[发明专利]一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头

权利要求书

1.一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头，由接头（1）、与接头（1）通过螺纹连接的外筒（2）、以及安装于外筒（2）中的喷嘴Ⅰ（17）、机械锁定机构、刀翼伸缩机构、与外筒（2）通过螺纹连接的堵头（13）、安装在堵头（13）上的O型密封圈Ⅳ（12）和通过螺纹连接安装在堵头（13）中的喷嘴Ⅱ（18）组成，其特征在于：所述的外筒（2）上部设置一处密封圈槽（201），外筒（2）中上部设置一处台阶Ⅰ（202），外筒（2）中部周向分布有三处凸起的卡爪（203），卡爪（203）下方设置一处密封圈槽（204），密封圈槽（204）下方周向设置三处喷嘴孔（205），每处4个孔，喷嘴孔（205）下方设置一处密封圈槽（206），外筒（2）中下部周向设置有三处矩形通孔（207），矩形通孔（207）下部设置有斜槽（209），外筒（2）内下部设置有一处台阶Ⅱ（208）；所述的机械锁定机构由压筒（3）、O型密封圈Ⅰ（4）、弹簧Ⅰ（5）、划爪套（6）、O型密封圈Ⅱ（7）、O型密封圈Ⅲ（8）组成，压筒（3）上端通过接头（1）的下端面限位，压筒（3）与外筒（2）之间设有O型密封圈Ⅰ（4），弹簧Ⅰ（5）位于外筒（2）内且其两端分别连接于压筒（3）的台阶和外筒（2）中上部的台阶Ⅰ（202）之间，压筒（3）与划爪套（6）相接触，划爪套（6）与外筒（2）之间设有O型密封圈Ⅱ（7）和O型密封圈Ⅲ（8）；所述的刀翼伸缩机构由推力球轴承（9）、滑筒（10）、弹簧Ⅱ(11)、刀翼（14）、二次破碎连杆（15）和刀翼连接座（16）组成，推力球轴承（9）安装于划爪套（6）与滑筒（10）之间，滑筒（10）与划爪套（6）间隙配合，弹簧Ⅱ（11）连接于滑筒（10）和外筒（2）内的台阶Ⅱ（208）之间，刀翼连接座（16）通过螺栓连接于滑筒（10）上，二次破碎连杆（15）两端分别与刀翼（14）和外筒（2）通过螺栓连接，刀翼（14）与刀翼连接座（16）通过螺栓连接；其中的二次破碎连杆（15）上端设置一处通孔（1501），二次破碎连杆（15）左侧设置两排破碎齿（1502），破碎齿（1502）两侧对称设置两排切口（1503），二次破碎连杆（15）下端设置一处通孔（1504），二次破碎连杆（15）中间设置一处槽（1505），使二次破碎连杆（15）呈叉形；所述的堵头（13）上端设置一处密封圈槽（1301），堵头（13）中部设置一处台阶（1302），堵头（13）中周向设置三处喷嘴孔（1303）；所述的喷嘴Ⅱ（18）安装于堵头（13）设置的喷嘴孔（1303）中。

2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头，其特征在于：所述的机械锁定机构，其中的压筒（3）内部设置有一处缩颈台阶口（301），压筒（3）外部设置有一处台阶（302），压筒（3）外壁周向设置有三处凹槽（303），压筒（3）下端设置有三处螺旋面（305），三处螺旋面（305）间设置三处断面（304）；其中的划爪套（6）上端设置有六处螺旋面（601），六处螺旋面（601）间交叉分布三处断面（602）和三处缺口（603），划爪套（6）中部设置有一处台阶（604）；所述的压筒（3）外壁周向分布的三处凹槽（303）与外筒（2）中部周向分布的三处凸起的卡爪（203）配合，压筒（3）上的螺旋面（305）与划爪套（6）上的螺旋面（601）接触连接。

3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头，其特征在于：所述的刀翼伸缩机构，其中的刀翼（14）上端设置一处通孔（1401），刀翼（14）上沿着棱均匀设置一些切削齿（1402），刀翼（14）外侧设置两排平头齿（1403），刀翼（14）中部设置一处通孔（1404），刀翼（14）上设置有异形槽（1405），刀翼（14）下部外侧设置有数个平头齿（1406），刀翼（14）下端设置有数个球头齿（1407）；其中的刀翼连接座（16）上部设置有螺栓通孔（1601），刀翼连接座（16）中下部设置有通孔（1602），刀翼连接座（16）内部设置有槽（1603）；所述的刀翼连接座（16）通过螺栓与滑筒（10）连接，刀翼（14）通过螺栓与刀翼连接座（16）连接，刀翼（14）中部通过螺栓与二次破碎连杆（15）连接，二次破碎连杆（15）通过螺栓与外筒（2）连接。

4.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头，其特征在于：所述的超变径钻头在钻进时，刀翼（14）闭合，三个刀翼前端组成钻头向前钻进，喷嘴Ⅱ（18）辅助破碎；当钻头钻进至水合物层尽头开始打开刀翼（14），在打开刀翼（14）的同时外筒（2）上的喷嘴Ⅰ（17）打开，实现水合物水力破碎；刀翼（14）打开后三个刀翼（14）组合呈伞状，开始回拖钻头，此时刀翼（14）旋转破碎水合物，实现水合物机械破碎；在刀翼（14）旋转的同时二次破碎连杆（15）旋转，二次破碎连杆（15）上的破碎齿（1502）和切口（1503）配合继续破碎水合物，实现水合物二次机械破碎。