[發明專利]一種智適應提速鉆頭及鉆井方法

有效

• 申請號: 202011372340.9
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112502630B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 李中;曹硯鋒;范白濤;劉兆年;岳家平;劉宇沛;邢希金;劉永旺;管志川;張喆;何鑫巖
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: E21B10/00
• 分類號: E21B10/00;E21B10/43;E21B10/60;E21B10/61;E21B19/089
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 劉小娟

1.一種智適應提速鉆頭，其特征在于，所述鉆頭包括：

優勢攻擊齒，所述優勢攻擊齒連接傳力軸；

全面鉆進鉆頭，所述全面鉆進鉆頭與所述優勢攻擊齒在縱向交錯布置，所述全面鉆進鉆頭與所述傳力軸沿軸向活動連接，沿周向可傳扭連接，在鉆進過程中，使得優勢攻擊齒接觸井底，并使優勢攻擊齒在鉆壓扭矩的作用下破巖，在鉆壓作用下使得全面鉆進鉆頭接觸到巖石，使得全面鉆進鉆頭破碎所接觸的巖石，此時，使得優勢攻擊齒接觸井底和在鉆壓作用下使得全面鉆進鉆頭接觸到巖石同步進行，從而實現整個破巖鉆進過程；

鉆壓調控部件，所述鉆壓調控部件使得當所述傳力軸被施加壓下力時，所述全面鉆進鉆頭與所述傳力軸沿軸向形成壓縮彈力連接；

傳力軸，所述傳力軸被構造為能在其上施加鉆壓力和扭力；

所述鉆壓調控部件為彈簧結構或彈性聚合物結構；所述優勢攻擊齒的齒尖為尖端狀；

所述傳力軸還包括鉆壓分傳柱體，所述鉆壓分傳柱體位于所述傳力軸的下端，所述優勢攻擊齒設置于鉆壓分傳柱體的底端；

所述鉆壓分傳柱體穿過所述全面鉆進鉆頭的底端，所述鉆壓分傳柱體露出所述全面鉆進鉆頭的部分位于所述全面鉆進鉆頭的刀翼上，所述鉆壓分傳柱體包括一組柱體，該組柱體在環向間隔布置；

所述全面鉆進鉆頭還包括切削齒，所述優勢攻擊齒與所述切削齒間隔布置；所述切削齒為鈍刃齒；

所述優勢攻擊齒包括一組呈圓周布置的齒，所述切削齒在環向和徑向均包括若干齒；所述優勢攻擊齒在徑向位置上位于所述若干切削齒的中間部位。

2.根據權利要求1所述的智適應提速鉆頭，其特征在于，所述全面鉆進鉆頭與所述傳力軸同軸設置，所述全面鉆進鉆頭套接于所述傳力軸的下端；所述全面鉆進鉆頭包括上下相連的全面鉆進鉆頭傳扭接頭和全面鉆進鉆頭冠體，所述全面鉆進鉆頭傳扭接頭與所述傳力軸沿軸向活動連接，并沿周向可傳扭連接；所述全面鉆進鉆頭冠體的下端設有所述切削齒，所述全面鉆進鉆頭冠體的上端在與所述傳力軸的環向之間設有所述鉆壓調控部件,所述全面鉆進鉆頭傳扭接頭和全面鉆進鉆頭冠體為一體件或分體固定相連接。

3.根據權利要求1或2所述的智適應提速鉆頭，其特征在于，所述全面鉆進鉆頭與所述傳力軸通過鍵連接或多方結構連接。

4.根據權利要求1所述的智適應提速鉆頭，其特征在于，所述鉆頭還包括鉆具接頭，所述鉆具接頭連接所述傳力軸的上端；所述鉆具接頭內部設有鉆井液過流孔道，所述傳力軸內部設有鉆井液通道，所述鉆井液過流孔道與所述鉆井液通道相連通；所述傳力軸在位于所述全面鉆進鉆頭位置處設有旁通流道，該旁通流道連通所述鉆井液通道，所述全面鉆進鉆頭設有鉆井液噴灑通道，所述旁通流道連通所述鉆井液噴灑通道；所述全面鉆進鉆頭還包括環形調液腔，所述旁通流道連通所述調液腔，所述鉆井液噴灑通道包括全面鉆進鉆頭噴嘴流道，和全面鉆進鉆頭噴嘴，所述全面鉆進鉆頭噴嘴流道的底端安裝有所述全面鉆進鉆頭噴嘴；所述全面鉆進鉆頭噴嘴流道為一組環向間隔布置的自上而下的通道。

5.一種根據權利要求1至4任一項所述的智適應提速鉆頭的鉆井方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、使得優勢攻擊齒接觸井底，并使其在鉆壓扭矩的作用下破巖；

S2、在鉆壓作用下使得全面鉆進鉆頭接觸到巖石；

S3、使得全面鉆進鉆頭破碎所接觸的巖石，此時，步驟S1、步驟S2同步進行，從而實現整個破巖鉆進過程；

所述優勢攻擊齒破碎出環形的軌跡。