[發(fā)明專(zhuān)利]帶有固定切削結(jié)構(gòu)的鉆頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200580048654.0
• 申請(qǐng)日: 2005-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101128644A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·達(dá)席爾瓦;N·盧伊克斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 霍利貝頓能源服務(wù)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B10/60
• 分類(lèi)號(hào): E21B10/60
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 余全平

技術(shù)領(lǐng)域

[01]本發(fā)明涉及一帶有固定切削結(jié)構(gòu)的鉆頭，其包括

[02]-一工具主體，和

[03]-多個(gè)刃體(lame)，所述刃體由摻混耐磨顆粒(particulesabrasives)的一金屬基質(zhì)(matrice?métallique)構(gòu)成，且所述刃體按從所述工具主體開(kāi)始向前延伸的方式被固定在所述工具主體上，所述多個(gè)刃體共同構(gòu)成一前切削面，且具有用于鉆探流體的放射狀通道，所述通道能使所述刃體相互分隔且向外敞開(kāi)(見(jiàn)US-B-6,725,953)。

背景技術(shù)

[04]兩類(lèi)工具被運(yùn)用在石油鉆探上：一種是旋輪(molette)式鉆頭，另一種是固定切刀式鉆頭。

[05]旋輪式鉆頭是包括一些活動(dòng)構(gòu)件的裝配件，而固定切刀式鉆頭是不帶任何活動(dòng)構(gòu)件的單一保持件。

[06]在固定切削結(jié)構(gòu)的鉆頭類(lèi)別中，通過(guò)其切削的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，可以區(qū)分出四種子類(lèi)別。所述切削結(jié)構(gòu)可以由PDC(多晶鉆石結(jié)晶polycristallinediamond?compacts)、自然鉆石、TSP(熱固多晶鉆石thermally?stablepolycristalline?diamond)或摻混鉆石或其它耐磨顆粒的金屬材料構(gòu)成。正是最后一種類(lèi)型構(gòu)4成本發(fā)明運(yùn)用的范圍。所涉及的工具被設(shè)計(jì)用來(lái)鉆探堅(jiān)硬的和耐磨的巖石。工具的刃體由工具主體支撐。所述工具主體由一金屬基質(zhì)與一鋼芯構(gòu)成。

[07]本發(fā)明還可以被運(yùn)用在取巖心(carottage)的環(huán)上，所述環(huán)的主要切削結(jié)構(gòu)被鑲鉆石。

[08]被摻混的工具刃體由金屬與耐磨顆?；旌蠘?gòu)成。在鉆探中，裹住顆粒的金屬連合體以及耐磨顆粒本身都會(huì)磨損，由此暴露出新的顆粒。隨著工具磨損程度的加深，刃體的高度會(huì)降低。

[09]因此，全部利益在于，在開(kāi)始鉆探時(shí)，就具有一帶有盡可能大的高度的鉆頭。缺點(diǎn)在于，摻混材料(matériau?imprégné)很脆弱。刃體因此很易碎。隨著刃體高度的增大，這種現(xiàn)象會(huì)增加。由于工具的給定配置，因此在刃體高度上存在限制，超出所述限制，將提高金屬碎裂的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

[10]本發(fā)明的目的在于提出一具有刃體的鉆頭，所述刃體由摻混材料制成，所述鉆頭具有高度大的刃體，能夠克服上述缺點(diǎn)，且它的使用壽命因此被提升。

[11]通過(guò)正如在上文提出的一鉆頭來(lái)解決按照本發(fā)明所述的問(wèn)題，所述鉆頭還包括——穿過(guò)至少一設(shè)置在兩個(gè)所述刃體之間的放射狀的流體通道——至少一橋狀體，所述橋狀體連接所述的兩個(gè)刃體，所述橋狀體被設(shè)置在所述工具主體與所述前切削面之間。因此在力學(xué)上增強(qiáng)所述的由摻混材料制成的工具刃體，這允許設(shè)計(jì)出更高的刃體。且更高的刃體能增加工具上的鉆石數(shù)量，且因此提高它的使用壽命以及借助工具進(jìn)行的鉆探長(zhǎng)度。

[12]對(duì)于穿過(guò)放射狀的流體通道的橋狀體，應(yīng)理解為在所述在通道內(nèi)不阻礙流體流動(dòng)的元件。

[13]有利地，還可以在一個(gè)通道中設(shè)置多個(gè)橋狀體，以及在多個(gè)通道中設(shè)置橋狀體，可能但并非必要在每一個(gè)通道中設(shè)置橋狀體。

[14]按照本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施方式，每個(gè)橋狀體被設(shè)置在一個(gè)所述放射狀的通道內(nèi)部。事實(shí)上，優(yōu)選的是，橋狀體甚至不與刃體的外表面齊平，從而盡可能長(zhǎng)時(shí)間地維持其機(jī)械作用。

[15]橋狀體可以用當(dāng)前本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何方法、以及用任何適合于該類(lèi)型的方法的材料制成。

[16]正如公知，由一摻混金屬基質(zhì)構(gòu)成的刃體式鉆頭被模制，添加耐磨顆粒的金屬粉末充填所述模具，然后被公知的合適的焊料浸透。

[17]可以在充填模具之前，或相反，在浸透與脫模之后，生產(chǎn)所述橋狀體。

[18]按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，各橋狀體由一以燒結(jié)的金屬粉為基體的插入件構(gòu)成，

[19]在模制所述鉆頭之前，所述橋狀體已經(jīng)被插入一凹部，所述凹部設(shè)置在一構(gòu)件中，在模制過(guò)程中，所述構(gòu)件形成所述流體通道中的一個(gè)，且

[20]所述橋狀體已經(jīng)被液體焊料浸透(infiltré)。

[21]按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，各橋狀體由一插入件，所述插入件以借助于一膠合劑預(yù)先形成的金屬粉為基體。

[22]在模制所述鉆頭之前，所述橋狀體已經(jīng)被插入一凹部，所述凹部設(shè)置在一構(gòu)件中，在模制過(guò)程中，所述構(gòu)件形成所述流體通道中的一個(gè)，

[23]所述橋狀體已經(jīng)通過(guò)熱處理清除所述膠合劑，且

[24]所述橋狀體已經(jīng)被液體焊料浸透。

[25]按照本發(fā)明的另一實(shí)施方式，各橋狀體由金屬或非金屬的粉末構(gòu)成，