[实用新型]多功能组合式PDC齿钻进实验夹具的具头及实验夹具

说明书

本实用新型公开了多功能组合式PDC齿钻进实验夹具的具头及实验夹具，该具头通过不同的安装形式，可以组成不同的夹具，完成不同的组合式、模块化实验，以模拟不同冠部形状的PDC钻头齿，可实现切削齿后倾角、布齿密度、切削齿中心距等切削齿参数的调节，还可模拟不同刀翼数量的钻头。因此，可以在实验室中通过组合的方式模拟PDC钻头不同部位切削齿的实际工况，便于研究其单个参数对PDC钻头整体受力的影响。

技术领域

本实用新型涉及钻头性能测试实验装置技术领域，特别是涉及一种多功能组合式PDC齿钻进实验夹具的具头及实验夹具。

背景技术

PDC钻头是地质钻探行业常用的一种钻井工具，广泛应用于软到中硬的均质地层钻进，具有钻速高、寿命长等特点。随着钻探深度的不断加深，地质条件越来越复杂，钻头磨损严重，寿命大大降低，严重影响了钻进效率。为提高钻头性能，降低钻探成本，国内外众多科研院所开展了PDC钻头性能实验研究，对PDC钻头结构参数(钻头直径、冠部形状、布齿密度、切削齿结构、刀翼结构及数量等)和切削参数(切削角度、切削深度)进行优化设计，以提高PDC钻头适应性，提高钻进效率，延长使用寿命。

目前对PDC钻头的试验方法主要采用全钻头进行试验，将结构参数和切削参数等多因素耦合分析，这能高度还原井下实际钻进条件，综合考虑钻头的切削性能，但是其对钻头单个影响因素和不同部位的微观磨损进行分析时，往往由于尺寸限制，很难进行微观尺度的形貌、成分等分析，严重限制了钻头性能研究的水平而且全尺寸钻头模拟试验，成本高、试验后局部详细研究处理繁琐、无法展开大批量试验。

为此，众研究人员开展单齿破岩模拟实验研究，可以很好地解决独立分析影响钻头钻进因素，微观观察等问题。但单齿试验多采用固定式实验夹具，一种夹具仅能实现一种切削齿参数的测试，需要试验多种参数组合研究时，在更换不同角度和更换不同尺寸的PDC齿时，需要设计不同的PDC夹具，并且需要频繁拆卸PDC齿，费时费力、成本高。而且单齿实验时，无法研究钻头冠部形状、布齿密度对切削齿性能的综合影响，对真实钻进环境的模拟存在很大的不足，存在实验结果与实际相差太大的问题。

因此，有必要提供一种可实现多种PDC钻头切削齿钻进参数模拟实验的PDC齿实验夹具，来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、拆装方便的多功能组合式PDC齿钻进实验夹具。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型公开了一种多功能组合式PDC齿钻进实验夹具的具头，包括固定平台、转动体、定位螺栓、PDC齿和侧面固定螺栓，所述转动体下部设置有一用以容纳所述固定平台上部的凹槽，所述凹槽具有两个槽壁，所述定位螺栓穿过所述固定平台的中部和所述凹槽的两个槽壁并与一锁紧件螺纹连接，所述固定平台和所述转动体通过所述定位螺栓转动连接，所述固定平台与所述转动体通过限位结构相互固定，所述转动体上远离所述固定平台的一端设置有顶面槽，所述顶面槽具有四个槽壁，所述PDC齿设置于所述顶面槽内，所述PDC齿通过所述侧面固定螺栓固定，所述侧面固定螺栓穿过所述顶面槽的一个槽壁并与所述槽壁螺纹连接，所述固定平台的底面上设置有条状凸起，所述条状凸起平行于所述定位螺栓。

优选地，所述限位结构为调节螺栓，所述凹槽的两个槽壁上相对设置有多个第一定位通孔，所述第一定位通孔沿纵向呈线性分布于所述转动体上，所述固定平台上设置有多个第二定位通孔，所述第二定位通孔在所述固定平台上呈曲线状分布，任一所述第二定位通孔与所述定位螺栓的间距均与两个所述第一定位通孔与所述定位螺栓的间距相同，所述调节螺栓用以穿过两个所述第一定位通孔和一所述第二定位通孔并与一锁紧件螺纹连接。

优选地，所述PDC齿上套设有橡胶套，所述橡胶套与所述侧面固定螺栓之间设置有活动调节器，所述活动调节器滑动设置于所述顶面槽内。