用于pdc鉆頭的流線型槽設(shè)計(jì)的制作方法【專(zhuān)利說(shuō)明】用于PDC鉆頭的流線型槽設(shè)計(jì)[0001]相關(guān)申請(qǐng)[0002]本申請(qǐng)是2012年12月28日提交的名稱(chēng)為“StreamlinedPocketDesignForPDCDrillBits”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/747，045的非臨時(shí)申請(qǐng)，并且根據(jù)35U.S.C.§119要求該臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)的整體通過(guò)援引并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域：
[0003]本申請(qǐng)大體涉及一種用于地下鉆井的測(cè)井下井儀，更具體地，涉及形成在測(cè)井下井儀中的切割件槽(cutterpocket)以及制備該切割件槽和將切割件安裝在其中的方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0004]鉆頭通常用來(lái)在地層結(jié)構(gòu)中鉆孔或鉆井。一種類(lèi)型的鉆頭是固定切割件型鉆頭，其典型地包括多個(gè)設(shè)置在各自的切割件槽中的切割元件或者切割件，該切割件槽形成在鉆頭的一個(gè)或多個(gè)刀片中。[0005]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭100或固定切割件型鉆頭100的透視圖。參照?qǐng)D1，鉆頭100包括鉆頭體100，其耦接至鉆柄(shank)115并設(shè)計(jì)成以逆時(shí)針?lè)较?90轉(zhuǎn)動(dòng)。鉆柄115在一個(gè)端部120包括螺紋連接116。螺紋連接116耦接至鉆柱(未示出)或者其他耦接至鉆柱的一些其他設(shè)備。螺紋連接116被示出為位于一個(gè)端部120的外表面上。該布置采取了鉆頭100耦接至位于鉆柱(未示出)的內(nèi)表面上的對(duì)應(yīng)螺紋連接。然而，如果鉆柱或其他設(shè)備的對(duì)應(yīng)螺紋連接在其他示例性實(shí)施方式中位于其內(nèi)表面上，那么在一個(gè)端部120處的螺紋連接116備選地位于一個(gè)端部120的內(nèi)表面上。鉆孔(未示出)徑向形成通過(guò)鉆柄115并且延伸到鉆頭體100中，以在鉆孔操作期間將鉆孔流體從鉆柱經(jīng)由在鉆頭體110中形成的一個(gè)或多個(gè)噴嘴114流通到鉆頭面111。[0006]鉆頭體110包括從鉆頭體110的鉆頭面111向螺紋連接116延伸的多個(gè)定徑部(gaugesect1n)150和多個(gè)刀片130，其中每個(gè)刀片130延伸到并終止于各自的定徑部150。刀片130和各自的定徑部150形成為單個(gè)部件，但是在某些鉆頭100中分開(kāi)形成。鉆頭面111位于鉆頭體110的最遠(yuǎn)離鉆柄115的一個(gè)端部。多個(gè)刀片130形成鉆頭100的切割表面。這些多個(gè)刀片130中的一個(gè)或多個(gè)要么耦接到鉆頭體110，要么與鉆頭體110—體形成。定徑部150位于鉆頭體110的鄰近鉆柄115的一個(gè)端部。定徑部150在某些鉆頭100中包括一個(gè)或多個(gè)定徑切割件(未示出)。定徑部150典型地限定并保持被鉆孔的整個(gè)孔徑。刀片130和定徑部150中的每個(gè)包括前緣部152、表面部154和后緣部156。表面部154從后緣部156的一端延伸到前緣部152的一端。前緣部152面向轉(zhuǎn)動(dòng)方向190。刀片130和/或定徑部150根據(jù)一些現(xiàn)有技術(shù)被定向?yàn)槁菪谓Y(jié)構(gòu)。然而，在其他鉆頭中，刀片130和/或定徑部150定向?yàn)榉锹菪谓Y(jié)構(gòu)。在各個(gè)連續(xù)的刀片130之間形成或銑磨出廢料槽122，一旦鉆孔流體在鉆孔操作期間從噴嘴114排出，廢料槽122就允許切割和鉆孔流體返回到井眼(未示出)的表面。[0007]多個(gè)切割件140在形成在刀片130中的各個(gè)切割件槽160中耦接到每個(gè)刀片130。切割件140通常形成為細(xì)長(zhǎng)的圓柱形；但是，切割件140也可以形成為其他形狀，例如圓盤(pán)形或者圓錐形。切割件140典型地包括通常圓柱形的基座142和也為圓柱形的切割表面144，切割表面144設(shè)置在基座142的一端，并且定向成當(dāng)耦接在各自的切割件槽160中時(shí)從刀片130向外延伸。切割表面144可以由硬質(zhì)材料形成，例如形成金剛石錘臺(tái)(diamondtable)的多晶金剛石的束縛粒子，并且切割表面144可以設(shè)置在每個(gè)切割件140的基座142的大致圓形構(gòu)形的端面上或者耦接至該端面。典型地，多晶金剛石切割件(“roc”)與鉆頭體110分開(kāi)制造，并且固定在形成在鉆頭體110中的各個(gè)切割件槽160中。雖然在鉆頭100中使用的一種類(lèi)型的切割件140是PDC切割件，但是可以想到其他類(lèi)型的切割件140也可以用在鉆頭100中。根據(jù)鉆頭100的類(lèi)型，這些切割件140和鉆頭體100的部分通過(guò)刮削和/或剪切使地層結(jié)構(gòu)變形。[0008]圖2A示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的切割件槽160的側(cè)視圖，其中切割件140設(shè)置在形成于切割件槽160中的凹穴266中。圖2B示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)PDC切割件140耦接在切割件槽160中時(shí)，PDC切割件140的后表面243和槽背部262的輪廓圖。參照?qǐng)D2A和2B，典型的切割件槽160通過(guò)切削加工工藝或者一些其他的已知工藝從刀片130的前緣部152形成到刀片130中。該切削加工工藝形成槽背部262和兩個(gè)槽側(cè)面264，每個(gè)槽側(cè)面264與其他槽側(cè)面相似，從槽背部262向外朝著前緣152延伸并且互相相對(duì)布置。槽背部262和槽側(cè)面264—起限定凹穴266用于將切割件140的至少一部分容納在其中。典型地，槽背部262基本上在槽背部262的中心或者靠近中心處形成有鉆尖263或者錐形凹口。該鉆尖263是由于切削加工期間使用的工具(未示出)中的尖部而形成的。典型的切割件槽160在切割件140位于切割件槽160中時(shí)給切割件140提供“機(jī)械鎖定”，并且通過(guò)在切割件耦接處理期間阻止切割件140在切割件槽160中的不想要的移動(dòng)而有助于切割件140與切割件槽160的耦接，上述工藝對(duì)于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。典型地，這種“機(jī)械鎖定”已經(jīng)通過(guò)形成一起包裹超過(guò)切割件140的筒徑一半的槽側(cè)面264獲得。如圖2B中所見(jiàn)，切割件140的后表面243的圓周與槽背部262的圓周重疊。此外，每個(gè)槽側(cè)面264典型地在圓周上圍繞基座142的一部分延伸到至少大于當(dāng)切割件140位于切割件槽160中時(shí)所見(jiàn)的切割件圍長(zhǎng)241的百分之七十。典型地，槽側(cè)面264的上邊緣在高度上相對(duì)于切割件140的圓周部分恒定。當(dāng)將切割件140耦接在切割件槽160中時(shí)，切割件140位于凹穴266中并且被定向，從而使得切割表面144從刀片130的前緣部152向外延伸。一旦定位合適，就用諸如粘合劑或銅焊合金的復(fù)合材料(未示出)來(lái)將切割件140固定在切割件槽160中。然而，由于切割件140的后表面243和鉆頭263的表面之間的空間增加，如上所述在切削加工處理期間形成在切割件槽160中的那些鉆頭263阻止復(fù)合材料的正常流動(dòng)，并因此導(dǎo)致切割件140和切割件槽160之間的接合減弱。此外，因?yàn)椴郾巢?62典型地形成到切割件圍長(zhǎng)241的百分之百，如果將耐磨堆焊材料添加到槽背部262的頂部/刀片頂部，那么這種耐磨堆焊材料就會(huì)變成滲透阻礙物并且還會(huì)成為來(lái)自井眼的碎片的支撐點(diǎn)?！靖綀D說(shuō)明】[0009]在結(jié)合附圖閱讀時(shí)，參照以下某些示例性實(shí)施方式的描述，可以更好地理解本發(fā)明的前述和其他特征以及方面，其中:[0010]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的固定切割件型鉆頭的透視圖；[0011]圖2A示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖1的切割件槽的側(cè)視圖，其中切割件設(shè)置在形成于切割件槽內(nèi)的凹穴中；[0012]圖2B示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)PDC切割件耦接在切割件槽中時(shí)，圖1的PDC切割件的后表面和槽背部的輪廓圖；[0013]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的在其中形成有切割件槽的刀片一部分的透視圖，其中切割件耦接在切割件槽中；[0014]圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的圖3A的刀片一部分的透視圖，其中該切割件從切割件槽去除；[0015]圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的圖3A的切割件槽的側(cè)視圖，其中切割件設(shè)置在形成于切割件槽中的凹穴中；[0016]圖3D示出了根據(jù)示例性實(shí)施方式的當(dāng)PDC切割件耦接在切割件槽中時(shí)，圖3A的PDC切割件的后表面和圖3A的切割件槽的槽背部的輪廓圖；[0017]圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的切割件槽的側(cè)視圖，其中切割件設(shè)置在形成于切割件槽中的凹穴中；[0018]圖4B示出了根據(jù)另一示例性實(shí)施方式的當(dāng)PDC切割件耦接在切割件槽中時(shí)，圖4A的PDC切割件的后表面和圖4A的切割件槽的槽背部的輪當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 4 5