[发明专利]自适应切削齿及PDC钻头

说明书

本说明书公开一种自适应切削齿及PDC钻头，该自适应切削齿包括：聚晶金刚石层；伸缩杆，伸缩杆沿轴向具有第一端和第二端，第一端和聚晶金刚石层相连；用于容纳至少部分伸缩杆的基座，基座与伸缩杆形成相隔离的第一空腔和第二空腔，第一空腔靠近第一端，第二空腔靠近第二端；设置于第一空腔内的弹性件，弹性件具有第一状态和第二状态，弹性件位于第二状态时聚晶金刚石层的高度，高于弹性件位于第一状态时聚晶金刚石层的高度，弹性件能在第一状态和第二状态之间切换；设置于第二空腔内的非牛顿流体。本说明书所提供的自适应切削齿及PDC钻头，能增强钻头的稳定性、抗冲击性和穿越软硬交错复杂地层的能力，延长钻头使用寿命，降低钻井成本。

技术领域

本说明书涉及钻头技术领域，尤其涉及一种自适应切削齿及PDC钻头。

背景技术

本部分的描述仅提供与本说明书公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

PDC钻头(Polycrystalline Diamond Compact Bit，聚晶金刚石复合片钻头)是随着复合材料的发展而发展起来的一类新型钻井工具，这种钻头使用寿命长，提高钻井效率显著。但是聚晶金刚石复合片(PDC切削齿)的性能制约了PDC钻头的使用范围，PDC切削齿仅适用于软到中硬地层的高效钻进。

针对深部地层钻井中的硬地层、研磨性地层以及难钻不均质地层等的钻头技术方面开展了大量研究，从而产生新型PDC切削齿。新型PDC切削齿的改进包括以下几个方面：第一，提高了复合片自身工作性能和寿命指标(例如磨耗比、表面粗糙度、抗冲击性)和工艺性能指标(例如热稳定性)；第二，改变了复合片的结构，如加厚复合片、研制非平面交接面型结构复合片；第三，改变了复合片的外型，如楔形齿、矩形齿、球头齿。通过以上改进使得PDC钻头能够适应硬地层、研磨性地层以及难钻不均质地层。

在钻井过程中，不同的井段岩性差异较大，通常需要使用不同的钻头，造成钻井成本的增加。此外，在软硬交错的复杂地层的钻进过程中，PDC钻头存在冲击损坏失效严重、机械钻速低及稳定性差等问题。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本说明书的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本说明书的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本说明书的一个目的是提供一种自适应切削齿及PDC钻头，能增强钻头的稳定性、抗冲击性和穿越软硬交错复杂地层的能力，延长钻头使用寿命，降低钻井成本。

为达到上述目的，本说明书实施方式提供一种自适应切削齿，包括：

聚晶金刚石层；

伸缩杆，所述伸缩杆沿轴向具有第一端和第二端，所述第一端和所述聚晶金刚石层相连；

用于容纳至少部分所述伸缩杆的基座，所述基座与所述伸缩杆形成相隔离的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔靠近所述第一端，所述第二空腔靠近所述第二端；

设置于所述第一空腔内的弹性件，所述弹性件具有第一状态和第二状态，所述弹性件位于所述第二状态时所述聚晶金刚石层的高度，高于所述弹性件位于所述第一状态时所述聚晶金刚石层的高度，所述弹性件能在所述第一状态和所述第二状态之间切换；

设置于所述第二空腔内的非牛顿流体。

作为一种优选的实施方式，所述伸缩杆沿轴向具有相连的第一杆部和第二杆部，所述第一杆部背对所述第二杆部的一端与所述聚晶金刚石层相连，所述第一杆部面对所述第二杆部的一端具有环形安装面，所述环形安装面与所述基座形成所述第一空腔。

作为一种优选的实施方式，所述基座面对所述聚晶金刚石层的一端设有第一凹槽，所述环形安装面、所述第一凹槽的壁面和所述第二杆部的周面形成所述第一空腔。