[发明专利]用于调节混合式钻头上的牙轮轮廓的系统和方法

说明书

优先权请求

本申请请求享有美国专利申请No.12/939,367号的优先权，该专利申请的申请日为2010年11月4日。上述参照的专利申请引入文中作为参考。

关于联邦政府资助的研究或开发项目的声明

不适用

参考附录

不适用

技术领域

本发明通常涉及地钻钻头，具体而言，涉及组合有滚动牙轮和固定刀具及切削元件的钻头，以及利用此种钻头进行钻进的方法。

背景技术

美国专利No.3,294,186公开了使用镍垫片来钎焊牙轮钻头部件。

美国专利No.3,907,191公开了一种“旋转式牙轮钻头”，其由许多单一部分构造而成。每个单一部分包括两个分离的表面和一个切削计量面。这些单一部分相互靠近，相邻部分的分离表面相互邻接。环规位于这些部分周围，这些单一部分可相对彼此移动以使各单一部分的分离表面抵靠着相邻部分的分离表面滑动。这些部分移动，直到这些部分的切削计量面接触环规为止，从而确保成品钻头将具有所需的计量尺寸。这些部分的分离表面的主要部分焊接在一起。

美国专利No.5,439,067公开了一种用于形成孔眼的“旋转式牙轮钻头”，该钻头具有整体式钻头体，钻头体具有下部分和上部分，下部分具有凸起的外表面，所述上部分适于连接到钻柱上。优选地，一些支撑臂连接到钻头体上并从钻头体悬垂。每个支撑臂具有内表面和外表面，内表面上连接有轴。每个轴相对于相连的支撑臂大体上向下和向内突出。一些锥状牙轮钻头组件（其数量与支撑臂的数量相等）安装在每个轴上。支撑臂在钻头体外部上隔开，以增加钻头体下部分和支撑臂之间的流体流量。另外，选择支撑臂的长度以增加相连的牙轮组件和钻头体下部分之间的流体流量。可让同一钻头体与具有不同保径的不同旋转式牙轮钻头一起使用。

美国专利No.5,439,068公开了一种用于形成孔眼的“旋转式牙轮钻头”，该钻头具有整体式钻头体，钻头体具有下部分和上部分，下部分具有凸起的外表面，调节上部分适于连接到钻柱上。该钻头基本上绕钻头体的中心轴线旋转。优选地，一些支撑臂连接到形成在钻头体上的凹部处并从凹部处悬垂。每个支撑臂具有内表面和外表面，内表面上连接有轴。每个轴相对于相连的支撑臂的纵轴线和钻头体的中心轴线基本上向下和向内突出。一些牙轮组件（其数量与支撑臂的数量相等）分别安装在每个轴上。可选择每个支撑臂之间的间距、支撑臂的长度和宽度尺寸，以增加安装在各支撑臂上牙轮组件和钻头体下部分之间的流体流量。在每个支撑臂中优选设置润滑剂储槽以将润滑剂输送给一个或更多个轴承组件，所述轴承组件设置在每个牙轮组件和与其相连的轴之间。在制造最终钻头期间，可使用适配孔和杆、或适配键槽和键来将每个支撑臂的一部分定位和对准在相连的凹部内。

美国专利No.5,595,255公开了一种用于形成孔眼的“旋转式牙轮钻头”，该钻头具有钻头体，钻头体具有上端部分，该上端部分适于连接到钻柱上。钻头绕主体的中心轴旋转。优选地，一些支撑臂从钻头体伸展。支撑臂可被形成为钻头体的整体部件或连接到钻头体外部的凹部，凹部的尺寸被设计为适于容纳相连的支撑臂。每个支撑臂具有下部分，该下部分具有内侧面、连接到其上的轴以及牙爪尖外表面。每个轴相对于与其相连的支撑臂基本上向下和向内突出。一些牙轮组件（其数量与支撑臂数量相等）分别安装在轴上。颈部凸起区域设置在靠近相联的轴的每个支撑臂的下部分上，以增加支撑臂和各相应牙轮组件之间的流体流量。

美国专利No.5,606,895公开了一种“旋转式牙轮钻头”，该钻头具有整体式钻头体，该钻头体具有下部分和上部分，下部分具有凸状外表面，该上部分适于连接到钻柱上。该钻头基本上绕钻头体的中心轴旋转以形成孔眼。优选地，一些支撑臂连接到形成在钻头体上的凹部上并从凹部悬垂。钻头体和支撑臂相互配合，以减小最初的制造成本、并可改造旧的钻头。每个支撑臂具有内表面和牙爪尖外表面，内表面上连接有轴。每个轴相对于相连的支撑臂的纵轴线和钻头体的中心轴线基本上向下和向内突出。一些牙轮组件（其数量与支撑臂的数量相等）分别安装在各轴上。选择支撑臂在相连的钻头体的圆周上的径向间距、以及各支撑臂的长度和宽度尺寸，以增加安装在各支撑臂上的牙轮组件和钻头体的下部分之间的流体流量。最终形成的钻头体可增加流体流量、增加密封件和轴承的使用寿命、提高井下性能及制造和设计程序的标准化。