[发明专利]具有多个超硬切割表面的滚子圆锥规准面切割件

说明书

技术领域

本发明一般地涉及井下钻头领域。具体地说，本发明涉及用于滚子圆锥钻头的规准面的具有多个超硬切割表面的切割件。

发明背景

在石油和天然气勘探和生产领域，常采用滚子圆锥钻头作为地层钻孔用钻头或岩石钻头。典型的滚子圆锥钻头采用许许多多可回转地安装在相对于钻头中心线向下和向内延伸的滚子圆锥刀具。滚子圆锥刀具可具有滚花齿或以预定方式配置在每个刀具上的刀具镶入件。

已经认识到使钻头保持一致的直径对于钻孔作业是很重要的。当钻头切入岩层以形成一钻孔时，一般被称为规准面的每个圆锥刀具的一部分与钻孔的侧壁接触。一些滚子圆锥钻头已在规准面上装有抗磨损和/或超硬材料的刀具镶入件以切割侧壁并保持钻孔的直径。抗磨损刀具镶入件在使用时通常容易热开裂和剥落，而超硬材料刀具镶入件则易于因岩层与镶入件之间的强烈摩擦而易于产生摩擦热并碎裂。还认识到(平头)接触焊的镶入件较易因摩擦热而损坏，而凿焊的镶入件则较易断裂。

本发明概况

因此，需要有一种能减少所产生的摩擦热、不易碎裂、且同时保持一有效切割表面的规准面切割件。

按照本发明，提供一种用于一圆锥刀具的规准面的切割件，这种切割件能基本消除或减少现有技术的刀具镶入件所存在的缺点。

按照本发明的一个方面，一种用于一滚子圆锥钻头中的刀具的规准面切割件具有一由一抗磨损硬质材料制成的大致为圆柱形的本体。该切割件的切割端具有一基本上与圆柱体的纵向轴线垂直的通常为圆锥形的切割表面。该切割端另外可包括一与圆锥形切割表面和圆柱形本体连接的倾斜表面。该圆锥形切割表面具有一可在160°与180°之间变化的钝角α。在该圆锥形切割表面中形成多个浅槽，槽中配置有多个超硬材料的条片。槽和镶入件或镶入刀具的数目根据切割件的直径和需钻孔的岩层可以是一个或多个。结果是能以相对于刀具圆锥的回转方向为0°,90°或其间任何角度的一圆锥形切割表面。

按照本发明的另一方面，该浅槽可在圆锥形切割表面上加工成圆弧形槽，在圆锥形切割表面上加工成方形槽，圆锥形切割表面上加工成燕尾状槽，或朝圆锥形切割表面为开端状槽。

附图简单说明

无论更好地理解本发明，以下参照附图进行具体说明，其中：

图1为安装在圆锥形刀具规准面上的具有按照本发明设计的切割件的滚子圆锥钻头的立体图；

图2为按照本发明设计的切割件的圆锥形切割表面的俯视图；

图3为切割件的侧视图；

图4为切割件的另一侧视图；

图5为按照本发明设计的切割件的圆锥形切割表面的另一实施例的俯视图；

图6为图5所示切割件的侧视图；

图7为切割件的另一侧视图；

图8为按照本发明设计的切割件的圆锥形切割表面的另一实施例的俯视图；

图9为图8所示切割件的侧视图；

图10为按照本发明设计的切割件的圆锥形切割表面的另一实施例的俯视图；

图11为图10所示切割件的侧视图；

图12为按照本发明设计的切割件的圆锥形切割表面的另一实施例的俯视图；

图13为图12所示切割件的侧视图；

图14为图2所示切割件的横剖面图；

图15为按照本发明的槽结构的一实施例的侧视图；

图16为按照本发明的槽结构的另一实施例的侧视图；

图17为按照本发明的槽结构的另一实施例的侧视图；

图18为按照本发明的槽结构的另一实施例的侧视图；以及

图19A和19B为圆锥刀具的规准面的视图，用于示出切割件相对于回转方向的朝向。

本发明具体描述

图1-19示出本发明的较佳实施例，各图中对相应的零件采用同样的标号。

为示意性的目的，本发明示出一用于地层钻孔的滚子圆锥钻头10，如图1所示。滚子圆锥钻头10也可指一“回转钻头”或一“岩石钻头”。该滚子圆锥钻头10最好包括一具有一适于装到一钻柱(未示)下部的上螺纹部或销14的钻头体12。螺纹部14和钻柱的相应的螺纹连接部允许钻头10相应于在钻井表面处的钻柱的转动而转动。钻头体12包括一允许冷的钻探泥浆或类似材料从钻柱向下通过的内部通道(未示)。该钻探泥浆经喷嘴16(示出两个)流出并向下流至孔底，然后夹带着钻削碎屑和岩石碎片通过孔壁与钻柱之间的环路向上流动。