[发明专利]具有保径与变径功能的PDC钻头

说明书

本发明涉及一种具有保径与变径功能的PDC钻头，包括上接头和本体。所述的上接头通过螺纹连接在本体上端，当高压钻井液进入到上接头内通道中上活塞的上端面处，在钻井液压力作用下，上活塞开启并向下移动，当上活塞下部的周向孔与钻头体上部的径向通道孔相连接时，钻井液进入到钻头体与下活塞间的空腔中，在钻井液压力的作用下，下活塞启动并向下移动，推动旋转刀翼绕着销钉向外转动，通过调节钻井液压力控制旋转刀翼的张角，进而实现钻头的变径功能，当钻井液压力保持某高压值时，可实现保径功能。本发明的一种具有保径与变径功能的PDC钻头，能够随钻实现保径与变径功能，提升钻井效率，适宜在井眼不规则或井眼缩径的情况下确保钻井作业正常进行。

技术领域

本发明涉及一种用于石油与天然气开采作业的具有保径与变径功能的PDC钻头，尤其适用于井眼不规则、井眼缩径或PDC钻头磨损严重的情况。

背景技术

随着钻井工艺的不断完善和钻井技术的不断更新，优质高效成为石油钻井的主旋律。近年来，大量的技术进步使PDC钻头在钻头市场上占有重要份额，而且其份额还在不断增长，PDC钻头使用逐渐普及。因此，PDC钻头的合理使用，将成为提高钻速、降低成本、增加效益的重要环节。为了将全井钻进成本降低，并提高钻井速度，PDC钻头技术在世界范围的主要钻头企业中受到了极大的关注，不但加大了研究人员与研发费用等方面的投入，对研究人员水平的提升也非常重视，不少新型升级版的PDC钻头被研发出来，品质等各方面均更为优良。现阶段，石油勘探、地质勘探等诸多工程领域中都广泛使用了PDC钻头，对于各国钻井技术的提高具有重要意义。未来，PDC钻头在石油开采工作中的应用将会越来越多。

PDC钻头的碎岩作用有很大的特点，它同时依靠剪切作用和犁入作用破碎岩石，也就是说具有硬质合金刮刀钻头和表镶金刚石钻头两者的破碎方式，对塑性和硬脆地层均具有较好的适应能力。目前，PDC钻头在全球已经成为钻井工程的通用产品，而牙轮钻头成为特用钻头。美国能源部已经将PDC钻头确定为提高机械钻速的主要手段。各油田对PDC钻头的使用都高度重视，深井、超深井PDC钻头作为提高钻井速度的主要途径。所以，进一步研究PDC钻头对于提高我国的油气开采效率具有重要的意义。

发明内容

为了探索解决背景技术中所述的在油气开发钻井过程中，提升钻井效率，延长钻头的使用寿命，本发明提供了一种具有保径与变径功能的PDC钻头。本发明的PDC钻头在工作时，高压钻井液从上部通道进入到上接头内通道中上活塞的上端面处，在钻井液压力的作用下，上活塞开始向下移动，当上活塞下部的周向孔与钻头体上部的径向通道孔相连接时，高压钻井液进入钻头体与下活塞间的空腔中，在钻井液压力的作用下，下活塞启动并向下移动，进而推动旋转刀翼绕着销钉向外转动，通过调节钻井液压力控制旋转刀翼的张角，进而可实现钻头的变径功能，当钻井液压力保持某高压值时，可实现其保径功能，然后在钻柱的旋转作用下，旋转刀翼获得一个足够大的扭矩，从而能够随着钻头一起旋转破岩。