均配设有单向阀，其中一单向阀控制第一腔体中的液体进入都第二腔体，另一单向阀控制第二腔体内的液体进入到第一腔体内。

所述导杆与连通孔之间设置有密封圈，所述活塞与空腔之间设置有密封圈。

所述固定块与安装块之间设置有密封装置。

所述密封装置为弹性橡胶密封垫。

所述密封装置包括第一连接块和第二连接块，第一连接块与安装块连接，第二连接块与固定块连接，第一连接块和第二连接块之间设置有截面呈“X”型的弹性橡胶层。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本实用新型的中心具有支撑结构的PDC钻头在使用过程中，通过第一注入管和第二注入管能够带动导向块进行移动，从而调节导向块伸出的胎体的距离，从而能够更加不同的地质条件进行导向；同时能够通过第三注入管和第四注入管注入液体能够带动导向块在胎体上位置，从而改变钻头的受力方向，从而能够调整钻头钻进的位置，达到补偿纠偏的作用。

附图说明

图1为本实用新型的外形结构示意图；

图2为本实用新型的支撑结构与胎体的连接示意图；

图3为本实用新型的密封装置一实施例的结构示意图；

图中标记：1、连接杆，2、胎体，3、刀翼，4、切削齿，5、保径齿，6、喷水孔，7、导向块，8、安装腔，9、安装块，10、导杆，11、活塞，12、第一腔体，13、第二腔体，14、第一注入管，15、第二注入管，16、固定块，17、密封装置，18、第一注压腔，19、第二注压腔，20、第三注入管，21、第四注入管，22、单向阀，23、流道，24、主流道，25、第一连接块，26、第二连接块，27、密封垫。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本实用新型的保护范围。

结合附图，本实用新型包括相互连接的连接杆1和胎体2，所述胎体2上均匀分布有多个刀翼3，其中，相玲的刀翼3之间形成排削通道，胎体的上端面和排削通道上设置有喷水孔，冷却液体通过主流道24进入到流道23中，通过流道23将冷却液输送至各个喷水孔6，冷却液从喷水孔中喷出，从而既能够对切削齿4进行冷却，同时冷却液还能够带动碎石和泥土的流动，便于及时从刀翼3之间的排削通道排出，刀翼3的上段覆盖有若干切削齿4，刀翼2的下段连接有保径齿5，所述胎体2上端面的中心安装有导向块7，所述胎体1上沿着竖直方向开设有安装腔8，所述安装腔8内设置有安装块9(安装块和导杆形成支撑结构)，所述安装块9开设有相互连通的连通孔和空腔，连接在导向块7下端的导杆10穿过连通孔并与空腔内的活塞11连接，活塞11将空腔分隔成位于上部的第一腔体12和位于下部的第二腔体13，第一腔体12和第二腔体13分别经第一注入管14和第二注入管15与用于通入冷却液的流道23连通。

作为本实用新型一种优选的方式，所述安装块9经固定块16安装在安装腔8内，并且固定块16将安装块9与安装腔8之间形成的腔体分隔成独立的第一注压腔18和第二注压腔19，第一注压腔18和第二注压腔19对称的分布在安装块9的左右两侧，第一注压腔18和第二注压腔19分别经第三注入管20和第四注入管21与流道23连通。

作为本实用新型一种优选的方式，安装块9经固定块16安装在安装腔8内，并且固定块16将安装块9与安装腔8之间形成的腔体分隔成相互独立的第一注压腔18、第二注压腔19、第三注压腔和第四注压腔，第一注压腔18和第二注压腔19对称的分布在安装块9的左右两侧，第三注压腔和第四注压腔对称的分布在安装块9的前后两侧，第一注压腔18和第二注压腔19分别经第三注入管20和第四注入管21与流道23连通；第三注压腔和第四注压腔分别经第五注入管和第六注入管与流道连通，从而使得能够从四个方向调节导向块的位置。

本实用新型的中心具有支撑结构的PDC钻头在使用过程中，通过第一注入管和第二注入管能够带动导向块进行移动，从而调节导向块伸出的胎体的距离，从而能够更加不同的地质条件进行导向；同时能够通过第三注入管和第四注入管注入液体能够带动导向块在胎体上位置，从而改变钻头的受力方向，从而能够调整钻头钻进的位置，达到补偿纠偏的作用。

为了便于进行控制，所述第一、第二、第三和第四注入管上均安装有单向阀，第一、第二、第三和第四注入管上的单向阀通过地面控制器进行控制开闭。

作为本实用新型一种选择的方式，所述活塞11上开设有两个通孔，每一个通孔内均配设有单向阀22，其中一单向阀22控制第一腔体12中的液体进入都第二腔体13，另一单向阀22控制第二腔体13内的液体进入到第一腔体12内。即是说，当第一注入管14与流道23连通的时候，冷却液经第一注入管14进入到第一腔体12内，此时第二腔体13处于压缩状态，滞留在第二腔体13内的冷却液挤压压力增大，从而打开单向阀，将第二腔体13内的冷却液排入到第一腔体内；反之亦然，当第二注入管15与流道23连通的时候，冷却液经第二注入管15进入到第二腔体13内，此时第一腔体12处于压缩状态，滞留在第一腔体12内的冷却液挤压压力增大，从而打开单向阀，将第一腔体12内的冷却液排入到第而2腔体内，从而实现第一腔体和第二墙体内冷却液的流动，保证活塞11的顺利的进行上下移动。

本实用新型的导杆10与连通孔之间设置有密封圈，所述活塞10与空腔之间设置有密封圈。

作为本实用新型一种优选的方式，所述固定块16与安装块9之间设置有密封装置17。

作为本实用新型一种选择的方式，所述密封装置为弹性橡胶密封垫。

作为本实用新型另一选择方式，所述密封装置包括第一连接块25和第二连接块26，第一连接块25与安装块9连接，第二连接块26与固定块16连接，第一连接块和第二连接块之间设置有截面呈“X”型的弹性橡胶层；该实施方式的密封装置不仅能够实现密封作用，还具有调节范围大的特点。其中第一连接块和第二连接块分别经过高强度紧固螺栓连接在安装块和固定块上。

第一连接块和第二连接块相对的一侧分别设置有用于卡持弹性橡胶层的凹槽，弹性橡胶层卡持在第一连接块和第二连接块的凹槽内并进行密封。

实施例一

本实施例的中心具有支撑结构的PDC钻头，包括相互连接的连接杆和胎体，所述胎体上均匀分布有多个刀翼，刀翼的上段覆盖有若干切削齿，刀翼的下段连接有保径齿，所述胎体上端面的中心安装有导向块，所述胎体上沿着竖直方向开设有安装腔，所述安装腔内设置有安装块，所述安装块开设有相互连通的连通孔和空腔，连接在导向块下端的导杆穿过连通孔并与空腔内的活塞连接，活塞将空腔分隔成位于上部的第一腔体和位于下部的第二腔体，第一腔体和第二腔体分别经第一注入管和第二注入管与用于通入冷却液的流道连通。

实施例二

本实施例的中心具有支撑结构的PDC钻头，包括相互连接的连接杆和胎体，所述胎体上均匀分布有多个刀翼，刀翼的上段覆盖有若干切削齿，刀翼的下段连接有保径齿，所述胎体上端面的中心安装有导向块，所述胎体上沿着竖直方向开设有安装腔，所述安装腔内设置有安装块，所述安装块开设有相互连通的连通孔和空腔，连接在导向块下端的导杆穿过连通孔并与空腔内的活塞连接，活塞将空腔分隔成位于上部的第一腔体和位于下部的第二腔体，第一腔体和第二腔体分别经第一注入管和第二注入管与用于通入冷却液的流道连通；所述安装块经固定块安装在安装腔内，并且固定块将安装块与安装腔之间形成的腔体分隔成独立的第一注压腔和第二注压腔，第一注压腔和第二注压腔对称的分布在安装块的左右两侧，第一注压腔和第二注压腔分别经第三注入管和第四注入管与流道连通。

实施例三

本实施例的中心具有支撑结构的PDC钻头，包括相互连接的连接杆和胎体，所述胎体上均匀分布有多个刀翼，刀翼的上段覆盖有若干切削齿，刀翼的下段连接有保径齿，所述胎体上端面的中心安装有导向块，所述胎体上沿着竖直方向开设有安装腔，所述安装腔内设置有安装块，所述安装块开设有相互连通的连通孔和空腔，连接在导向块下端的导杆穿过连通孔并与空腔内的活塞连接，活塞将空腔分隔成位于上部的第一腔体和位于下部的第二腔体，第一腔体和第二腔体分别经第一注入管和第二注入管与用于通入冷却液的流道连通；所述安装块经固定块安装在安装腔内，并且固定块将安装块与安装腔之间形成的腔体分隔成独立的第一注压腔和第二注压腔，第一注压腔和第二注压腔对称的分布在安装块的左右两侧，第一注压腔和第二注压腔分别经第三注入管和第四注入管与流道连通；所述第一、第二、第三和第四注入管上均安装有单向阀。

实施例四

在上述任一实施例的基础之上，所述活塞上开设有两个通孔，每一个通孔内均配设有单向阀，其中一单向阀控制第一腔体中的液体进入都第二腔体，另一单向阀控制第二腔体内的液体进入到第一腔体内。

实施例五

在上述任一实施例的基础之上，所述导杆与连通孔之间设置有密封圈，所述活塞与空腔之间设置有密封圈。

实施例六

在上述任一实施例的基础之上，所述固定块与安装块之间设置有密封装置。

实施例七

在实施例六的基础之上，所述密封装置为弹性橡胶密封垫。

实施例八

在实施例六的基础之上，所述密封装置包括第一连接块和第二连接块，第一连接块与安装块连接，第二连接块与固定块连接，第一连接块和第二连接块之间设置有截面呈“X”型的弹性橡胶层。