本發(fā)明屬于鉆頭，特別涉及一種錐形殼體旋轉(zhuǎn)切削元件及鉆頭。

背景技術(shù)：

1、石油和天然氣是重要的工業(yè)及生活能源，通常埋藏在地下深處，從上世紀(jì)80年代開始，金剛石鉆頭被廣泛地用于石油天然氣鉆井工程。金剛石鉆頭從切削元件分成三類：pdc(聚晶金剛石)鉆頭、tsp(熱穩(wěn)定聚晶金剛石)鉆頭及天然金剛石鉆頭。pdc鉆頭主要用于軟至中硬地層鉆進(jìn)，經(jīng)過不斷的技術(shù)進(jìn)步，pdc鉆頭的適用范圍越來越廣，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，石油天然氣鉆井工程中深井作業(yè)逐步增多，鉆遇的地層也越來越復(fù)雜。

2、其中，為了提高破巖效率，切削元件通常以設(shè)定角度安裝在鉆頭上，這使得在破巖過程中切削元件上的金剛石切削片的部分與巖石接觸，造成金剛石切削片的使用效率不高。因此，pdc鉆頭上的切削元件結(jié)構(gòu)通常包括金剛石切削片、殼體及旋轉(zhuǎn)軸，為了確保金剛石切削片在破巖過程中的磨損更為平均，金剛石切削片通過轉(zhuǎn)軸設(shè)置在殼體內(nèi)，在破巖過程中，金剛石切削片不斷發(fā)生轉(zhuǎn)動，以使得金剛石切削片得以更高效的使用。

3、但是，本發(fā)明的發(fā)明人在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，切削元件的受力部位通常集中在最外側(cè)，在破巖過程中，切削片受到壓力與殼體不斷摩擦，使得殼體與切削片的接觸面發(fā)生凹陷，從而無法給與切削片支撐，造成切削片被巖石壓碎的情況，影響切削片的使用壽命及正常工作，影響破巖效率。

4、因此，需要一種錐形殼體旋轉(zhuǎn)切削元件及鉆頭。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種錐形殼體旋轉(zhuǎn)切削元件，從而克服殼體與切削片的接觸面發(fā)生凹陷的缺陷。具體技術(shù)方案如下：

2、一方面，提供一種錐形殼體旋轉(zhuǎn)切削元件，所述切削元件包括殼體、切削片、轉(zhuǎn)軸、摩擦片及補(bǔ)償單元；所述殼體上設(shè)置有第一容置空間，所述轉(zhuǎn)軸安裝在所述第一容置空間中，所述轉(zhuǎn)軸的一端與所述殼體的底部連接，另一端與所述切削片連接，所述切削片的底面與所述殼體的上端面平行且抵接，所述殼體的側(cè)壁上設(shè)置有第二容置空間，所述補(bǔ)償單元安裝在所述第二容置空間中，所述摩擦片安裝在所述補(bǔ)償單元上，所述摩擦片的上端面與所述殼體的上端面共同圍合形成接觸面，所述接觸面與所述切削片底面的形狀尺寸相同，所述摩擦片通過所述補(bǔ)償單元將所述摩擦片的上端面與所述殼體的上端面保持平齊。

3、其中，轉(zhuǎn)軸在殼體中只能發(fā)生轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)軸與切削片連接，使得切削片也只能轉(zhuǎn)動。利用轉(zhuǎn)軸對切削片的固定效果，補(bǔ)償單元始終給予摩擦片向上的推力，使得摩擦片始終與切削片抵接。并且，由于轉(zhuǎn)軸將切削片固定，切削片與殼體的上端面保持抵接，因此，當(dāng)摩擦片與切削片抵接時(shí)，摩擦片的上端面與殼體的上端面平齊。

4、優(yōu)選的，所述補(bǔ)償單元包括頂出機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；所述摩擦片與所述頂出機(jī)構(gòu)連接，通過所述頂出機(jī)構(gòu)將所述摩擦片的上端面移動至與所述殼體的上端面平齊的位置，所述支撐機(jī)構(gòu)的與所述摩擦片的底面連接，用于對移動后的摩擦片進(jìn)行支撐，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述摩擦片的表面，用于引導(dǎo)所述摩擦片移動到與所述殼體的上端面平齊位置。

5、優(yōu)選的，所述頂出機(jī)構(gòu)包括外殼、安裝孔及儲能件；所述外殼安裝在所述第二容置空間中，與所述殼體及摩擦片共同構(gòu)成所述錐形軸套，所述外殼上設(shè)置有第三容置空間，所述摩擦片設(shè)置在所述第三容置空間中，所述摩擦片的底面上開設(shè)有所述安裝孔，所述儲能件設(shè)置在所述第三容置空間中，所述儲能件與安裝孔連接，通過所述儲能件推動述摩擦片向上移動，以使所述摩擦片的上端面與所述殼體的上端面平齊，且與所述切削片的底面抵接。

6、其中，切削片在工作過程中不斷與摩擦片接觸摩擦，將損耗摩擦片的表面，而頂出機(jī)構(gòu)的儲能件不斷對摩擦片施加向上的推力，將摩擦片的上端面與所述殼體的上端面平齊，且與所述切削片的底面抵接。

7、優(yōu)選的，所述支撐機(jī)構(gòu)包括所述摩擦片的底面與所述所述第三容置空間底面形成的第四容置空間，所述摩擦片與所述第三容置空間嵌合，以密封所述第四容置空間，所述外殼的表面上設(shè)置有通槽，所述通槽與所述第四容置空間連通，所述通槽內(nèi)設(shè)置有單向閥，通過所述摩擦片的移動，所述單向閥將外界的介質(zhì)吸入所述第四容置空間內(nèi)；所述介質(zhì)包括氣體和液體。

8、其中，考慮到pdc鉆頭由水力驅(qū)動，在工作過程中不斷有液態(tài)水從出水口中涌出，充斥在所開掘的孔洞中，因此，利用液態(tài)水不可壓縮的特性，通過將液態(tài)水導(dǎo)入密閉的空間中以實(shí)現(xiàn)對摩擦片的支撐，并且該支撐可以做到摩擦片移動至任一位置均可以實(shí)現(xiàn)支撐。其中，第四容置空間是摩擦片移動后其底面與第三容置空間形成的密封腔體，該密封腔體為真空負(fù)壓狀態(tài)，能夠?qū)@頭外的液態(tài)水通過單向閥吸入第四容置空間中，利用液態(tài)水不可壓縮的特性，通過將液態(tài)水導(dǎo)入密閉的空間中以實(shí)現(xiàn)對摩擦片的支撐。其中，當(dāng)氣體和液體都進(jìn)入第四容置空間時(shí)，同樣能夠起到支撐作用。

9、優(yōu)選的，所述儲能件包括彈簧，所述彈簧的一端安裝在所述安裝孔中，另一端安裝在所述第三容置空間的底面，所述彈簧為壓縮狀態(tài)，以保持所述摩擦片與所述切削片抵接。

10、其中，儲能件可以包括彈簧、磁鐵、發(fā)條等等可以存儲能量的結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)中存儲的能量向上推動摩擦片，將摩擦片的上端面與所述殼體的上端面平齊，且與所述切削片的底面抵接。

11、優(yōu)選的，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括滑塊及滑槽，所述滑塊安裝在所述摩擦片的兩側(cè)面上，所述殼體上設(shè)置有與所述滑塊相互配合的滑槽。

12、優(yōu)選的，所述滑槽與所述錐形軸套的母線相互平行，以使向上移動后的所述摩擦片的上端面與所述殼體的上端面形成所述接觸面。

13、優(yōu)選的，所述摩擦片包括相互連接的接觸部及安裝部，所述接觸部的上端面與所述切削片的底面抵接，所述接觸部設(shè)置于所述第三容置空間之外，與外殼及所述殼體共同形成所述錐形軸套，所述安裝部位于所述第三容置空間中，所述安裝孔設(shè)置在所述安裝部的底面上。

14、優(yōu)選的，所述滑槽設(shè)置在所述外殼的側(cè)面上，且所述滑槽與所述第二容置空間連通，所述滑塊設(shè)置于所述接觸部的底面上，所述滑塊與所述安裝部形成擋板，用于將所述摩擦片移動與所述外殼形成的空隙密封。

15、上述方案中，在摩擦片移動時(shí)，通過設(shè)置滑塊和滑槽將摩擦片準(zhǔn)確移動至設(shè)定的位置，并且，考慮到在初始狀態(tài)下，接觸部的上端面與摩擦片抵接，底面與外殼抵接，摩擦片與外殼的兩側(cè)面與第二容置空間嵌合，這使得pdc鉆頭在工作過程中用于驅(qū)動鉆頭轉(zhuǎn)動和冷卻的液態(tài)水，無法進(jìn)入第一容置空間中，確保了轉(zhuǎn)軸以及切削片的工作環(huán)境。而當(dāng)接觸部向上移動時(shí)，則需要將接觸部與外殼之間的空隙密封，避免泥沙以及碎石進(jìn)入第一容置空間中。其中，滑槽設(shè)置在外殼的側(cè)面上與第二容置空間連通，滑塊與摩擦片連接，在摩擦片向上移動時(shí)，通過滑塊和摩擦片共同將接觸部與外殼之間的空隙密封。

16、另一方面，提供一種pdc鉆頭，所述鉆頭上設(shè)置有所述切削元件。

17、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

18、1.本發(fā)明在現(xiàn)有的切削元件的基礎(chǔ)上設(shè)置補(bǔ)償單元及摩擦片，補(bǔ)償單元包括頂出機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)。其中，切削元件在工作時(shí)，通過頂出機(jī)構(gòu)夠?qū)⒛Σ疗七M(jìn)至與切削片抵接的位置，以及通過支撐機(jī)構(gòu)為摩擦片提供支撐效果，以保證摩擦片對切削片支撐效果，使得切削片正常工作，并且通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確將摩擦片移動至與切削片抵接的位置，確保對切削片的支撐效果。

19、2.考慮到pdc鉆頭由水力驅(qū)動，在工作過程中不斷有液態(tài)水從出水口中涌出，并充斥在所開掘的孔洞中，因此，將支撐機(jī)構(gòu)設(shè)置為當(dāng)摩擦片上升時(shí)，第四容置空間處于負(fù)壓，pdc鉆頭外的液態(tài)水通過通槽進(jìn)入第四容置空間中，利用液態(tài)水不可壓縮的特性，通過將液態(tài)水導(dǎo)入密閉的空間中以實(shí)現(xiàn)對摩擦片的支撐，并且該支撐可以做到摩擦片移動至任一位置均可以實(shí)現(xiàn)支撐。

20、3.將第三容置空間設(shè)置為t形槽結(jié)構(gòu)，t形結(jié)構(gòu)分為橫槽和豎槽，安裝部嵌合在豎槽中，而擋板則設(shè)置在安裝部的兩側(cè)，第三容置空間的橫槽相嵌合，其中，橫槽向兩側(cè)延伸至與第二容置空間連通，擋板的側(cè)面則與第二容置空間嵌合，當(dāng)摩擦片向上移動時(shí)，通過安裝部以及兩側(cè)的滑塊形成擋板將摩擦片與外殼之間的空隙遮擋，以達(dá)到對第一容置空間密封的效果。