[发明专利]一种定向钻进的PDC钻头

说明书

本发明提供了一种定向钻进的PDC钻头，属于地质钻探技术领域，包括钻头本体、定向机构、保径齿、支撑机构和承托机构，定向机构可拆卸连接在钻头本体顶部，用于定向对岩层进行切削钻进，定向机构先对岩层钻进，拆卸定向机构后再通过钻头本体对已被钻进的岩层进行再次钻进，保径齿为多个，均设于钻头本体外壁上，沿钻头本体轴线从钻头本体顶部向底部，保径齿的设置高度依次降低，支撑机构用于支撑所述钻头本体，承托机构与支撑机构可拆卸连接且设有用于与钻杆连接的连接处。本发明提供的一种定向钻进的PDC钻头，具有的对PDC钻头在做定向钻进岩石时能够准确定位，实现定向钻进，与设计钻进轨迹不出现偏斜，不影响岩石钻进质量的技术效果。

技术领域

本发明属于地质钻探技术领域，更具体地说，是涉及一种定向钻进的PDC钻头。

背景技术

PDC(聚晶金刚石复合片)钻头是广泛应用于石油、地质领域的一种钻头，其具有较高的硬度、耐磨性和使用寿命。PDC钻头破碎岩石的主要方式是切削岩石，由于其一般具有3-7个刀翼，十几个复合片，岩石又是不均质的，因此PDC钻头在工作时存在剧烈的横向振动，削弱了破碎岩石的效率。钻头的旋转依靠钻杆的扭矩，钻头本身并不能产生自主转动，对于切削岩石来讲，全部依靠钻杆的扭矩来实现的。一般情况下PDC钻头在钻进不均质的岩层过程中，会存在偏斜等现象，即钻头在钻进过程中的行进轨迹会与设计钻进轨迹发生偏斜，存在不一致的现象，会导致钻进位置偏斜。

虽然定向钻井技术在石油钻探工程中的应用也迅速增加，定向井的数量也越来越多，在定向钻井中，通常采用旋转与滑动相结合的方式钻取所需的井眼轨迹，然后在井眼轨迹上通过钻头再次钻进钻孔，再次钻进的钻孔与设计钻井位置不偏斜，这样就能满足定向钻井的需求，提高钻井工程效率，降低钻井成本，优选定向钻头很重要。常规的定向钻头采用传统的圆形复合片，它与地层的接触面积大，在破岩时所需要的能量更大，在定向钻井过程中扭矩拨动较大，导致工具面不稳定，不能进行很好的定向钻进，钻头与岩层面接触时易滑移，钻头的钻进轨迹容易与设计轨迹出现偏差，影响施工质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定向钻进的PDC钻头，旨在解决现有技术中的PDC钻头在做定向钻进岩石时容易与设计钻进轨迹出现偏斜，影响岩石钻进质量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种定向钻进的PDC钻头，包括钻头本体、定向机构、保径齿、支撑机构和承托机构，钻头本体的顶部设有PDC切削齿，用于切削钻进地质岩层；定向机构可拆卸连接在所述钻头本体顶部，所述定向机构置于所述钻头本体轴线上，用于定向对岩层进行切削钻进，所述定向机构先对岩层钻进，拆卸所述定向机构后再通过所述钻头本体对已被钻进的岩层进行再次钻进；保径齿为多个，均设于所述钻头本体外壁上，沿所述钻头本体轴线从所述钻头本体顶部向底部，所述保径齿的设置高度依次降低；支撑机构固设于所述钻头本体底部，与所述钻头本体同轴设置，用于支撑所述钻头本体；承托机构与所述支撑机构可拆卸连接，所述承托机构的底部设有用于与钻杆连接的连接处。

作为本申请另一实施例，所述定向机构包括连接组件、撑开组件和切削组件，连接组件呈圆柱形，与所述钻头本体同轴设置，用于与所述钻头本体可拆卸连接；撑开组件设于所述连接组件顶部，可向远离所述连接组件的方向撑开，所述撑开组件撑开后形成伞型，所述撑开组件的撑开范围可调节；切削组件设于所述撑开组件的外壁上，用于切削岩层，所述撑开组件撑开后借助于所述切削组件对岩层切削。

作为本申请另一实施例，所述连接组件包括连接部、伸缩部和顶杆，连接部用于与所述钻头本体顶部可拆卸连接；伸缩部竖向设于所述连接部顶部，所述伸缩部可在竖向上伸缩且伸缩后可限位；顶杆竖向设于所述伸缩部的顶部，所述顶杆与所述钻头本体之间距离借助于所述伸缩部调节，所述顶杆用于支撑所述撑开组件。