[发明专利]用于牙轮钻头的保护插件

说明书

优先权声明

本申请要求2011年9月30日提交的美国临时专利申请序列号61/541931的优先权，该申请包括在此以供参考。

技术领域

本发明主要涉及钻井眼，尤其是涉及改善牙轮钻头主切刀的抗腐蚀性并减少牙轮钻头主切刀的损失。

背景技术

用于地面钻孔操作的钻头经受大的应力和力。可以采用牙轮钻头穿过硬地层，例如岩石和煤。在将这些地层物质打破时，这些物质会是腐蚀性的并且导致牙轮钻头的某些部分腐蚀。当支撑主切刀的钻头部分腐蚀时，主切刀会从钻头脱落并掉落在井眼中。主切刀的掉落减少钻头的钻孔有效性，并且他们的替换会是成本高昂和耗时的。

请参考Portwood的美国专利号6176329，其公开了带有脊切削切刀元件的钻头。脊切削切刀元件从刃带延伸出并且散布于也从该刃带延伸出的主切刀元件。

发明内容

陈述了牙轮地面钻头的抗腐蚀性圆锥滚切刀。具体地，通过使用布置在刃带侧壁内的耐用保护插件，会减少导致主切刀元件根切和最终损失的刃带腐蚀。描述了优选的但非限制性的圆锥滚切刀实施例。

在实施例中，用于牙轮地面钻头的圆锥滚切切刀有大体圆锥形主体。该大体圆锥形主体限定多个刃带和凹槽。每个刃带支撑周向一圈的主切刀元件。多个刃带中的至少一个具有刃带侧壁。刃带侧壁定义相邻凹槽的边界。多个保护插件布置在刃带侧壁内。保护插件可以减少对刃带侧壁的腐蚀。一个或更多保护插件可以布置在一对主切刀之间。

保护插件可以由碳化钨组成。它们可以陷入刃带侧壁内、与刃带侧壁齐平或延伸出刃带侧壁。保护插件的顶端可以是大体平坦的或，在某些实施例中，可以是大体圆顶形的。

还公开了增加牙轮钻头的圆锥滚切刀抗腐蚀性的方法。该方法包括形成具有多个刃带和多个凹槽的圆锥滚切刀主体。钻头主体可以由硬化钢形成。每个刃带可以适于支撑周向一圈的主切刀元件。刃带中的至少一个具有限定相邻凹槽边界的刃带侧壁。可以在刃带侧壁中形成多个隔开孔。之后，保护插件可以插入到刃带侧壁中的每个孔中。

附图说明

图1示出根据本公开实施例的牙轮钻头的等距视图；

图2示出根据本公开实施例的与牙轮钻头一起使用的三个圆锥滚切刀的等距视图，每个圆锥滚切刀均包括被置于一个或更多个刃带内的保护插件；

图3A和图3B示出图2圆锥滚切刀中一个的一部分的详细视图；

图4示出根据本公开实施例的圆锥滚切刀的360°旋转图，其中圆锥滚切刀中的一个被示为带有保护插件；以及

图5A和图5B示出根据本公开的保护插件的替代性实施例。

具体实施方式

现参考图1，其示出用于地面钻孔的牙轮钻头10。牙轮钻头10具有中心轴线12和钻头主体14。钻头主体14包括在其上端部用于将钻头10固定到钻柱（未示出）的螺纹部分16。牙轮钻头10具有如由三个圆锥滚切刀18限定的预定量规直径，其中三个圆锥滚切刀18中的两个在图1中是可见的。每个圆锥滚切刀18可旋转安装在依附于钻头主体14的轴承轴上。钻头主体14还包括焊接在一起以形成钻头主体14的三段或三个腿20（在图1中示出两个腿20）。钻头进一步包括一个或更多喷嘴22。喷嘴22引导钻井液朝向钻孔底部和圆锥滚切刀18的周围。牙轮钻头10还可以包括供应润滑剂到每个圆锥滚切刀18的轴承的一个或更多润滑剂箱24。润滑剂被密封在被置于圆锥滚切刀18内部的环形密封件内，并且钻孔液不被置于圆锥滚切刀18内部的环形密封件所包括。

每个切刀18包括锥底面30，当切刀18在钻孔底部周围旋转时其适于保留用于刮掉或削掉钻孔侧壁的边切刀元件32。

现连同图1参考图2，三个圆锥滚切刀18a、18b和18c中的每个是可见的。每个圆锥滚切刀18可旋转安装在悬臂式销或轴颈上，并且每个均具有相应旋转轴线26a、26b和26c，其中每个均面向下并且向内朝向牙轮钻头10的中心。每个圆锥滚切刀18a、18b和18c通过圆锥滚切刀18内部的球轴承相对销旋转。