[发明专利]用于以套管或尾管柱进行钻孔的钻头及其制造

说明书

本发明涉及一种用于以套管或尾管柱进行钻孔的钻头及其制造，钻头包括：管状杆部，其由高强度金属或合金制成；头部：具有切削面，该切削面具有内圆锥体、外肩部和处在圆锥体与肩部之间的中间鼻部；附接到杆部的端部；并由非铁金属或合金制成；多个刀片，所述多个刀片与头部一体地形成，由所述非铁金属或合金制成，并且各自从切削面的中心延伸到肩部；多个超硬切削器，所述多个超硬切削器沿每个刀片安装；多个保径垫，所述多个保径垫与杆部一体地形成；和齐平接头，其形成在每个刀片与相应的保径垫之间。所述高强度金属或合金的屈服强度是所述非铁金属或合金的屈服强度的至少两倍。

技术领域

本公开总的涉及一种用于以套管或尾管柱进行钻孔的钻头及其制造。

背景技术

US 5,950,742公开了用于在地下地层中钻井眼的方法和相关设备，由此钻头附接到诸如通常不用于钻孔的套管柱的第一导管柱的一端，并且使第一导管柱和钻头前进到地下地层中，以延伸现有井眼、清理(cleanout)井眼或创建新的分支(lateral)井眼。停止该前进，并且采取步骤，以创建穿过钻头的纵向开口。此后，第二导管柱前进穿过钻头中的开口并进入地下地层中，以进一步延伸、清理或创建分支井眼。

US 5,957,225公开了一种用于钻到不稳定或枯竭地层中的方法和尾管组件，其维持对井眼抵抗例如其中未固结地层被穿透的崩落的控制和/或使诸如差异压力存在的欠压地层的流体损失最小化。该方法和尾管组件包括提供具有其可钻的部分的尾管，使得在尾管的设定之后，钻孔能够在对用于钻出尾管可钻部分的钻头的最小损伤的情况下继续更深入到不稳定地层中。在一种形式中，尾管具有鞋，鞋包括切削器安装刀片，每个刀片在其上具有一组切削器。释放(relief)狭槽形成在切削器之间的刀片中，使得当鞋及其刀片正被钻孔时，钻头将会通过该狭槽进行切削，从而释放鞋切削器，以通过钻孔液向上传送到表面，从而使钻头与鞋切削器的接触损坏最小化。优选地，鞋具有双中心和抗涡动设计。在另一形式中，尾管具有与其预先组装的造斜器(whipstock)和与造斜器相邻的可钻材料的预先成形的窗，使得在用尾管组件钻到不稳定地层中并将其设定在其中之后，超过尾管的随后的钻孔通过使钻头在井下延伸并钻孔直到其接合造斜器为止而发生，该造斜器将钻头引导到所述窗，以穿过其进行钻孔。

US 6,443,247公开了一种套管钻孔鞋，其适合于附接到套管柱并且包括由诸如钢的相对硬质材料构造的外钻孔段和由诸如铝的容易可钻材料构造的内段。钻孔鞋进一步包括用于可控制地移位外部钻孔段的装置，以使得鞋能够通过使用标准钻头钻穿并随后被减小直径的套管柱或尾管穿透。

US 6,848,517公开了一种钻头喷嘴，其提供用于使钻孔液通过钻头的通孔。喷嘴由能够通过标准井眼钻孔设备而被钻穿的材料或多种材料制成。材料或多种材料被选择用以给通孔提供表面，该表面具有相对较高的抗侵蚀性，以耐受所喷射的钻孔液的磨蚀和腐蚀的冲击。描述了使用硬铬/铜组合和单一橡胶材料的实施例。

US 7,066,253公开了一种用于在井眼内引导钻柱的鞋，其包括相对硬材料的环形体和相对软材料的鼻部，环形体和鼻部互锁，使得当鼻部被钻穿时，任何保留部分保持抵靠环形体。互锁通过燕尾螺纹实现。描述了鞋作为扩孔器(reamer)鞋和作为钻头在套管中延伸的实施例。

US 7,096,982公开了一种用于以套管进行钻孔的方法和设备，其包括钻孔鞋，钻孔鞋构造用于其在原位的以后钻穿，其中切削器可响应于在钻孔钻出期间遇到的力而保留在钻孔鞋上，仍可从包络面(envelope)移动，当切穿在原位的钻孔鞋时，以后的钻孔鞋将通过该包络面。钻孔鞋在其上包括一个或多个轮廓，携带地层钻孔切削器的刀片设置到其中。轮廓在其上包括至少一个突起，其被接纳在刀片中的配合狭槽内。刀片还可以构造成具有相对置的两段，所述相对置的两段相对于彼此构造成具有小于九十度的夹角。

US 7,216,727公开了一种用于井眼中钻孔套管的钻头。钻头由相对软和相对硬材料的组合构造。材料的比例被选择，使得钻头提供井眼的适当的切削和钻孔，同时能够通过随后的钻头而被钻穿。提供了将硬质材料施加到柔软材料体的方法。