[發明專利]一種井下泥包檢測與可流量調節自解的PDC智能鉆頭

有效

• 申請號: 202210587604.5
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114941502B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 鄭黎明;王宇;王浩;楊滿平;王燦;李彥霖
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: E21B10/00
• 分類號: E21B10/00;E21B10/60;E21B21/08;E21B17/02
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 劉婷;朱偉軍

本申請屬于開采設備技術領域，特別是涉及一種井下泥包檢測與可流量調節自解的PDC智能鉆頭。現有的鉆頭成本高可實施性較低。本申請提供了一種智能鉆頭，包括鉆頭主體，鉆頭主體內設置有泥漿通道，泥漿通道、流量傳感器和流量脈沖調節器依次連接，流量傳感器和流量脈沖調節器均與控制器連接；泥漿通道包括連接的密封部和流通部，流量傳感器和流量脈沖調節器均設置于密封部；流通部外側設置有控制短節，控制短節內設置有相互連通的第一倉儲腔和第二倉儲腔，第一倉儲腔與第一壓力平衡倉連通，第二倉儲腔與第二壓力平衡倉連通，第一壓力平衡倉和第二壓力平衡倉設置于控制短節內，控制器設置于第一倉儲腔內，第一壓力平衡倉和第二壓力平衡倉內均設置有壓力平衡組件。防止/解除鉆頭泥包。

技術領域

本申請屬于開采設備技術領域，特別是涉及一種井下泥包檢測與可流量調節自解的PDC智能鉆頭。

背景技術

PDC鉆頭英文:PolycrystallineDiamondCompactbit聚晶金剛石復合片鉆頭的簡稱。隨著PDC生產技術的提高和PDC鉆頭設計制造技術的進步，其應用越來越廣泛。據統計，在石油開采中，大約所鉆地層中的60％～80％是泥頁巖類地層。PDC鉆頭在水基鉆井液的環境下，鉆進泥頁巖地層時，由于地層粘土礦物含量較高(約30％～60％)，泥質巖屑容易水化膨脹具有粘性，極易粘結于PDC切削齒及鉆頭表面，頻繁地造成鉆頭泥包現象。鉆頭發生泥包時，由于切削齒上粘附大量的泥質巖切屑，一方面，切削齒不能直接接觸地層，影響破巖效率，導致機械鉆速下降；另一方面，鉆井液不能有效冷卻切削齒，導致切削齒壽命下降；因此，泥包鉆頭嚴重影響了鉆井及建井周期，導致大量的時間損失和額外材料的浪費，大大增加了鉆井成本。另外，鉆頭泥包會使鉆頭像油缸內的活塞似地工作，在起下鉆時易導致壓力波動和抽吸壓力，甚至在起鉆時誘發井涌或井噴。因此需要在PDC鉆頭結構上進行智能化改進。目前對于PDC鉆頭泥包卡鉆問題的有效解決方法，大多數都是在鉆井液改進與鉆井工藝上來降低泥包鉆問題，從鉆頭出發來防治的方法大多是優化水力參數，一定程度上增加了鉆井成本；在PDC鉆頭結構上處理泥包卡鉆一系列問題中，目前研究大多是在鋼體位置添加彈簧結構，不僅降低了鉆頭剛度強度也使其產生了額外的振動，造成PDC鉆頭的有效壽命大幅度降低，可實施性較低。

發明內容

1.要解決的技術問題

基于目前對于PDC鉆頭泥包卡鉆問題的有效解決方法，大多數都是在鉆井液改進與鉆井工藝上來降低泥包鉆問題，從鉆頭出發來防治的方法大多是優化水力參數，一定程度上增加了鉆井成本；在PDC鉆頭結構上處理泥包卡鉆一系列問題中，目前研究大多是在鋼體位置添加彈簧結構，不僅降低了鉆頭剛度強度也使其產生了額外的振動，造成PDC鉆頭的有效壽命大幅度降低，可實施性較低的問題，本申請提供了一種井下泥包檢測與可流量調節自解的PDC智能鉆頭。

2.技術方案

為了達到上述的目的，本申請提供了一種井下泥包檢測與可流量調節自解的PDC智能鉆頭，包括鉆頭主體，所述鉆頭主體內設置有泥漿通道，所述泥漿通道與流量傳感器連接，所述流量傳感器與流量脈沖調節器連接，所述流量傳感器與控制器連接，所述流量脈沖調節器與所述控制器連接；所述泥漿通道包括依次連接的密封部和流通部，所述流量傳感器設置于所述密封部，所述流量脈沖調節器設置于所述密封部；所述流通部外側設置有控制短節，所述控制短節內設置有相互連通的第一倉儲腔和第二倉儲腔，所述第一倉儲腔與第一壓力平衡倉連通，所述第二倉儲腔與第二壓力平衡倉連通，所述第一壓力平衡倉設置于所述控制短節內，所述第二壓力平衡倉設置于所述控制短節內，所述控制器設置于所述第一倉儲腔內，所述第一壓力平衡倉內設置有第一壓力平衡組件，所述第二壓力平衡倉內設置有第二壓力平衡組件。

本申請提供的另一種實施方式為：密封部與所述流通部之間設置有隔絕板。

本申請提供的另一種實施方式為：所述第二倉儲腔內設置有高溫電池。

本申請提供的另一種實施方式為：所述壓力平衡組件包括依次連接的活塞、彈簧和彈簧座，所述彈簧座與所述控制短節連接。