[发明专利]一种压力自适应PDC钻头

权利要求书

1.一种压力自适应PDC钻头，包括钻头本体（1）、接头（2）、刀翼（3）、排屑槽（4）和喷嘴，钻头本体（1）安装在接头（2）上，其上方有刀翼（3），刀翼（3）包括刀翼保径（301）、刀翼冠部（302）和切削齿（303），排屑槽（4）位于刀翼（3）之间，其特征在于，所述喷嘴包括压力自适应喷嘴和普通喷嘴（7），所述压力自适应喷嘴包括外壳体、滑动杆、滑套、弹簧、限位螺帽，其中滑套分为固定滑套（503）和活动滑套（603），根据滑套种类不同，压力自适应喷嘴分为压力自适应喷嘴a（5）和压力自适应喷嘴b（6），所述压力自适应喷嘴安装在指向井底的钻头本体（1）上，和倒置安装在指向井眼的靠近刀翼保径（301）处的排屑槽（4）内；

所述压力自适应喷嘴a（5）中使用固定滑套（503），所述固定滑套（503）安装在外壳体a（501）内，滑动杆a（502）穿过固定滑套（503）并安装在固定滑套（503）内，所述的滑动杆a（502）与外壳体a（501）和固定滑套（503）形成可沿轴线方向滑动的结构，所述滑动杆a（502）上套接有弹簧a（504），所述弹簧a（504）被限位螺帽a（505）预压在固定滑套（503）内；

所述压力自适应喷嘴b（6）中使用活动滑套（603），所述活动滑套（603）内安装有弹簧b（604），所述活动滑套（603）和弹簧b（604）一起套接于滑动杆b（602），所述弹簧b（604）两端面受活动滑套（603）和滑动杆b（602）上的台阶限位，所述滑动杆b（602）和外壳体b（601）通过螺纹或焊接的方式与喷嘴外壳固定连接，所述滑动杆b（602）下端与限位螺帽b（605）通过螺纹连接；

根据用途不同，采用了两种不同用途的压力自适应喷嘴安装方式：一种是指向井底方向，主要用于井底清洗携岩和切削齿冷却；另一种是倒置安装指向井口或保径方向，主要用于清除下钻泥包或停泵泥包，可实现停泵接立柱时自行锁闭喷嘴，防止井眼环空钻井液倒灌进入钻柱内部流道堵塞喷嘴；

正常钻进时，通过控制排量和泵压，仅指向井底的压力自适应喷嘴开启，而指向钻头保径用于清除排屑槽泥包的压力自适应喷嘴处于锁闭状态，当停泵接立柱后，继续钻进时，若出现机械钻速明显降低或泵压升高现象，或钻头下钻后机速明显低于预期，判断原因为钻头泥包时，通过增加排量提高管柱内的液柱压力与环空液柱压力差，直到该压力差高于自适应压力喷嘴开启阈值时，倒置安装的压力自适应喷嘴开启，开启后钻井液直接清洗泥包的排屑槽，可有效清除排屑槽泥包，完成泥包清除后，通过降低排量和泵压使得管柱内的液柱压力与环空液柱压力差低于自适应压力喷嘴开启阈值时，指向钻头保径的压力自适应喷嘴又恢复到锁闭状态，这样能够有效确保钻头指向井底喷嘴的切削齿冷却和井底钻井液携岩能力，达到保护钻头切削齿和延长钻头使用寿命的目的；

所述压力自适应喷嘴a（5）与压力自适应喷嘴b（6）组合使用。

2.根据权利要求1所述的一种压力自适应PDC钻头，其特征在于，所述压力自适应喷嘴a（5）中滑动杆a（502）上端呈倒锥形结构，该倒锥形结构形成的锥面a（506）在弹簧a（504）预紧力作用下预压在喷嘴壳体内圆锥面a（507）上。

3.根据权利要求1所述的一种压力自适应PDC钻头，其特征在于，所述压力自适应喷嘴a（5）中外壳体a（501）、滑动杆a（502）和固定滑套（503）共同形成了压力自适应喷嘴通道。

4.根据权利要求1所述的一种压力自适应PDC钻头，其特征在于，所述活动滑套（603）可相对滑动杆b（602）沿轴线方向滑动，所述滑动杆b（602）上套接有弹簧b（604），所述弹簧b（604）被限位螺帽b（605）预压在活动滑套（603）内，所述的滑动杆b（602）顶端开设有喷嘴孔（608）。

5.根据权利要求4所述的一种压力自适应PDC钻头，其特征在于，所述活动滑套（603）下端呈倒锥形结构，该倒锥形结构形成的锥面b（606）在弹簧b（604）的弹力作用下预压在喷嘴壳体内圆锥面b（607）上。

6.根据权利要求1所述的一种压力自适应PDC钻头，其特征在于，所述压力自适应喷嘴b（6）中外壳体b（601）、滑动杆b（602）和活动滑套（603）共同形成了压力自适应喷嘴通道。