具有截錐形滾錐切刀和圓頂區域切刀嵌件的旋轉式錐形鑽頭的製作方法
2023-09-13 03:32:35
專利名稱：具有截錐形滾錐切刀和圓頂區域切刀嵌件的旋轉式錐形鑽頭的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及鑽頭。更為具體的說，本發明涉及一種具有截錐形滾錐切刀和圓頂區域切刀嵌件的旋轉式錐形鑽頭。
本發明的背景在油和氣體的勘探和生產的領域中，通常將一種用來在大地中鑽孔的鑽頭或鑿巖鑽頭稱為旋轉式錐形鑽頭。典型的旋轉式錐形鑽頭採用了多個滾錐切刀，它們可旋轉地安裝得相對於所述鑽頭的中心軸向下和向內地延伸。諸滾錐切刀可以具有一些以預定的方式設置在每一切刀上的銑成齒或切刀嵌件。每一滾錐切刀的預成形齒或嵌件的設置方式彼此之間通常是不同的，因此，當諸錐形切刀旋轉時，所述諸錐形切刀的齒或嵌件是咬合的。以這種方式進行構造，位於諸切刀的圓錐形側面上的諸齒或嵌件就不會在鑽出的孔內形成凹槽。而且，位於圓錐形側面上咬合旋轉的齒或嵌件可以接觸和切削所述鑽孔的整個底部。
雖然這種典型的旋轉式錐形鑽頭已經被接受作為在大地中鑽孔的工具，但是，有幾種不希望的現象影響著鑽頭的效率和性能。請注意，諸滾錐切刀圓錐形尖端處或其附近的諸齒或諸嵌件是咬合併切削鑽孔的中心的。由於旋轉式錐形鑽頭的結構，在諸滾錐切刀的圓錐形尖端處的旋轉運動移動的距離最小。事實上，某些齒或嵌件可能除了旋轉移動之外基本上是靜止的。由於切削量與諸齒或嵌件的移動直接相關，因此，旋轉運動能量傳遞給切削結構的能量是很少的，從而巖石切削量就很少。所以，井孔的中心對鑽孔的進展提出了一個難題。
作為對所述旋轉式錐形鑽頭的性能的一種量度是看它是否有保持一恆定鑽孔直徑的能力。這種保持恆定直徑的能力是很重要的，因為這樣可以將諸鑽井套管很方便地從所述鑽孔中取出或插入。對於定向鑽孔來說，定徑保持能力是極為重要的。典型的旋轉式錐形鑽頭的另一缺點在於諸圓錐形切刀具有切削出小於規定值的(under-gage)鑽孔的趨勢。當鑽頭向前鑽進時，巖層有向內緊壓或迫使諸滾錐切刀和諸支撐臂向內移的趨勢。其結果就是使鑽孔尺寸低於規定值。
本發明的概述因此，需要一種可以提高深入硬巖層的穿透率的旋轉式錐形鑽頭。
本發明提供了一種具有截錐形切刀組件和圓頂區域嵌件的旋轉式錐形鑽頭，它可以消除或大大減少已有技術鑽頭的缺點。
在本發明的一方面中，提供了一種具有兩級切削過程的旋轉式錐形鑽頭。所述鑽頭包括至少兩個與所述支撐臂可旋轉連接的截錐形切刀組件，其中每一截錐形切刀組件都能圍繞各自軸線向下和向內旋轉。所述截錐形切刀組件的形狀呈截頭圓錐形或圓錐形截錐體，它具有一藉助圓錐形側面與一截頭平面相連的背面。所述截頭面可以平行或也可以不平行於所述切刀組件的背面。多個主切削單元或嵌件按預定方式設置在截錐形切刀組件的平截頭面上。諸切刀組件的齒彼此之間是不咬合或嚙合的，並且每一切刀組件的多個切削單元與其他切刀組件的諸切削單元是隔開的。諸主切削單元在所述鑽孔的中心處圍繞一圓錐形芯巖層切削，它起著可以穩定諸切刀組件並將它們向外推以切削出一全定徑的鑽孔的作用。
在本發明的另一方面中，多個次級切削單元或嵌件安裝在所述鑽頭本體圓頂區域的面向下的表面內。當所述鑽頭向前鑽進時，諸次級切削單元削去未被觸動的芯巖層。
在本發明的又一方面中，安裝在諸切刀組件的截頭面和/或切刀組件圓頂區域上的切刀嵌件可以安裝得具有一前角，從而可以提供一更具切削力的切削作用。
在本發明的再一方面中，諸切刀嵌件可以是環形的，並且安裝在那些形成在諸切刀組件的截頭面上和/或圓頂區域表面的凸塊上。
在本發明的另一方面中，諸環形切刀嵌件可以安裝在一些形成在所述表面內的匹配輪廓上，它相對於所述表面以一預定前角來安裝諸嵌件。
本發明的一個技術優點在於提高了旋轉式錐形鑽頭深入硬巖層的穿透率。安裝在諸切刀的截頭面內的超硬切刀嵌件或切削單元適於更為有效地剪切和切削巖層。當諸切刀在鑽孔中心內圍繞未經切削的芯巖旋轉時，可以切削所述芯巖的整個360°的圓錐形表面。這種作用減輕了巖層在該處的應力，削弱了天然巖石，增強了鑽頭的穿透率。
通過讓一未經切削的巖層留在所述鑽孔的中心內，可以促使諸截錐形切刀圍繞其旋轉。這樣就提高了諸切刀的方向穩定性，尤其是當遇到硬的巖層時。
而且，通過迫使諸切刀圍繞所述芯巖旋轉，可以降低或消除所述鑽孔外壁向內緊壓諸支撐臂和諸切刀的趨勢。其結果是可以提高鑽頭的性能，並可以獲得一全定徑的鑽孔。在鑽孔中心內的未經切削的芯巖隨後被一位於鑽頭本體圓頂內的次級切削結構或切刀嵌件所切除。
附圖簡要說明為了更好地理解本發明，下面將結合附圖對本發明進行描述。在各附圖中
圖1是一具有根據本發明構造的具有截錐形切刀組件和圓頂區域切刀嵌件的旋轉式錐形鑽頭的示意圖；圖2是所述旋轉式錐形鑽頭的一部分的側視圖，它示出了一截錐形切刀組件、諸個圓頂區域切刀嵌件和一中心芯巖層；圖3是所述旋轉式錐形鑽頭的圓頂區域的視圖，它示出了諸個根據本發明構造的圓頂區域切刀嵌件；圖4是一根據本發明構造的截錐形切刀組件的側視圖；圖5是一根據本發明構造的斜截錐形切刀組件的側視圖；圖6A和圖6B是一位於所述切刀組件的平截頭面上或圓頂區域內的切刀嵌件的剖視圖；圖7A和圖7B是根據本發明而構造的環形切刀嵌件和安裝塊的剖視圖；圖8A和圖8B是根據本發明構造的一環形切刀嵌件和一前角安裝塊的剖視圖。
本發明的具體描述參閱圖1至圖8，可以最佳地理解本發明的較佳實施例和其優點，在圖1至圖8中，凡是相同的標號均表示相同和相應的構件。
為了便於說明，圖中以在大地鑽孔中使用的旋轉式錐形鑽頭10作為本發明的實施例。旋轉式錐形鑽頭10也可以稱為「旋轉鑽頭」或「鑿巖鑽頭」。旋轉式錐形鑽頭10最好包括一具有一上螺紋部14、適於用來與鑽井套管(未示)的下端相連的鑽頭本體12。螺紋部14和所述鑽井套管相應的螺紋連接部分可以根據鑽井表面(未示)處鑽井套管的旋轉運動來使鑽頭10旋轉。鑽頭本體12包括一可以使冷卻的鑽井泥漿或類似材料從所述鑽井套管向下通過的內通道(未示)。所述鑽井泥漿從諸個噴嘴(圖中所示為兩個噴嘴)噴出，向下流至鑽孔底部，隨後在所述鑽孔壁和鑽井套管之間的環形空間內、攜帶著鑽井碎屑和巖石碎片而向上流。
在三錐錐齒輪旋轉式錐形鑽頭10內，三個基本相同的支臂18(圖中示出了兩個支臂)從鑽頭本體12上延伸出來。每一支臂18可旋轉地支承一截錐形切刀組件20。所述截錐形切刀組件20的形狀通常是呈被平截去錐形頭部的平截頭錐形形狀。每一平截圓錐形切刀組件20圍繞一向下和向內的旋轉軸線而旋轉。截錐形切刀組件20具有著可以形成一中心間隙並彼此相互隔開的平截頭面22。多個切刀嵌件24最好是以預定方式安裝在每一錐形切刀組件20的平截頭面22上。如圖中，諸切刀嵌件24是以一圓形的方式而設置在平截頭面22上的，但其他的方式也可以用。每一切刀組件20的諸切刀嵌件24與其它切刀組件20的諸切刀嵌件24相隔開，並且不會以任何形式相互咬合或嚙合。在諸切刀組件20的諸切刀嵌件24之間形成一間隙。諸切刀嵌件24最好是由超硬的耐磨材料製成，諸如多晶金剛石(PCD)、熱穩定的多晶金剛石(TSP)以及立方氮化硼(CBN)。每一截錐形切刀組件20還包括多個切削單元或切削齒26，它們以列設置並從切刀組件20的錐形表面上向外突伸出來。
鑽頭10的鑽進或切削作用是當截錐形切刀組件20在鑽孔底部圍繞各自的軸作旋轉運動時產生的。圖2是一截錐形切刀組件20的局部剖視的側視圖，在鑽孔過程中所述截錐形切刀組件從一安裝在支撐臂18內的主軸28上懸伸出來。切刀組件20還包括多個與主軸28旋轉支承嚙合的滾柱軸承組件30。切刀組件20由多個滾珠軸承32而保持在主軸28上，所述滾珠軸承通過一通道24而插設在主軸28內。如圖所示，主軸28具有一與切刀組件20的內腔相嚙合的較大的止推軸承嚙合表面面積34。與傳統的止推軸頸結構相比，這是一種改進，它具有軸承壽命更長的優點。此外，由於採用了平截錐形結構，可以縮短主軸長度，從而可以降低在鑽井過程中作用在主軸和諸軸承上的應力。
由於諸切刀組件20具有諸個平截頭面22，並且沒有彼此相互咬合的齒或切刀嵌件，因此，當諸切刀組件20可旋轉地切挖所述鑽孔底部時，在大體沿著鑽頭10縱軸中心的方向上，在所述鑽孔的中心處可以形成一芯巖層40。在位於諸切刀組件20的平截頭面22上並圍繞諸切刀組件軸44旋轉的諸切刀嵌件24的作用下，所述錐形芯巖層40的所有側面都受到切削和削減。以這種方式進行構造，錐形芯巖層40可以以其360°的表面起到一穩定結構的作用，以迫使諸切刀組件20圍繞其旋轉。錐形芯巖層40還可以起到一支承面的作用，它可以將那些正在旋轉的切刀組件20向外推，以在硬巖層內鑽出一全定徑井孔。
在錐形芯基40上方延伸的、最終較為狹窄的圓柱形巖層42通常沒有足夠的結構完整性，不需要進一步切削就可以潰散和倒塌。但是，有時候，直徑在1/4英寸至一英寸之間的窄芯42仍保持原來的狀態不動。應予注意的是，切刀組件軸44的傾斜度可以決定芯巖層42的結構和厚度。
不受支承地豎立在所述鑽孔中心內的窄徑圓柱形芯層42是由一次級切削結構或切削單元切削下來的，所述次級切削結構或切削單元安裝在一位於鑽頭本體12下側面上的圓頂區域內。所述次級切削結構可以由多個以預定方式設置在圓頂區域52內的切刀嵌件50來實現。諸圓頂區域切刀嵌件50最好是由超硬耐磨的多晶金剛石材料和其它類似物製成的，從而可以有效地對芯層42進行剪切。因此，當鑽頭本體12圍繞其中心縱軸32而旋轉時，圓頂區域切刀嵌件50就可以旋轉地剪切除去窄徑圓柱形芯層42的頂部。由於靠近流過鑽頭本體12的冷卻鑽井泥漿，產生在圓頂區域切刀嵌件52內的熱量就通過把熱傳遞給鑽頭本體12和鑽井泥漿而迅速擴散。
圖3是旋轉式錐形鑽頭10的仰視圖，它示出了位於鑽頭本體12的圓頂區域52內的諸圓頂區域切刀嵌件50。圖中還示出了安裝在諸個平截錐形切刀組件20的平截頭面22上的諸切刀嵌件24。從該圖中可以清楚地看到，諸切刀組件20彼此相互隔開，相互之間沒有任何齒或切削結構相互咬合或交錯。位於切刀組件20的平截頭面22上的諸切刀嵌件24可以說代表了一種用來加工鑽孔中心的主切削結構，而圓頂區域切刀嵌件52代表了一種用來最終切削掉由所述主切削結構形成的芯巖層的次級切削結構。
以這種方式進行構造，可以提高旋轉式錐形鑽頭10的穿透率。安裝在諸切刀組件20的平截頭面22內的超硬切刀嵌件24或主切削結構適於更為有效地剪切和切削所述鑽孔的中心。當諸切刀組件20在鑽孔中心內圍繞未切削的芯40旋轉時，其整個360°的錐形表面將被切削和磨低。這種作用減輕了巖層處的應力，並減弱了天然巖石。
通過讓未經切削的芯巖層40留在鑽孔中心內，可以促使諸截錐形切刀組件20圍繞其旋轉。這樣就可以使諸切刀組件20具有更好的方向穩定性，尤其是在遇到硬巖層時更是如此。而且，藉助迫使諸切刀組件20圍繞錐形芯40旋轉，可以降低或消除鑽孔外壁向內緊壓支撐臂18和諸切刀組件20的趨勢。其結果是提高了鑽頭本體和全定徑鑽孔的性能。
現請參閱圖4，圖中示出了截錐形切刀組件20的側視圖。截錐形切刀組件20是一具有平截頭面22的錐形截頭體，所述平截頭面大體上平行於一形成所述錐體底座的背面60。因此，位於平截頭面22上的諸切刀嵌件24就位於一與背面60大體平行的直線(未示)上。
截錐形切刀組件20的另一實施例具有諸個截頭面切刀嵌件24，這些切刀嵌件位於一相對於圖5所示的切刀組件64內的背面60是傾斜的截頭面62上。傾斜角α可以從零變化至45°，當傾斜角為零度時，截頭面62與背面60相平行。
在三錐齒輪旋轉式錐形鑽頭10中，三個切刀組件64所具有的截頭面的傾斜角可以是不同的。例如，兩個切刀組件可以具有相互平行的截頭面，而第三切刀組件可以具有一斜截頭面。或者，其中一個切刀組件可以具有一平行的截頭面，第二切刀組件可以具有一預定角度的截頭面，而第三切刀組件可以具有一較大角度的截頭面。諸切刀組件的角度和結構可以根據具體應用和實驗來確定。放置在斜截頭面62上的諸切刀嵌件24可以更具切削力地切削和剪切巖石層，從而可以使一中心芯巖層40具有略微不同的結構和/或尺寸。
對截錐形切刀組件的另一種變化和另一個實施例是以預定角度δ使旋轉軸44稍稍偏移或歪斜，從而使諸切刀組件可以圍繞偏移軸66來旋轉，如圖4和圖5所示的那樣。所述偏移的旋轉軸66可以通過將截錐形切刀組件20以某一角度安裝在主軸28上以獲得所需偏移來實現。偏移的切刀組件可以更具切削力地切入芯巖層40和/或鑽孔的外壁內。在一鑽頭內，可以使一個或多個切刀組件偏置，以提高鑽頭的穿透性。
圖6A和圖6B示出了用於截頭面22或62和圓頂區域50的切刀嵌件70可以安裝得使其縱軸72垂直於所述表面或者與所述表面成一前角β。所述前角β可以確定在近似0-45°的範圍內。最佳的是，所述前角對於圓頂區域切刀嵌件來說可以近似為20-35°，而對於截頭面切刀嵌件來說可以近似為15-25°。所述前角可以使鑽頭更具切削力，並可以人為地增厚諸嵌件的超硬多角形金剛石層74，以提高其使用壽命。諸切刀嵌件70最好是銅焊的、燒結的、或者利用其它類似方法而固定在那些形成在或預先製造在截頭面或圓頂區域的表面內的匹配孔裡。
在截頭面22或62或圓頂區域50的表面內的材料深度不足以或不適於安裝上述切刀嵌件的情況中，可以使用另一種實施例。如圖7A和圖7B所示，可以將一其內形成有一中心孔82的環形切刀嵌件80銅焊或以其他方法連接於一形成在所述表面上的凸起或凸塊84上。凸塊84的形狀最好與中心孔82的形狀一致，以保證其間的可靠連接。這種安裝構造就不再需要具有某一厚度以形成諸匹配孔，可以增大用於形成連接結構的表面面積，並特別適於截頭面和圓頂區域的安裝條件。
為了獲得一前角β，如以上所述，可以在所述材料的表面內預先製造出一匹配輪廓86，如圖8A和圖8B所示的那樣。具體地說，匹配輪廓86可以包括一凸塊88和一淺凹槽90。當將切刀嵌件80焊接到匹配輪廓86時，就形成了具有所需大小的前角。
環形切刀嵌件80可以回收利用在製造多晶形金剛石坯塊(PDCs)的過程中丟棄的廢品材料。諸多晶形金剛石是從所述材料上衝壓下來的，它在一片圓形材料上留下一中心孔。因此，使用環形切刀嵌件80是經濟的，並且它不需要進行專門的製造。
根據本發明的內容來構造的旋轉式錐形鑽頭通過提高鑽孔中心處的切削作用可以獲得一更好的穿透性能。而若利用傳統的鑽頭，在所述鑽孔中心處的鑽進速度是最慢的。位於截錐形切刀組件的平整面上的主切削結構或切削單元在鑽孔中心留下一未經切削的錐形巖芯，它提供了這樣一個優點可以穩定正在旋轉的諸切刀組件並實現一全定徑孔的切削。所述芯最後是由位於鑽頭本體的圓頂區域內的次級切削結構來削掉的。
雖然至此已對本發明的其優點進行了具體描述，但是，應予理解的是，還可以對本發明作出種種不背離由所附權利要求書所闡述的本發明的精神和保護範圍的變化替代和改變。
權利要求
1.一種旋轉式錐形鑽頭，它具有一可旋轉的鑽頭本體和至少兩個從其上延伸出來的支撐臂，所述支撐臂在所述鑽頭本體下形成一圓頂區域，所述旋轉式錐形鑽頭包括至少兩個與所述支撐臂可旋轉連接並且都能圍繞各自軸線向下和向內旋轉的截錐形切刀組件，所述截錐形切刀組件是形狀呈圓錐形的截錐體，它具有一藉助圓錐形側面與一截頭面相連的背面，所述背面和所述截頭平面相互之間具有一預定的角度；多個主切削單元，它們按預定方式設置並與所述截錐形切刀組件的所述平截頭面相連，每一切刀組件的所述多個切削單元相對於其它切刀組件的切削單元來說是彼此隔開的；以及多個次級切削單元，它們安裝在所述鑽頭本體的所述圓頂區域的面向下的表面內並可以與之一起旋轉。
2.如權利要求1所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述多個主切削單元是由超硬耐磨材料製成的嵌件。
3.如權利要求2所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述嵌件是以一相對於所述切刀的所述平截頭面以一前角進行安裝的。
4.如權利要求3所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述前角在0-45°範圍內變化。
5.如權利要求3所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述前角在15-25°範圍內變化。
6.如權利要求1所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述多個次級切削單元是由超硬耐磨材料製成的嵌件。
7.如權利要求6所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述嵌件是以一相對於所述圓頂區域安裝表面以前角進行安裝的。
8.如權利要求6所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述前角在0-45°範圍內變化。
9.如權利要求6所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述前角在20-35°範圍內變化。
10.如權利要求1所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述多個主和次級切削單元是由超硬耐磨材料製成的嵌件，所述材料可以是多晶形金剛石、熱穩定的多晶形金剛石和立方氮化硼。
11.如權利要求1所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述多個次級切削單元是環形的超硬嵌件，它們安裝在那些形成在所述切刀組件的平截頭面內的凸塊上。
12.如權利要求1所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，所述多個次級切削單元是環形的超硬嵌件，它們安裝在那些形成在所述鑽頭本體的圓頂區域表面內的凸塊上。
13.如權利要求1所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，它還包括多個形成在所述切刀組件的平截頭面上的匹配輪廓，所述匹配輪廓具有一從所述平截頭面起以某一角度延伸出來的凸起的凸塊；以及多個焊接於所述諸匹配輪廓的環形嵌件。
14.如權利要求1所述的旋轉式錐形鑽頭，其特徵在於，它還包括多個形成在所述圓頂區域的面向下的表面上的匹配輪廓，所述匹配輪廓具有一從所述平截頭面起以某一角度延伸出來的凸起的凸塊；以及多個焊接於所述諸匹配輪廓的環形嵌件。
15.一種土鑽鑽頭切刀組件，它包括一截頭圓錐形本體，它具有一藉助諸圓錐形側面與一基本平整的截頭面相連的背面；多個設置成列並設置在所述圓錐形側面上的切刀單元；以及多個與所述基本平整的截頭面相焊接的超硬耐磨切刀單元。
16.如權利要求15所述的切刀組件，其特徵在於，所述超硬耐磨切刀單元包括諸個多晶形金剛石切刀嵌件。
17.如權利要求15所述的切刀組件，其特徵在於，所述多個超硬耐磨切刀單元均具有一縱向中心軸，所述諸切刀單元焊接於所述平截頭面，並且其縱向中心軸垂直於所述平截頭面。
18.如權利要求15所述的切刀組件，其特徵在於，所述多個超硬耐磨切刀單元均具有一縱向中心軸，所述諸切刀單元焊接於所述平截頭面，並且其縱向中心軸不垂直於所述平截頭面。
19.如權利要求15所述的切刀組件，它還包括多個從所述基本平整的截頭面凸伸出來的凸塊；以及多個焊接於所述凸塊的環形嵌件。
20.如權利要求15所述的切刀組件，它還包括多個位於所述基本平整的截頭面內的匹配輪廓，所述匹配輪廓包括一以一角度從其上凸伸出來的凸塊；以及多個焊接於所述匹配輪廓的環形嵌件。
21.一種利用一旋轉式錐形鑽頭來鑽出一鑽孔的方法，所述鑽頭具有一鑽頭本體和多個從其上向下延伸出來在所述鑽頭本體下方形成一圓頂區域的支撐臂，所述方法包括以下步驟使數量相等的截錐形切刀組件圍繞所述鑽頭本體的旋轉軸旋轉，所述截錐形切刀組件的數量與從其上懸伸出來的諸支撐臂的數量相等，所述切刀組件彼此相互隔開；使每一截錐形切刀組件圍繞各自的中心軸旋轉，所述截錐形切刀組件均具有一藉助諸圓錐形側面與一平截頭面相連的背面，所述切刀組件具有多列位於諸圓錐形側面上的切削結構，以及多個安裝在所述截錐形切刀組件的平整截頭面上的所述次級切削單元；以及當所述截錐形切刀組件圍繞鑽孔底部旋轉時，在所述鑽孔的中心處形成一尚未被切除的獨立的圓錐形巖芯，並在所述鑽頭向下前進時圍繞所述圓錐形巖芯切削。
22.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，它還包括以下步驟當所述鑽頭向下前進時用多個安裝在所述圓頂區域內與所述鑽頭體一起旋轉的次級切削單元來切削所述獨立圓錐形巖芯的頂部，所述圓頂區域與鑽頭本體可一起旋轉。
23.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，它還包括以下步驟當所述諸切刀組件旋轉並與其圓錐形側面相接觸時，用所述獨立圓錐形巖芯的圓錐形側面來穩定所述截錐形切刀組件。
24.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，它還包括以下步驟當所述諸切刀組件旋轉並與其圓錐形側面相接觸時，用所述獨立圓錐形巖芯的圓錐形側面來向外推動諸截錐形切刀組件。
25.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，所述旋轉諸切刀組件的步驟包括以下步驟沿著它們各自的與其中心軸相重合的旋轉軸旋轉諸切刀組件。
26.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，所述旋轉諸切刀組件的步驟包括以下步驟沿著它們各自的與其中心軸成一角度的旋轉軸旋轉諸切刀組件。
27.一種用來製造一旋轉式錐形鑽頭的方法，所述旋轉式錐形鑽頭具有一鑽頭本體和預定數量的、從其上懸伸出來、在所述鑽頭本體下方形成一圓頂區域的支撐臂，所述方法包括以下步驟形成相等的預定數量的截錐形切刀組件，每一切刀組件的形狀都是截頭圓錐形，它具有一藉助諸圓錐形側面與一基本平整的截頭面相連的背面，所述切刀組件適於圍繞各自的旋轉軸進行旋轉，並且相互之間彼此隔開；將多個切刀嵌件焊接到所述諸切刀組件的所述平截頭面上；以及將多個切刀嵌件焊接到所述圓頂區域的面向下的表面上。
28.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，將所述切刀嵌件焊接到所述平截頭面上的步驟還包括以下步驟在所述諸切刀組件的所述平截頭面上形成多個凸塊；以及將多個環形切刀嵌件焊接到所述凸塊上並使它們圍繞表面區域。
29.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，將所述切刀嵌件焊接到所述平截頭面的步驟還包括以下步驟在所述諸切刀組件的所述平截頭面上形成多個匹配輪廓，所述匹配輪廓均具有一從所述平截頭面上方以一角度延伸出來的凸塊；以及將多個環形切刀嵌件焊接到所述匹配輪廓上。
30.如權利要求29所述的方法，其特徵在於，形成所述匹配輪廓的步驟還包括以下步驟使所述凸塊以一在0-45°範圍內的角度來延伸。
31.如權利要求29所述的方法，其特徵在於，形成所述匹配輪廓的步驟還包括以下步驟；使所述凸塊以一在15-25°範圍內的角度來延伸。
32.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，將所述切刀嵌件焊接到所述圓頂區域上的步驟還包括以下步驟在所述圓頂區域的面向下的表面上形成多個凸塊；以及將多個環形切刀嵌件焊接到所述凸塊上並使它們圍繞表面區域。
33.如權利要求27所述的方法，其特徵在於，將所述切刀嵌件焊接到所述平截頭面上的步驟還包括以下步驟在所述諸切刀組件的所述平截頭面上形成多個匹配輪廓，所述匹配輪廓均具有一在所述平截頭面上方以一角度延伸出來的凸塊；以及將多個環形切刀嵌件焊接到所述諸匹配輪廓上。
34.如權利要求33所述的方法，其特徵在於，形成所述諸匹配輪廓的步驟還包括以下步驟使所述凸塊以一在0-45°範圍內的角度延伸。
35.如權利要求33是的方法，其特徵在於，形成所述匹配輪廓的步驟還包括以下步驟使時速凸塊以一在15-25°範圍內的角度延伸。
全文摘要
一鑽頭(10)至少包括兩個可旋轉地連接於諸支撐臂(18)的截錐形切刀組件(20)。截錐形切刀組件(20)呈截頭圓錐形或圓錐形截錐體的形狀,並具有一藉助圓錐形側面與一平截頭面(22,62)相連的背面。主切削單元(24)以預定方式設置在平截頭面(22,62)上。諸切刀組件(20)的齒(26)與其它切刀組件(20)的切削單元(24)相互隔開。主切削單元(24)在所述鑽孔的中心內圍繞一圓錐形芯巖層(40)進行切削,所述芯巖層可以穩定諸切刀組件(20)並將它們向外推從而可以切削出一定徑鑽孔。諸次級切削單元(52)安裝在一圓頂區域(50)的向下表面內。當鑽頭(10)向下前進時,諸次級切削單元(52)把尚未切掉的巖芯(42)切除。
文檔編號E21B10/52GK1194024SQ96196480
公開日1998年9月23日 申請日期1996年8月15日 優先權日1995年8月23日
發明者小J·M·香伯格 申請人:德雷瑟工業公司