[发明专利]用于钻头的改进切割器

说明书

背景技术

本公开涉及钻地钻头，且更具体而言，涉及用于钻探油气井的固定切割器旋转钻头。

油气行业的井筒通常通过旋转钻探的过程进行钻探。在常规的垂直钻探中，将钻头安装在钻柱(即，钻管加钻环)的端部上，该钻柱可为若干英里长。在井的表面处，旋转驱动器转动所述钻柱(其包括被布置在底孔处的钻头)，而钻液(或“泥浆”)泵送通过该钻柱。在其它钻探操作中，可使用轴向布置成与井下环境中的钻头相邻的泥浆马达来旋转钻头，并使用从表面循环的泥浆来驱动所述钻头。

当钻头在钻探期间磨损或折断时，必须将其从孔中掘出。这需要将钻柱“抽离”井筒，这样做通常涉及重载升降机一次将整个钻柱拉出孔的例如约钻管的九十英尺的井段。因为钻柱可延伸数万英尺到地面，所以一次抽离作业可能是相当耗时且昂贵的。为了恢复钻探，将新的或翻新的钻头附接到钻管的端部且随后下降到井筒中，以及随后反转前述过程直到钻头到达井的底部，并且钻探可重新开始。如可理解，为了在钻探期间最小化钻头更换的往返次数，钻头的耐久性和稳健性是非常重要的特征。

附图说明

以下附图被包括以图示本文描述的示例性实施方案的某些方面，且不应被视为独有的实施方案。所公开的主题可在形式和功能上具有相当大的修改、变更、组合以及等同物，如受益于本公开的本领域技术人员将理解的。

图1图示的是示例性现有技术固定切割器钻头。

图2A图示朝正常切割方向旋转的示例性切割器。

图2B图示在反向钻头旋转期间的图2A的切割器。

图3图示根据本公开的一个或多个实施方案的示例性切割器的截面视图。

图4A-4P图示根据本公开的可被实现的图3的切割器的若干不同的实施方案。

图5A图示根据一个或多个实施方案的被构造来容纳并固定图4A-4P的切割器的示例性钻头的示意图。

图5B图示根据一个或多个实施方案的图5A的钻头的刀片中的一个的截面视图。

图6图示根据本公开的一个或多个实施方案的另一示例性切割器的截面视图。

图7A-7L图示根据本公开的可被实现的图6的切割器的若干不同的实施方案。

图8图示根据一个或多个实施方案的被构造来容纳并固定图7A-7L的切割器的示例性钻头的示意图。

图9图示根据本公开的一个或多个实施方案的另一示例性切割器的截面视图。

图10A-10L图示根据本公开的可被实现的图9的切割器的若干不同的实施方案。

图11图示根据一个或多个实施方案的被构造来容纳并固定图10A-10L的切割器的示例性钻头的示意图。

具体实施方式

本公开涉及钻地钻头，且更具体而言，涉及用于钻探油气井的固定切割器旋转钻头。

本公开提供用于固定切割器钻头的切割器的各种实施方案。切割器可包括衬底，其定义或以其它方式提供槽，所述槽被构造来在其中容纳或以其它方式固定用于在钻探操作期间切穿岩层等的切割元件。每个切割元件可定义相反的正面和背面。将切割元件至少部分地插入或以其它方式嵌入衬底的槽内允许正面和背面的部分与衬底直接接触并由衬底以其它方式支撑。因为正面和背面二者直接与衬底介接，所以在切割元件正常转动或进行反向钻头旋转时，强加于其上的任何产生的应力将由压靠在衬底的切割器承担。其结果，切割器可能能够经受朝旋转方向的切割力，而不具有对切割元件造成严重损坏的风险。

参考图1，图示了示例性固定切割器钻头100。钻头100具有钻头体102，其包括具有前面106的径向并纵向延伸的刀片104，和用于将钻头体102连接到钻柱(未示出)的螺纹销连接件108。钻头体102可由钢或硬材料基质(诸如碳化钨)制成。钻头体102定义用于通过围绕纵轴110旋转并施加钻压而钻进地层的前端结构。将对应的排屑槽112定义在圆周相邻的刀片104之间，以及将多个喷嘴或端口114布置排屑槽112内，排屑槽112用于喷射冷却钻头100并以其它方式冲走在钻探期间产生的切屑和碎片的钻液。