[發(fā)明專利]具有用于減小牙輪磨蝕的硬表面的旋轉巖石鉆頭

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780021245.0
• 申請日: 2007-06-08
• 公開（公告）號: CN101466913A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設計）人: R·C·佩斯塞爾;J·L·奧弗斯特里特;R·S·尼博吉;R·J·巴斯克
• 申請（專利權）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: E21B10/50
• 分類號: E21B10/50
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 趙培訓

優(yōu)先權聲明

本申請要求2006年6月8日提交的美國發(fā)明專利申請11/449175序列號的優(yōu)先權。

技術領域

本發(fā)明的領域：本發(fā)明通常涉及具有帶研磨齒的旋轉牙輪的鉆地鉆頭，尤其涉及牙輪殼體上用于減小磨蝕的硬表面。

背景技術

現(xiàn)有技術陳述：這里涉及的這類鉆地鉆頭具有帶三個懸置的牙輪鉆頭巴掌的鉆頭本體。滾子式牙輪或切削件可旋轉地安裝到每個牙輪鉆頭巴掌上。每個牙輪包括鋼制殼體，該殼體具有多排通過切削加工形成在切削件上的研磨齒。為減小磨損，牙齒和保徑面(gage?surface)用硬表面進行表面硬化處理，所述硬表面典型地為合金鋼基體中的碳化鎢。另外已知的是在牙輪錐尖區(qū)域布置硬表面。在現(xiàn)有技術中，牙輪的剩余部不具有硬表面。

在鉆進時，特別是在松散的高磨損的沙質地層中，由于鉆機水壓不足和/或水平鉆進，切削結構和牙輪殼體受到鉆出來的磨損鉆屑、泥漿中高的含沙量和保留在鉆孔底部的沙粒的影響。所有這些因素引起齒的磨損和牙輪殼體的磨蝕。即使鉆進流速或鉆機水壓足夠高，來自鉆孔底部的奔流的沙粒、通過噴嘴排出的高流速的泥漿也可能引起齒和牙輪殼體被永久性地磨蝕。

許多操作者采用中心噴射噴嘴幫助牙輪的清洗。存在于中心噴射噴嘴的造成磨損的鉆進流體的持續(xù)沖擊可能引起磨損和磨蝕，這將極大地損壞齒基和牙輪殼體。這種損壞將破壞個別的齒并可能最終引起它們的脫落。現(xiàn)有技術的硬表面保護只提供磨損和磨蝕的局部減少。

發(fā)明內容

在本發(fā)明中，除了在齒和保徑面上的硬表面層外，齒之間的谷部也進行表面硬化處理。硬表面也至少局部地位于排之間的錐形帶上。該硬表面完全地包圍每個齒跟部的外周或邊界。

環(huán)狀的硬表面條或帶位于外排內端處的錐形帶上。另外一個硬表面條或帶位于內排的外端上。如果足夠寬，在內排和外排之間的該錐形帶將具有光滑部而沒有硬表面。

環(huán)狀硬表面條位于內排的內端上。該硬表面條將至少部分地延伸在錐形表面上并導向牙輪的頂點。如果錐形表面足夠寬，一部分可以保持光滑而沒有硬表面。該硬表面可以是不同類型的，并且最好包括在基體中的碳化鎢顆粒，所述基體選自由鐵、鈷、鎳及其合金組成的組。

附圖說明

圖1是根據現(xiàn)有技術的具有硬表面的鉆地鉆頭的側面正視圖。

圖2是根據本發(fā)明的具有牙輪硬表面的鉆地鉆頭的底視圖。

圖3是在圖2所示鉆頭的一個牙輪上的部分內排的平面圖，所示的是在涂敷硬表面之前。

圖4是圖3所示的齒的視圖，是在涂敷硬表面之后。

具體實施方式

參見圖1，鉆頭11示出了傳統(tǒng)的鉆地鉆頭，該鉆頭具有帶三個懸置的牙輪鉆頭巴掌15的本體13。牙輪17可旋轉地安裝到每個牙輪鉆頭巴掌15上。每個牙輪17由鋼制殼體或本體形成。鉆頭11的每個牙輪17具有三排齒27，包括外排19、內排21和中間排23。然而，牙輪17通?？梢跃哂胁煌瑪的康呐?，例如只有兩排。一錐形帶25位于每個排19和21及排21和23之間。

每個排19、21和23中的齒27是從牙輪17本體上研磨或切削加工而成的。每個齒17在相同的排中通過谷部29與相鄰的齒分開。谷部29的基部可以是凹的或U形，如同所示的?？蛇x地，如果在專門的排中的齒27足夠遠地互相隔開的話，每個谷部29的基部可以是凸的。外排19緊靠保徑面31布置，該保徑面31限定出鉆頭和鉆孔的直徑。

在現(xiàn)有技術中，硬表面33層涂敷在每個排19、21和23的每個齒27的側面上以及保徑面31上。然而，硬表面33沒有設置在排19、21或23、25之間的錐形帶25上，也沒有設置在谷部29的基部。在現(xiàn)有技術中，牙輪殼體圍繞每個齒27的跟部的部分保持光滑并且沒有表面硬化處理。

現(xiàn)有技術中的鉆頭11在其上端具有螺紋部35，用于連接到鉆柱上。鉆頭11內具有鉆進流體通道，該鉆進流體通道導向多個噴嘴37，用于排出鉆進流體。潤滑劑貯存器供應潤滑劑到每個牙輪17的支承空間，并且壓力補償器39使?jié)櫥瑒毫εc外部的鉆孔流體壓力相等。

參見圖2，本發(fā)明的鉆頭40具有本體、牙輪鉆頭巴掌、壓力補償器和螺紋部，它們沒有示出，但是可以與圖1所示的現(xiàn)有技術中的鉆頭11相同。鉆頭40具有第一牙輪41、第二牙輪43和第三牙輪45。每個牙輪41、43和45具有多個從牙輪殼體研磨得到并位于不同環(huán)形排上的齒48。在本例中，每個牙輪41、43和45只具有兩排齒48，但是該數目可以改變。