一种新型自调节式PDC钻头.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110080692A(43)申请公布日2019.08.02(21)申请号201910241510.0(22)申请日2019.03.28(71)申请人河北锐石钻头制造有限公司地址062550河北省沧州市任丘市经济技术开发区管理委员会北侧京开路东侧(72)发明人任志坤王亮(74)专利代理机构北京华旭智信知识产权代理事务所(普通合伙)11583代理人李丽(51)Int.Cl.E21B17/07(2006.01)E21B12/00(2006.01)E21B10/62(2006.01)E21B10/55(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种新型自调节式PDC钻头(57)摘要本发明提供了一种新型自调节式PDC钻头，包括：PDC钻头主体；自动调节装置，被封装在PDC钻头主体的自带式套筒内，自带式套筒安装在PDC钻头主体的刀翼中，自动调节装置为被动式液体力学反馈机构，为自带式套筒上安装的切削深度控制元件，基于钻进速度的收缩和快速扩展动作而对外部载荷产生反应，如果遇到对钻井进程不利的情况，切削深度控制元件快速扩展与地层相互啮合并吸取部分钻压，从而以最快的速度达到使振动减小的目的，在正常稳态钻井中变化操作参数时，切削深度控制元件会逐渐缩回，不会吸收钻压并使钻头能够以较大的切削深度向下钻进。PDC钻头具有三个装置套筒，使切削深度控制元件与钻井液相互隔离，并具有压力和温度补偿功能。CN110080692ACN110080692A权利要求书1/1页1.一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于包括：PDC钻头主体；自动调节装置，被封装在所述PDC钻头主体的自带式套筒内，所述自带式套筒安装在所述PDC钻头主体的刀翼中。2.根据权利要求1所述的一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于：所述自动调节装置为被动式液体力学反馈机构。3.根据权利要求2所述的一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于：所述被动式液体力学反馈机构为自带式套筒上安装的切削深度控制元件。4.根据权利要求3所述的一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于：所述切削深度控制元件基于钻进速度的收缩和快速扩展动作而对外部载荷产生反应。5.根据权利要求4所述的一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于：如果遇到对钻井进程不利的情况，所述切削深度控制元件快速扩展与地层相互啮合并吸取部分钻压，从而以最快的速度达到使振动减小的目的。6.根据权利要求5所述的一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于：所述不利的情况包括：产生了会引起钻柱粘/滑现象的周期性切削深度波动、在夹层地层中切削深度发生突然变化、或因钻压变化而造成切削深度波动。7.根据权利要求4所述的一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于：在正常稳态钻井中变化操作参数时，所述切削深度控制元件会逐渐缩回，从而不会吸收钻压并使钻头能够以较大的切削深度向下钻进。8.根据权利要求1所述的一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头具有三个装置套筒，从而使所述切削深度控制元件与钻井液相互隔离，并具有压力和温度补偿功能，所述切削深度控制元件为故障安全型设计，所述三个装置套筒本身的失效不会使钻头失效，也不会对钻井进程造成严重的影响。9.根据权利要求1所述的一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头在刚开始钻进时所述切削深度控制元件处于伸展位置。10.根据权利要求1所述的一种新型自调节式PDC钻头，其特征在于：对于一定会发生粘/滑现象的情况，所述自动调节装置会针对每个粘/滑周期进行具体的调节，直到这种粘/滑现象被消除或是其严重性得以有效减小后为止。2CN110080692A说明书1/3页一种新型自调节式PDC钻头技术领域[0001]本发明涉及一种PDC钻头技术领域，特别是一种新型自调节式PDC钻头。背景技术[0002]PDC钻头被称为聚晶金刚石钻头，自从几十年前被首次引入到石油天然气钻井工业界依赖，经历了很多次的技术改进，比如切削齿技术的飞速发展和抗回旋技术的成功应用，但是最近所出现的一种技术革新是切削深度(DOC)控制技术。这种切削深度控制技术是于2000年以后被应用于PDC钻头上的，通过管理钻头的切削攻击能力从而有效降低井下扭转振动，然而，目前的钻井工业界所面临的重大挑战之一是单只钻头一次下井钻完底层岩性完全不同的各个井段，基于这种要求，固定式PDC钻头不能实现这一目标，由于固定式PDX钻头本身结构的固有特性，在钻井过程中不得不在某些井段中容忍一定的振动，或者在另一些井段中无法实现历险过的机械钻速ROP。而切削深度控制技术能够有效地提高钻井作业的稳定性以及钻井效率，这对其技术本身而言是一种重大的突破，但是，传统的切削深度控至元件是被固定化在钻头上某个固定