[发明专利]一种部分刀翼可动的PDC钻头

权利要求书

1.一种部分刀翼可动的PDC钻头，包括钻头体(1)、固定刀翼(2)、可动刀翼(3)、传动机构(4)和动力转换机构(5)，其特征在于：所述固定刀翼(2)与可动刀翼(3)上均设置有PDC齿(21)，所述可动刀翼(3)分布于钻头体(1)上，动力转换机构(5)通过所述传动机构(4)驱动可动刀翼(3)实现周期性径向伸缩运动，使得可动刀翼(3)上的PDC齿形成周期性非圆形切削运动轨迹。

2.如权利要求1所述的一种部分刀翼可动的PDC钻头，其特征在于：所述可动刀翼(3)可设置为多个，均匀布置在钻头体(1)上，所述可动刀翼(3)能实现周期性伸缩运动，使得可动刀翼(3)上的PDC齿同时存在旋转切削运动和径向伸缩运动，叠加形成周期性非圆形运动轨迹；该可动刀翼(3)的非圆形轨迹与原固定刀翼(2)的圆形轨迹叠加后对岩石形成交叉切削。

3.如权利要求1所述的一种部分刀翼可动的PDC钻头，其特征在于：所述动力转换机构(5)可采用单极或多级叶轮驱动式、螺杆马达驱动式以及电机驱动式机构，以实现传动机构(4)的旋转运动。

4.如权利要求1所述的一种部分刀翼可动的PDC钻头，其特征在于：所述可动刀翼(3)的动力来源于钻井液；所述动力转换机构可采用叶轮式结构设计，钻井液流经导轮(51)冲击叶轮(55)转动，叶轮(55)与凸轮杆(41)间采用螺纹联接将动力传递到传动机构，驱动凸轮杆(41)的凸轮实现周期性转动，凸轮与推杆(42)相啮合，推杆(42)在凸轮和弹簧(43)共同作用下实现伸缩运动；所述可动刀翼(3)为可绕固定销轴(45)转动的杠杆机构，弹簧(43)被周期性压缩、回弹，进而使可动刀翼(3)在杠杆结构下绕固定销轴(45)做周期性摆动，可动刀翼(3)顶部便可得到周期性径向伸缩运动。

5.如权利要求4所述的一种部分刀翼可动的PDC钻头，其特征在于：所述导轮(51)上部设计有导轮环，导轮环(51)将钻井液均匀分流；导轮叶片具有一定的螺旋升角，钻井液经导轮(51)实现加速后斜向冲击叶轮叶片。

6.如权利要求4所述的一种部分刀翼可动的PDC钻头，其特征在于：所述凸轮杆(41)上的凸轮轮廓线可为正弦曲线、余弦曲线或五次多项式运动曲线。

7.如权利要求1所述的一种部分刀翼可动的PDC钻头，其特征在于：所述可动刀翼(3)顶部与钻头体(1)接触位置开有1mm宽的长缝(11)，钻头在工作时钻井液可从长缝流出。

8.如权利要求1所述的一种部分刀翼可动的PDC钻头，其特征在于：所述固定刀翼(2)的布齿和常规PDC齿布齿相同，所述可动刀翼(3)的长度为PDC钻头半径的2/3，并且可动刀翼(3)布置在钻头体(1)径向靠外PDC齿磨损严重区域。

9.如权利要求4所述的一种部分刀翼可动的PDC钻头，其特征在于：所述可动刀翼(3)顶部轮廓线是以固定销轴(45)为圆心的圆弧，可动刀翼(3)主体与固定销轴(45)形成杠杆结构；所述可动刀翼(3)在绕在固定销轴(45)摆动的同时，可动刀翼(3)顶部绕固定销轴(45)做往复圆弧摆动。