[发明专利]用于PDC钻头的流线型槽设计

说明书

相关申请

本申请是2012年12月28日提交的名称为“Streamlined Pocket Design For PDC Drill Bits”的美国临时申请No.61/747,045的非临时申请，并且根据35U.S.C.§119要求该临时申请的优先权，该临时申请的整体通过援引并入本文。

技术领域

本申请大体涉及一种用于地下钻井的测井下井仪，更具体地，涉及形成在测井下井仪中的切割件槽(cutter pocket)以及制备该切割件槽和将切割件安装在其中的方法。

背景技术

钻头通常用来在地层结构中钻孔或钻井。一种类型的钻头是固定切割件型钻头，其典型地包括多个设置在各自的切割件槽中的切割元件或者切割件，该切割件槽形成在钻头的一个或多个刀片中。

图1示出了根据现有技术的钻头100或固定切割件型钻头100的透视图。参照图1，钻头100包括钻头体100，其耦接至钻柄(shank)115并设计成以逆时针方向190转动。钻柄115在一个端部120包括螺纹连接116。螺纹连接116耦接至钻柱(未示出)或者其他耦接至钻柱的一些其他设备。螺纹连接116被示出为位于一个端部120的外表面上。该布置采取了钻头100耦接至位于钻柱(未示出)的内表面上的对应螺纹连接。然而，如果钻柱或其他设备的对应螺纹连接在其他示例性实施方式中位于其内表面上，那么在一个端部120处的螺纹连接116备选地位于一个端部120的内表面上。钻孔(未示出)径向形成通过钻柄115并且延伸到钻头体100中，以在钻孔操作期间将钻孔流体从钻柱经由在钻头体110中形成的一个或多个喷嘴114流通到钻头面111。

钻头体110包括从钻头体110的钻头面111向螺纹连接116延伸的多个定径部(gauge section)150和多个刀片130，其中每个刀片130延伸到并终止于各自的定径部150。刀片130和各自的定径部150形成为单个部件，但是在某些钻头100中分开形成。钻头面111位于钻头体110的最远离钻柄115的一个端部。多个刀片130形成钻头100的切割表面。这些多个刀片130中的一个或多个要么耦接到钻头体110，要么与钻头体110一体形成。定径部150位于钻头体110的邻近钻柄115的一个端部。定径部150在某些钻头100中包括一个或多个定径切割件(未示出)。定径部150典型地限定并保持被钻孔的整个孔径。刀片130和定径部150中的每个包括前缘部152、表面部154和后缘部156。表面部154从后缘部156的一端延伸到前缘部152的一端。前缘部152面向转动方向190。刀片130和/或定径部150根据一些现有技术被定向为螺旋形结构。然而，在其他钻头中，刀片130和/或定径部150定向为非螺旋形结构。在各个连续的刀片130之间形成或铣磨出废料槽122，一旦钻孔流体在钻孔操作期间从喷嘴114排出，废料槽122就允许切割和钻孔流体返回到井眼(未示出)的表面。

多个切割件140在形成在刀片130中的各个切割件槽160中耦接到每个刀片130。切割件140通常形成为细长的圆柱形；但是，切割件140也可以形成为其他形状，例如圆盘形或者圆锥形。切割件140典型地包括通常圆柱形的基座142和也为圆柱形的切割表面144，切割表面144设置在基座142的一端，并且定向成当耦接在各自的切割件槽160中时从刀片130向外延伸。切割表面144可以由硬质材料形成，例如形成金刚石锤台(diamond table)的多晶金刚石的束缚粒子，并且切割表面144可以设置在每个切割件140的基座142的大致圆形构形的端面上或者耦接至该端面。典型地，多晶金刚石切割件(“PDC”)与钻头体110分开制造，并且固定在形成在钻头体110中的各个切割件槽160中。虽然在钻头100中使用的一种类型的切割件140是PDC切割件，但是可以想到其他类型的切割件140也可以用在钻头100中。根据钻头100的类型，这些切割件140和钻头体100的部分通过刮削和/或剪切使地层结构变形。