力自平衡鉆頭制造技術

一種地面鉆頭包括鉆頭主體組件和由所述鉆頭主體組件承載的多個可單獨移動的切割元件。所述鉆頭主體組件繞中心鉆頭主體軸線布置并且包括液壓回路。所述多個可單獨移動的切割元件可在平行于所述中心鉆頭主體軸線的方向上移動，并且由所述液壓回路中的流體支撐。

Self balancing drill

A ground bit comprises a bit body assembly and a plurality of individually movable cutting elements supported by the bit body assembly. The bit body assembly is disposed around the central axis of the central bit and includes a hydraulic circuit. The plurality of individually movable cutting elements may be moved in a direction parallel to the central axis of the central bit, and supported by the fluid in the hydraulic circuit.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利技術背景本公開涉及用于在地層中鉆探井筒的鉆頭，并且更具體地，涉及具有可移動切割結構的鉆頭。鉆頭可用來在地層中通過使鉆頭繞縱向軸線旋轉來鉆探井筒。鉆頭通常包括處于切割結構(例如，刀片、牙輪、圓盤)上的切割元件(例如，固定刀具、銑鋼齒、碳化物插入件)。在鉆頭旋轉期間，切割元件和切割結構通過對地層的各部分進行剪切、壓裂、粉碎或者組合進行剪切、壓裂、粉碎來在地下地層中形成井筒。在同一鉆頭上不同位置處的切割結構在它們與地層相互作用時暴露于不同的負載下。附圖簡述圖1是示例性井系統的示意性部分截面圖。圖2是示例性鉆頭的示意性透視圖。圖3A是示例性鉆頭的示意性部分端視圖。圖3B是示例性鉆頭的示意性部分端視圖。圖4A和圖4B是示例性鉆頭的示意性部分截面側視圖。在各圖中，類似的參考符號指示類似的元件。具體實施方式圖1是示例性井系統10的示意性部分截面圖，所述井系統10通常包括大致圓柱形井筒12，所述大致圓柱形井筒12從表面16處的井口14向下延伸到地面中從而進入一個或多個感興趣的地下區(示出一個感興趣的地下區18)。地下區18可以對應于由井系統10進入的單一地層、地層的一部分或多于一種地層，并且給定的井系統10可以進入一個或多于一個地下區18。在井筒12的一些或全部被鉆探之后，井筒12的從井口14延伸到地下區18的部分與管件(稱為套管20)的長度對齊。所描繪的井系統10是垂直井，并且井筒12從地面16大致垂直地延伸至地下區18。然而，本文中的概念適用于井的許多其他不同構型，包括水平井、傾斜井或以其他方式偏斜的井以及具有從入口井偏斜的支腿的多分支井。鉆柱22被示出為已經從地面16下放到井筒12中。在一些實例中，鉆柱22是端對端耦接在一起的一系列聯結長度的管件和/或連續的(即，不是聯結的)復繞管件。鉆柱22包括一個或多個井工具，包括井底總成24。井底總成24可例如包括鉆頭。在所示實例中，井筒12正在被鉆探。井筒12可被分段鉆探，并且可將套管20安裝在各段之間。圖2是示例性鉆頭100的示意性透視圖，所述示例性鉆頭100可以用于圖1的井系統10的井底總成24中。示例性鉆頭100包括鉆頭主體組件102，所述鉆頭主體組件102具有處于鉆頭主體組件102的一個縱向端上的銷端104，處于鉆頭主體組件102的與銷端104相對的另一個縱向端上的鉆探端106以及中心鉆頭主體軸線A-A。所述中心鉆頭主體軸線A-A通過鉆頭主體組件102的中心限定中心縱向軸線。鉆頭100在鉆探時繞中心鉆頭主體軸線A-A旋轉。在一些實例中，銷端104是凸形的并且具有螺紋以與鉆柱管件端處的凹形箱配合。鉆頭主體組件102包括處于鉆頭主體組件102內的液壓回路(如在下文結合圖4A和圖4B進一步描述)。示例性鉆頭100包括位于刀片110上的呈刀具112形式的可單獨移動的切割元件108，所述可單獨移動的切割元件108由鉆頭主體組件102承載，可(大致或直接地)平行于中心鉆頭主體軸線A-A移動并且由液壓回路中的流體支撐。在圖2的示例性鉆頭100中，切割元件108(即，刀片110的刀具112)可沿著中心鉆頭主體軸線A-A縱向移動。刀片110從鉆頭主體組件102的鉆探端106向前縱向延伸，并且刀具112部分地嵌入在刀片110中。盡管圖2將切割元件108描繪為位于刀片110上的刀具112，但是切割元件108可以包括另外的或不同的特征部和部件。例如，切割元件108可以包括位于滾柱牙輪、圓盤和/或其他切割結構上的由鉆頭主體組件102承載并且由液壓回路中的流體支撐或不由所述流體支撐的銑齒、PDC插入件、碳化物插入件和/或其他。切割元件108繞中心鉆頭主體軸線A-A對稱地布置在示例性鉆頭100的鉆探端106上。在一些實例中，切割元件108繞中心鉆頭主體軸線A-A不對稱地布置在鉆頭100上。圖3A是示例性鉆頭100的部分示意性端視圖，其示出位于兩個刀片110上的呈刀具112形式的切割元件108，所述兩個刀片110附連到公共可移動翼瓣114。圖3B示出圖3A的切割元件108，并且畫出示例性鉆頭100的外周的輪廓。所述外周示出包括三個可單獨移動的翼瓣114的示例性鉆頭100，每個翼瓣114具有位于兩個刀片110上的呈刀具112形式的、在示例性鉆頭100上均勻間隔開的切割元件108。在一些實例中，翼瓣114的數量是不同的，設置在鉆頭100上的可移動切割元件108的總數量是不同的，被承載以一起移動的切割結構(例如，刀片110)的數量是不同的(例如，每個翼瓣114一個或三個或更多個刀片110)，切割結構的類型是不同的(例如，刀片110、滾柱牙輪、圓盤和/或其他切割結構)，和/或切割元件108的類型是不同的(例如，銑鋼齒、PDC插入件、碳化物插入件和/或其他)。例如，示例性鉆頭100可以包括兩個或更多個可單獨移動的翼瓣114，每個翼瓣114具有一個或多個切割元件108和/或切割結構。在一些實例中，在一個或多個翼瓣或每個翼瓣上的切割結構包括一個或多個刀片、一個或多個圓盤、一個或多個滾柱牙輪和/或這些的組合，其中所述切割結構包括切割元件108。在某些實例中，切割結構和/或切割元件108在示例性鉆頭100上不均勻地間隔開。圖4A和圖4B是處于第一位置中(圖4A)和第二位置中(圖4B)的示例性鉆頭100的示意性部分截面側視圖。圖4A中示出的鉆頭100的第一位置與翼瓣114的軸向延伸位置關聯，并且因此與切割元件108關聯。圖4B中示出的鉆頭100的第二位置與翼瓣114的軸向壓縮位置關聯，并且因此與切割元件108關聯。液壓回路116包括被接收在液壓互連的圓柱體120(示出一個)中的多個活塞118(示出一個)，所述液壓互連的圓柱體120由鉆柱主體組件102的環狀翼瓣座122限定。活塞118和圓柱體120設置在翼瓣114中的每一個處。因此，液壓互連的圓柱體120繞環狀翼瓣座122均勻或不均勻地周向地間隔開。環狀翼瓣座122附連到環狀鉆頭主體124，所述環狀鉆頭主體124限定鉆頭主體組件102的螺紋銷端104。示例性鉆頭100包括多個翼瓣114(示出一個)，所述多個翼瓣114各自包括具有切割元件108(例如，刀具112)的切割結構(即，刀片110)并且各自耦接到不同的活塞118。在某些實例中，翼瓣114中的一個或多個各自連接到多于一個的活塞118，例如以便用相應活塞118冗余支撐翼瓣114。活塞118中的每一個包括活塞銷126和活塞主體128。活塞銷126(例如，通過螺紋、粘合劑、緊固件、焊接和/或其他連接)耦接到翼瓣114中的一個。在圖4A和圖4B中，活塞銷126是圓柱形的并且部分地嵌入翼瓣114中，從翼瓣114延伸到瓣片座122的液壓互連的圓柱體120中。活塞主體128具有大致與液壓互連的圓柱體120的內徑匹配的外徑。在某些實例中，活塞主體128包括抵靠液壓互連圓柱體120的內徑的密封件(例如，o形環130)，以例如(大致或完全地)抵抗經過活塞118的活塞主體128的流體泄露。活塞主體128的相對于活塞銷126的較大直徑在鄰近液壓互連的圓柱體120的翼瓣座122中產生肩臺區域。在一些實例中，翼瓣座122的肩臺區域作為翼瓣114抵靠肩臺區域的機械止動件(例如，如圖4B描繪)，和/或作本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地面鉆頭，其包括：鉆頭主體組件，所述鉆頭主體組件繞中心鉆頭主體軸線布置并且包括液壓回路；以及多個可單獨移動的切割元件，所述多個可單獨移動的切割元件由所述鉆頭主體組件承載，可平行于所述中心鉆頭主體軸線移動，并且由所述液壓回路中的流體支撐。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種地面鉆頭，其包括：鉆頭主體組件，所述鉆頭主體組件繞中心鉆頭主體軸線布置并且包括液壓回路；以及多個可單獨移動的切割元件，所述多個可單獨移動的切割元件由所述鉆頭主體組件承載，可平行于所述中心鉆頭主體軸線移動，并且由所述液壓回路中的流體支撐。2.如權利要求1所述的地面鉆頭，其中所述液壓回路包括被接收在液壓互連的圓柱體中的多個活塞；并且其中所述可單獨移動的切割元件由所述活塞和所述圓柱體支撐，每個活塞和圓柱體與至少一個切割元件相關聯。3.如權利要求2所述的地面鉆頭，其中所述鉆頭主體組件包括：附連到環狀鉆頭主體的環狀翼瓣座，所述翼瓣座限定所述多個液壓互連的圓柱體，每個液壓互連的圓柱體繞所述環狀翼瓣座周向地間隔開。4.如權利要求3所述的地面鉆頭，其中所述鉆頭主體組件包括各自包括至少一個切割元件并且各自耦接到不同活塞的多個翼瓣。5.如權利要求4所述的地面鉆頭，其包括內支撐管，所述內支撐管位于所述鉆頭的中心孔中并且抵靠所述多個翼瓣以側向地支撐所述多個翼瓣。6.如權利要求4所述的地面鉆頭，其包括位于所述翼瓣座中的插塞，所述插塞與所述翼瓣中的狹槽配合以將所述翼瓣可移動地固定到所述翼瓣座。7.如權利要求1所述的地面鉆頭，其包括處于每個翼瓣處的至少一個切割結構，每個切割結構包括所述多個可單獨移動的切割元件中的至少一個切割元件。8.如權利要求1所述的地面鉆頭，其中所述可單獨移動的切割元件繞所述中心鉆頭主體軸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：凌賢伍，
申請(專利權)人：哈里伯頓能源服務公司，
類型：發明
國別省市：美國;US