[发明专利]一种钻压多级调整工具及定向钻进PDC钻头钻压平稳方法

权利要求书

1.一种钻压多级调整工具，包括壳体和设于壳体内的芯轴（5），其特征在于：所述芯轴（5）上从上至下设有多级力转换装置，每一级力转换装置的结构均相同，相邻两级力转换装置之间有环孔，所述环孔对应芯轴管壁开有连通环孔和芯轴内腔的内压力孔（10），所述壳体上设有用于压缩泄压的调节孔（6），所述调节孔与力转换装置一一对应；

力转换装置包括上下设置的压缩端和固定端，所述固定端与壳体固连，所述压缩端与芯轴（5）固连以带动芯轴（5）沿轴向上下运动，所述壳体与芯轴（5）下部通过花键（8）连接，所述花键（8）包括外花键和内花键套，所述外花键设于芯轴上，所述内花键套固设在壳体上，所述内花键套用于与外花键配合使壳体与芯轴同步转动，所述芯轴（5）上设有限制芯轴（5）轴向最大位移的轴向限位件（14）；所述轴向限位件（14）包括套设在芯轴（5）上的限位螺母（7）和限位套，所述限位套设于限位螺母（7）下方，所述限位套固设在壳体内壁上；

所述压缩端为主活塞和碟簧，固定端为副活塞，所述主活塞与芯轴（5）固连，所述副活塞与壳体固连，所述碟簧位于主活塞和副活塞之间；所述调节孔（6）在壳体的位置与碟簧所在位置对应。

2.根据权利要求1所述的一种钻压多级调整工具，其特征在于：所述壳体包括从上至下依次连接的上连接套、外筒（12）和下连接套（11）。

3.根据权利要求1所述的一种钻压多级调整工具，其特征在于：所述壳体的上下两端分别连接有上接头（1）、下接头（9），所述下接头（9）上端与芯轴连接，所述下接头（9）另一端用于连接并带动钻具轴向上下运动。

4.根据权利要求1所述的一种钻压多级调整工具，其特征在于：所述副活塞通过限位销钉（13）固定在壳体内壁上。

5.一种定向钻进PDC钻头钻压平稳方法，包括权利要求1-4任一项所述的钻压多级调整工具接入钻具组合中，其特征在于：将钻压多级调整工具接入钻具组合中，定向钻进时，由钻具提供工具旋转的动力，通过花键（8）使壳体与芯轴同步转动，当钻头钻压发生变化时，钻压多级调整工具内部液流压力产生变化，从而对力转换装置的压缩端作用力产生变化，通过多级力转换装置将力转换后带动芯轴（5）轴向往复运动，由芯轴（5）带动PDC钻头往复运动，实现对加载在PDC钻头上的钻压调整，使钻压平稳。

6.根据权利要求5所述的一种定向钻进PDC钻头钻压平稳方法，其特征在于：钻压多级调整工具接入钻具组合中，上端与钻铤连接，下端与螺杆马达连接，螺杆马达下端连接PDC钻头，钻压多级调整工具与螺杆马达之间连接有防卡扶正器。

7.根据权利要求5所述的一种定向钻进PDC钻头钻压平稳方法，其特征在于：钻进过程中，当钻头钻压增大时，主活塞上端面产生轴向推力，从而带动芯轴（5）产生轴向位移，由芯轴（5）带动PDC钻头向下运动，同时压缩碟簧储备机械能；当钻头钻压减小时，碟簧释放机械能从而推动主活塞带动芯轴（5），由芯轴（5）带动PDC钻头向上运动。

8.根据权利要求5所述的一种定向钻进PDC钻头钻压平稳方法，其特征在于：钻压多级调整工具的每一级力转换装置通过芯轴（5）上的内压力孔（10）将压力传递给下一级力转换装置，从而实现钻压多级调整，使钻压平稳。