[发明专利]钻柄上具有负载传感器的钻头

说明书

披露了一种钻头，在一个实施方式中其包括：钻头本体，所述钻头本体具有切削部、连接到所述切削部的钻柄以及颈部；与所述钻柄表面接触的至少一个传感器，其中所述至少一个传感器响应于弯矩提供信号。

优先权声明

本申请要求于2013年3月4日申请的、名称为“Drill Bit With a Load Sensor onthe Bit Shank”的美国专利申请序列号13/784,116的申请日的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及在钻头中包括钻压和扭矩传感器的钻头以及使用这种钻头用于钻井的设备和方法。

背景技术

使用钻柱来钻出油井(井孔)，所述钻柱包括管状构件，所述管状构件具有钻进组件(也称作底部钻具组合或“BHA”)。钻头连接到BHA的底部。通过使所述钻柱旋转或者通过BHA中的电机来使所述钻头旋转以使地层碎裂，从而钻出井孔。BHA包括用于提供关于与钻进操作、BHA的行为(也称作“BHA参数”)和被钻进的井孔周围的地层(也称作“地层参数”)有关的多个参数的信息的装置和传感器。在钻头中也安装传感器来提供关于多个参数的信息。已经提出了在钻头中安装钻压和扭矩传感器。然而，这些传感器一般安装成这些传感器基于施加在钻头上的间接力来提供信号。

本发明这里提供了一种钻头，其包括负载传感器，该负载传感器响应于施加在这些传感器上的直接力提供信号。这里使用的术语“力”包括钻头上的重量、扭矩和压力。

发明内容

在一个方面中，在一个实施方式中披露的钻头可以包括：具有切削部的钻头本体、连接到切削部的钻柄以及颈部；与钻柄表面接触的感测元件；以及在感测元件上的至少一个传感器，其中所述至少一个传感器响应于感测元件的弯矩和该感测元件上的钻压中的一个提供信号。

在另一个方面中，在一个实施方式中披露了的一种提供钻头的方法可以包括：提供钻头，所述钻头具有钻头本体，所述钻头本体具有切削部和连接到所述切削部的钻柄部；在所述钻柄的外表面上成型一腔体；以及将传感器组件牢固地放置在所述腔体中，其中所述传感器组件包括感测元件和安装在所述感测元件上的至少一个传感器，所述传感器提供与用于确定钻头上扭矩的所述感测元件的弯矩相对应的信号。

相当概括地总结了这里所披露的设备和方法的某些特征的示例以便于可以更好地理解其下面的详细描述。当然，存在下文中披露的该设备和方法的另外的特征，这些特征将会构成所附权利要求的主题。

附图说明

为了详细理解本发明，结合附图参照下面的详细描述，其中类似的元件总体上标注了类似的数字，其中：

图1是配置成使用根据本发明的一个实施方式制造的钻头的示例性钻进系统的示意图；

图2是结合有根据本发明的一个实施方式制造的一个或多个负载传感器的示例性钻头的轴测图；

图3是示出了根据本发明的一个实施方式的示例性钻头的钻柄中的一个或多个预加载传感器的布置的轴测图；

图4示出了连接到根据本发明的一个实施方式的钻头的钻柄的负载传感器和压力传感器；

图5示出了用于确定钻压和扭矩的布置在电桥上的传感器，所述电桥可以以不同配置放置在图4中示出的感测元件上；以及

图6示出了钻柄上的、配置成提供钻压和扭矩测量结果的传感器组件。

具体实施方式