[发明专利]包括用于将牙轮安装到钻地工具的可分离轴承组件的此类工具

说明书

本发明公开一种用于移除井眼中的地下地层材料的钻地工具，包括：工具主体，该工具主体具有限定其轴向中心的中心轴线；以及支腿，该支腿在轴向方向上从工具主体延伸。轴承组件可移除地联接到支腿，并且包括轴承轴和基座构件。该基座构件环绕该轴承轴的一部分并且紧靠该支腿的表面。牙轮可旋转地联接到轴承组件并且具有旋转轴线，当该牙轮移除井眼中的地下地层材料时，该牙轮围绕旋转轴线在该轴承组件上旋转。一种组装包括该轴承组件的可旋转切割结构组件的方法包括：通过贯穿穿过该支腿形成的孔设置机械紧固件并且进入轴承轴的腔体而将该轴承轴联接到该支腿。

优先权声明

本申请要求2018年3月8日提交的标题为“Earth-Boring Tools IncludingSeparable Bearing Assemblies for Mounting Roller Cones to Such Tools”的美国专利申请序列号15/915,178的提交日期的权益。

技术领域

本公开的实施方案整体涉及在地下地层中的钻探操作中使用的钻地工具。更特别地，本公开涉及包括可旋转切割结构及其轴承组件的钻地工具。

背景技术

钻头常用于油气勘探和回收工业中以在地下地层中钻探井筒(也称为“井眼”)。用于钻探井筒的钻头的两种常见分类是定刀具钻头或刮刀钻头和牙轮钻头。定刀具钻头通常包括：钻头体，该钻头体在一端处具有用于连接到钻柱的外螺纹连接；以及多个定刀片，该多个定刀片从钻头体的相对端延伸。刀片形成钻头的切割表面并且具有安装在其上的多个切割元件。切割元件可包括多晶金刚石复合片(PDC)切割元件或其他材料，并且用于在当定刀具钻头由电动机或其他旋转输入装置旋转时的钻探操作期间切穿地下地层。

牙轮钻头通常包括：钻头体，该钻头体在一端处具有外螺纹连接；以及多个牙轮(通常为三个)，该多个牙轮以偏置角附接到钻头的另一端。这些牙轮能够围绕轴承旋转，并且相对于钻头体单独旋转。这些牙轮可具有安装在其上的切割元件，这些切割元件用于在当牙轮钻头由电动机或其他旋转输入装置旋转时的钻探操作期间凿刨和碾碎地下地层。

本领域中称为“混合式”钻头的另一种类型的钻地钻头将定刀片和牙轮组合在钻头体上。混合式钻头被设计成克服刮刀钻头和牙轮钻头的限制现象中的一些，诸如球化、钻探效率降低、追踪和磨损问题。混合式钻头的牙轮安装到轴向延伸的钻头支腿。钻头支腿通常通过以下方式可移除地紧固到钻头体：诸如通过将支腿机械紧固到钻头体，如例如在2015年5月22日提交的标题为“Hybrid Bit with Mechanically Attached Roller ConeElements”的美国专利公布号2015/0337603中有所描述；和/或通过将支腿焊接到钻头体，如例如在2015年1月30日提交的标题为“Hybrid Drill Bit Having Increased ServiceLife”的美国专利公布号2015/0152687中有所描述，这些专利中的每一者的公开内容全文以引用方式并入本文。

发明内容

在一些实施方案中，用于移除井眼中的地下地层材料的钻地工具包括：工具主体，所述工具主体具有限定其轴向中心的中心轴线；以及支腿，所述支腿在轴向方向上从所述工具主体延伸。轴承组件可移除地联接到所述支腿，并且包括轴承轴和基座构件。所述基座构件环绕所述轴承轴的一部分并且紧靠所述支腿的表面。牙轮可旋转地联接到所述轴承组件并且具有旋转轴线，当所述牙轮移除所述井眼中的地下地层材料时，所述牙轮围绕所述旋转轴线在所述轴承组件上旋转。

在其他实施方案中，可旋转切割结构组件包括可与钻地工具的工具主体分离的轴承组件。所述轴承组件包括轴承轴和基座构件，所述基座构件可与所述轴承轴分离并且环绕所述轴承轴的一部分。牙轮可旋转地联接到所述轴承组件并且具有旋转轴线，所述牙轮围绕所述旋转轴线在所述轴承组件上并且围绕所述轴承组件旋转。