[发明专利]带有进给控制器的钻具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在井下的地层(formation)等内钻孔的钻具，该 钻具包括钻头和驱动单元，该钻头具有钻头刃(drilling bit)，该驱动单元 用于在钻孔时驱动所述钻头沿纵向向前移动。

背景技术

当在地下地层内钻井时，需要使用钻具。但是，也可以对已有的井进 行钻孔，以形成分支井或对卡塞的阀件进行重新穿孔。US 3,225,843公开 了一种钻具的例子，该钻具在钻孔时固定在地层上，以便将尽可能多的能 量传递到钻孔过程，从而获得较大的钻孔动力。

地下地层在整个地层内硬度可能变化。因此，当对地层的较软部分钻 孔时，钻孔力不需要跟当对地层的最硬部分钻孔时一样大。当从地层的较 软部分钻到地层的较硬部分时，钻头上的钻头刃会碰撞到硬的地层，这可 能会严重损坏钻头刃的各个切割边缘。

发明内容

本发明的一个方面是，至少部分地克服上述钻具的缺点，提供一种改 进钻孔过程的改进的钻具。

这方面和从以下描述显而易见的优点由以下这种钻具获得：该钻具用 于在井下的阀件或地层的上方或上面的一结构中沿钻孔方向钻孔，所述结 构例如完井过程中的凹部、突出部或边缘(recess，protrusion or edge in completion)，该钻具包括：

-钻头，该钻头具有钻头刃并与第一部分相连接，

-驱动单元，该驱动单元用于在钻孔时驱动所述钻头和所述第一部分 沿纵向向前移动，以及

-进给控制器，该进给控制器用于控制所述钻头的纵向移动，该进给 控制器包括：

-第二部分，该第二部分固定地设置在所述钻具内，其中，所述 第一部分和所述第二部分共同形成第一流体腔室，所述第一部分和所述第 二部分在钻孔时可相对于彼此移动，以及

-流体控制装置，该流体控制装置用于控制流体从一个腔室流到 另一腔室的速度，以便控制所述钻头相对于所述钻具的纵向移动，

其中，所述钻具还包括固定装置，该固定装置用于使所述钻具贴靠在 所述结构或所述地层上，并用于至少在钻孔方向上固定所述钻具。

通过在钻具上设置进给控制器，可以控制钻孔过程，使得钻头上的钻 头刃不会猛烈地碰撞到地层，这种碰撞会严重损坏钻头刃的各个切割边缘。

尽管进给控制器的作用是在需要时降低向前移动的钻头的速度，但是， 当不必降低钻孔速度时，使用进给控制器不会显著降低钻孔效率。这是由 于，钻具可以构造成：钻头与驱动单元直接轴连接，而进给控制器可以围 绕轴安装。

在一个实施例中，所述第一部分或所述第二部分可以是在起活塞壳体 作用的另一部分内滑动的活塞。

在另一实施例中，进给控制器还可以包括回流阀，该回流阀允许流体 从第二流体腔室流回第一流体腔室，从而当停止钻孔时使所述活塞返回其 初始位置。

在又一实施例中，流体控制装置可以包括第一带齿装置，该第一带齿 装置与设置在驱动单元的轴上的第二带齿装置相互作用，当该第一带齿装 置的齿接到来自第一流体腔室的流体滴时，该第一带齿装置的所述齿随后 与第二带齿装置的齿接合，由此将流体滴传送到第二流体腔室。

此外，流体控制装置可以是节流阀，该节流阀控制从第一流体腔室到 第二流体腔室的流体流动。

另外，第一流体腔室可以在其内具有至少一个弹簧装置，该弹簧装置 用于当停止钻孔时使活塞返回其初始位置。

在另一实施例中，钻具还可以具有至少一个在钻头内的出口，该出口 用于喷射流体，以使细屑从地层上剥离下来并迫使剥离下来的细屑离开钻 头。

在又一实施例中，钻头可以具有至少两个用于提供转动钻孔过程的钻 臂。

此外，钻头可以具有带有多个钻头刃的排列体。

另外，钻头可以具有至少三个带有钻头刃并相对于彼此转动的轮。

在一个实施例中，固定装置可以可移动地连接到钻头上，以在钻孔过 程中相对于固定装置移动钻头。

在另一实施例中，固定装置沿钻孔方向设置在钻具的前部，以使钻具 贴靠在钻具前部的一结构上。

在又一实施例中，固定装置具有筒形环绕壁，当在钻孔前钻头刃处于 其初始位置时，所述壁包围所述钻头刃。

此外，固定装置可以是连接到钻具上的井下牵引器的轮子。