[发明专利]PDC感测元件制造方法和工具

权利要求书

1.一种构造成在井孔中输送并钻进地层的旋转钻头，该旋转钻头包括：

至少一个聚晶金刚石复合片（PDC）刀具，其包括：

（i）至少一个切削元件，以及

（ii）至少一个换能器，其构造成提供表示如下对象中的至少一个的信号：（I）钻头的运行状况，（II）井孔中流体的特性，以及（III）周围地层的特性。

2.根据权利要求1所述的旋转钻头，其中，所述至少一个PDC切削元件还包括在所述至少一个换能器的与所述至少一个切削元件相对的侧面上的保护层，该保护层构造成保护包括换能器的感测层不受磨损元件磨损。

3.根据权利要求1所述的旋转钻头，其中，所述至少一个换能器还包括布置在衬垫上的换能器阵列。

4.根据权利要求1所述的旋转钻头，其中，所述至少一个换能器选自由如下对象构成的组：（i）应变传感器，（ii）加速计，（iii）倾角计，（iv）磁力计，（v）温度传感器，（vi）碳纳米管传感器，（vii）电势传感器，（viii）碳/氧分析传感器，（ix）声学传感器，（x）化学场效应传感器，（xi）离子敏感传感器，（xii）角速度传感器，（xiii）核传感器，（xiv）压力传感器，（xv）振荡器，以及（xvi）机电声学换能器。

5.根据权利要求1所述的旋转钻头，其中，所述至少一个PDC刀具还包括布置在所述至少一个切削元件与所述至少一个换能器之间的钝化层。

6.根据权利要求5所述的旋转钻头，还包括布置在所述钝化层与所述至少一个换能器之间的电子电路。

7.根据权利要求1所述的旋转钻头，其中，所述至少一个切削元件设有构造成允许流体流至所述至少一个换能器的通道。

8.根据权利要求1所述的旋转钻头，其中，所述至少一个换能器布置在下述对象的至少一个中：（i）设有流体流动通道的钻头本体中的腔体，（ii）所述至少一个切削元件中，（iii）所述至少一个切削元件的基底，以及（iv）钻头本体的基材中。

9.根据权利要求1所述的旋转钻头，还包括：

钻头本体中的电磁（EM）收发器；以及

在所述至少一个PDC刀具上的天线；

其中，所述EM收发器构造成询问所述天线并接收与信号有关的数据。

10.根据权利要求1所述的旋转钻头，其中，所述至少一个切削元件还包括具有第一换能器的第一切削元件和具有第二换能器的第二切削元件，所述第二换能器针对由第一换能器产生的信号作出响应。

11.一种进行钻进操作的方法，该方法包括：

将旋转钻头送到井孔中并且钻进地层；以及

使用连接到旋转钻头本体的聚晶金刚石复合片（PDC）刀具上的至少一个换能器来提供表示下述对象中的至少一个的信号：（I）钻头的运行状况，（II）井孔中流体的特性；以及（III）地层的特性。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括使用在所述至少一个换能器的与所述至少一个切削元件相对的侧面上具有保护层的钻头，以及使用所述保护层来保护包括所述至少一个换能器的感测层不受外部磨损。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括使用选自由如下对象构成的组的换能器来用作所述至少一个换能器：（i）应变传感器，（ii）加速计，（iii）倾角计，（iv）磁力计，（v）温度传感器，（vi）碳纳米管传感器，（vii）电势传感器，（viii）碳/氧分析传感器，（ix）声学传感器，（x）化学场效应传感器，（xi）离子敏感传感器，（xii）角速度传感器，（xiii）核传感器，以及（xiv）压力传感器。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括使用包括布置在所述至少一个切削元件与所述至少一个换能器之间的钝化层的PDC刀具来用作所述至少一个PDC刀具。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括向布置在所述保护层与所述至少一个换能器之间的电子电路传送信号。

16.根据权利要求11所述的方法，还包括提供用于从井孔向所述至少一个换能器传送流体的通道。