[发明专利]机械式调控的多功能PDC钻头

说明书

本发明涉及一种机械式调控的多功能PDC钻头，包括上接头、本体和钻头体。所述的上接头通过螺纹连接在本体上端，钻头体通过螺纹连接在本体下端，当高压钻井液从防掉环中部的周向孔进入到转位机构上端与内筒间的空腔中，在钻井液压力作用下，转位机构向下移动，当转位机构下部的周向孔与钻头体上的径向通道孔相连接时，高压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，下活塞向下移动，进而推动旋转刀翼绕着销钉向外转动，当旋转刀翼闭合时，该钻头可实现保径功能，当旋转刀翼张开时，该钻头实现扩眼功能。本发明的一种机械式调控的多功能PDC钻头，能够提升钻井效率，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机械式调控的多功能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

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。PDC钻头在软-中硬岩层中钻进时，钻进效率远高于孕镶钻头及牙轮钻头。在创造良好的经济效益的同时，PDC钻头也暴露出了很多问题，主要表现为在复杂地层及中硬以上地层钻头寿命低、钻速慢。

钻井在油田开发中的作用是非常重要的，据估计在某些油田投资开发中，钻井投资占35％～40％。目前，世界各国石油资源日渐枯竭，这要求钻井公司更经济、更有效地进行石油开发。钻头作为钻井作业中最重要的工具，其工作性能直接影响到钻井作业的质量、成本和效率。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。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，本发明提供了一种机械式调控的多功能PDC钻头。本发明的PDC钻头在工作时，高压钻井液从防掉环中部的周向孔进入到转位机构上端与内筒间的空腔中，在钻井液压力作用下，转位机构开启并向下移动，当转位机构下部的周向孔与钻头体上的径向通道孔相连接时，高压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，进而推动旋转刀翼绕着销钉向外转动，当旋转刀翼闭合时，该钻头可实现保径功能，当旋转刀翼张开时，该钻头实现扩眼功能，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。