CN105745391A - 牙轮钻头的补偿器扣环保持帽 - Google Patents

Abstract

本文公开了牙轮钻头。所述钻头包括钻头本体，所述钻头本体具有从其中延伸的支撑臂；以及牙轮组件，所述牙轮组件安装在从所述支撑臂延伸的轴颈上。所述钻头进一步包括所述支撑臂中的润滑剂室和所述润滑剂室中的补偿器组件。所述补偿器组件包括具有固定端的润滑剂容器。所述补偿器组件进一步包括扣环，所述扣环耦接至所述润滑剂容器并且被配置成使所述润滑剂容器保持在所述润滑剂室中。另外，所述补偿器组件还包括环帽，所述环帽具有固定孔，所述固定孔被配置成耦接至所述润滑剂容器的所述固定端。所述环帽包括被配置成保持所述扣环的肩部。

Description

牙轮钻头的补偿器扣环保持帽

技术领域

本公开涉及牙轮钻头，并且更具体来说涉及牙轮钻头的补偿器扣环保持帽。

发明背景

牙轮钻头用于在地下地层中形成井筒。牙轮钻头一般包括至少一个支撑臂，并且通常为三个支撑臂。可以将相应的牙轮组件可旋转地安装在每个支撑臂的内部部分上。每个牙轮组件均可包括其中形成有空腔的基部。每个牙轮空腔的尺寸均可确定成接纳轴颈或主轴的外部部分，以允许在钻挖井筒时，牙轮组件相对于轴颈或主轴旋转。可以将各种各样的轴承、轴承组件、轴承表面、密封件和/或其它支撑结构设置在每个牙轮组件的内部部分与轴颈或主轴的外部部分之间。

牙轮钻头可以进一步包括润滑剂系统以向轴颈、轴承、轴承组件、轴承表面、密封件和/或与安装在相应支撑臂上的每个牙轮组件的旋转相关的其它支撑结构供应润滑剂。多种润滑剂可以用于牙轮钻头以调整每个牙轮组件相对于相应主轴的旋转。各种各样的密封件和密封组件可以用于防止润滑剂泄漏、防止来自井下井产流体的污染物进入每个牙轮组件的内部，和/或维持润滑剂系统压力。

附图简述

图1图示了根据本公开的一些实施方案的被配置成钻入一个或多个地质岩层的示例钻井系统的示意图；

图2图示了根据本公开的一些实施方案的示出了牙轮钻头的一个示例的等距视图的示意图；

图3图示了根据本公开的一些实施方案的示出了牙轮钻头和润滑剂系统的各个组件的示意图，其中一些部分剖开且呈剖面形式；以及

图4图示了根据本公开的一些实施方案的补偿器组件的视图。

具体实施方式

可以相对于牙轮钻头、支撑臂、牙轮组合件、压力释放机构、润滑剂系统和/或相关组件描述本公开的各个特征。可以相对于图1至图4进一步描述本公开的特定示例实施方案，其中相同的参考数字用于指示相同的和对应的部件。

图1图示了根据本公开的一些实施方案的被配置成钻入一个或多个地质岩层的示例钻井系统100的示意图。钻井系统100可以包括井场106。可以使各种类型的钻井设备诸如转盘、泥浆泵和泥浆罐(未明确示出)位于井场106处。例如，井场106可以包括钻机102，该钻机可以具有与“陆地钻机”相关的各种特性和特征。然而，结合有本公开的教义的井下钻井工具可以令人满意地与位于海上平台、钻井船、半潜式装置和/或钻井驳船(未明确示出)上的钻井设备一起使用。

钻井系统100可以包括与牙轮钻头(“钻头”)101相关的钻柱103，该牙轮钻头可以用于形成各种各样的井筒或钻孔诸如大体垂直井筒114a或大体水平井筒114b。钻柱103的底部钻具组件(BHA)120的各种定向钻井技术和相关组件可以用于形成水平井筒114b。例如，可以向钻头101在造斜位置113附近施加侧向力以形成从大体垂直井筒114a延伸出的水平井筒114b。

BHA120可以由被配置成形成井筒114的各种各样的组件形成。例如，BHA120的组件122a、122b和122c可以包括但不限于钻头(例如，钻头101)；钻环；旋转导向工具；定向钻井工具；井下钻井马达；用于钻柱的重量、转矩、弯曲、弯曲方向测量的钻井参数传感器以及其它振动和旋转相关传感器；扩孔器诸如钻孔器、管下钻孔器或扩眼器；稳定器；包括井筒勘测设备的随钻测量(MWD)组件；用于测量岩层参数的随钻测井(LWD)传感器；用于通信的短跳或长距离遥测系统；和/或任何其它合适的井下设备。BHA120中所包含的组件诸如钻环和不同类型的组件122的数量可以取决于预期井下钻井条件和由钻柱103和钻头101所形成的井筒类型。

井筒114可以由从井场106延伸到所选择的井下位置的套管柱110部分界定。可以将井筒114(如图1所示)的并不包括套管柱110的部分描述为“裸眼井”。另外，衬管段(未明确示出)可以表示相邻的套管或衬管段并且可以与它们连接。衬管段(未明确示出)可能并不延伸到井场106。可以将衬管段定位在前一个衬管或套管的底部或井下。衬管段可以延伸到井筒114的端部。可以将各种类型的钻井流体从井场106通过钻柱103(该钻柱可以包含用于使钻井流体流动的内部通路)泵送到钻头101。可以引导这样的钻井流体从钻柱103流至钻头100中所包含的相应喷嘴(未明确示出)。可以使钻井流体通过由钻柱103的外径112和井筒114的内径118部分界定的环形物108循环回到井场106。可以将内径118称为井筒114的“侧壁”或“钻孔壁”。环形物108还可由钻柱103的外径112和套管柱110的内径111界定。可以将裸眼井环形物116界定为侧壁118和外径112。

钻头101可为各种类型的固定切削齿钻头中的任一种，包括PDC钻头、刮刀钻头、胎体钻头和/或可操作用于形成延伸穿过一个或多个井下岩层的井筒114的钢体钻头。钻头101可以根据本公开的教义设计和成形并且可以具有取决于钻头101的特定应用的许多不同的设计、配置和/或尺寸。牙轮钻头诸如钻头101可以通过压碎或穿透岩层以及使用切削元件从井筒底部刮削或剪切岩层材料来形成井筒，这些切削元件通常产生高浓度的精细研磨材料。

在操作期间，钻井系统100可以包括钻井流体，该钻井流体可以环绕钻柱103、钻头101和其它井下组件流入和流出井筒114。钻井流体可以包括当钻头101钻出井筒114时，在例如移除材料的过程中所产生的污染物。在钻头101中可以存在密封件以从钻头101的内部机构中排出钻井流体和相关污染物。这样的密封件可能由于钻头101所经受的压力、温度和/或其它环境因素而随时间的推移劣化。机械压力补偿器(MPC)组件(也称为“补偿器组件”)可以用于维持密封件上近似一致的和/或等效的压力，这些密封件被设计成排出钻井流体和相关污染物。随着井下压力的变化，使补偿器组件容纳于钻头101中的组件例如扣环可以进行不希望的移动并且由于例如微动磨损开始劣化。容纳机构的移动可以导致补偿器组件脱位和/或钻头101松动并且可以对钻井系统100的井下组件造成损坏。使用扣环帽以例如通过使用螺纹扣环帽和螺纹润滑剂容器来使扣环相对于润滑剂容器固定可以基本上消除扣环的移动并且因此减少补偿器组件脱位的可能性以及由此产生的任何损坏。

图2图示了根据本公开的一些实施方案的示出了牙轮钻头101的一个示例的等距视图的示意图。可以将钻头101称为“牙轮钻头”、“旋转牙轮钻头”、“旋转凿岩钻头”或“凿岩钻头”。牙轮钻头可以具有至少一个支撑臂，该支撑臂具有相应的牙轮组件旋转地设置于其上。

可以使钻柱(未明确示出)附接至钻头101并且使钻头101相对于钻头旋转轴202旋转。钻头101可以如箭头204所示旋转。当牙轮组件(一般以206表示)响应于钻头101的旋转与钻孔或井筒(未示出)的底部或井下端部接合并且围绕它们滚动时，发生与在井下岩层中形成井筒相关的切削动作。

每个牙轮组件206均可附接至主轴或轴颈302(如图3所示)的外部部分并且相对于主轴或轴颈302的外部部分旋转。可以将牙轮组合件206称为“牙轮”、“旋转牙轮切削齿”、“牙轮切削齿”、“旋转切削齿组合件”和“切削齿牙轮组合件”。牙轮组合件206中的每一者均可包括多个切削元件或插入件208，该多个切削元件或插入件响应于钻头101的旋转来穿透和刮削井下岩层的相邻部分。牙轮组件206还可包括多个压块210，该多个压块设置在每个牙轮组件206的保径表面212上。切削元件208可以包括令人满意地与牙轮钻头一起使用的各种类型的压块、插入件、铣齿和焊接压块。牙轮组件206还可包括大体圆形基部214。

在一些实施方案中，钻头101可以包括钻头本体216，该钻头本体具有从其中延伸的支撑臂218。虽然在图2中仅可以看到两个支撑臂218，但本公开的教义可以用于具有不同数量的支撑臂218的钻头。钻头101的井上部分或销接端220可以包括大体锥形的外部螺纹222。螺纹222可以用于使钻头101与钻柱或BHA的井下端部可释放地接合，如相对于图1所示。

可以将在切削元件208与井下岩层的相邻部分之间的碰撞期间所产生的岩层材料和其它井下碎片通过使钻井流体从喷嘴224流出而带离井筒的底部或端部。可以将这样的钻井流体由附接至螺纹222的钻柱(诸如图1所示的钻柱103)供应到钻头101。具有岩层钻屑和其它井下碎片的钻井流体可以环绕钻头101的外部部分向上并且穿过形成于钻头101的外部部分与钻柱103的外部部分之间的环形物诸如环形物108和井筒侧壁流到井场诸如井场106。

每个支撑臂218均可以包括由润滑剂室226部分界定的润滑剂系统和相关组件。可以将润滑剂室226称为“润滑剂系统室”、“润滑剂储器”或“润滑剂空腔”。润滑剂可以指任何流体、润滑脂、复合润滑脂或流体和固体的混合物，这些流体和固体可以满意地用于润滑轴颈轴承、止推轴承、轴承表面、轴承组合件和/或与将一个或多个牙轮组合件可旋转地安装在牙轮钻头上相关的其它支撑结构。润滑剂室226可以包括外端或开口228，该外端或开口与支撑臂218的外表面230附近的井下井产流体压力连通。在本公开的一些实施方案中，可以将压力补偿器组件安装在润滑剂室226中，如图3中详细描述。

图3图示了根据本公开的一些实施方案的示出了牙轮钻头101和润滑剂系统的各个组件的示意图，其中一些部分剖开且呈剖面形式。每个牙轮组合件206均可以基本类似的方式可旋转地安装在轴颈302上。因此，将详细描述仅仅一个支撑臂218、轴颈302和牙轮组件206。牙轮组件206可以包括大体圆形基部214，该大体圆形基部具有从其中向内延伸的空腔306。空腔306(有时称为“牙轮空腔”)可以具有大体圆柱形配置，该大体圆柱形配置的尺寸可确定成将轴颈302的外部部分接纳于其中。保径表面212可以径向向外延伸并且相对于基部214成锥形。

每个牙轮组件206均可附接至轴颈302的外部部分并且相对于轴颈302的外部部分旋转。各种各样的支撑结构和/或轴承表面均可用于将每个牙轮组件206可旋转地安装在轴颈302上。例如，轴承308和310可以用于将牙轮组件206可旋转地安装在轴颈302上。对于某些应用来说，可以将轴承308描述为轴颈轴承。有时可将轴承310描述为止推轴承。对于某些应用来说，与将牙轮组件206可旋转地安装在轴颈302上相关的轴承表面可以形成为设置在轴颈302的外部部分和空腔306的内部部分上的整体组件(未明确示出)，该空腔形成在牙轮组件206内。

每个支撑臂218均可包括外部表面230和内部表面312，该外部表面和该内部表面可以暴露于形成井筒时的井下井产流体。每个支撑臂218均可包括轴颈302，该轴颈形成为支撑臂的整体组件。可以将牙轮组件206可旋转地安装在每个轴颈302上。每个轴颈302均可相对于支撑臂218的钻头旋转轴202向下和向内成角度，以使得所附接的牙轮组件206可以在钻头101的旋转期间与井筒(未明确示出)的底部或端部接合。对于某些应用来说，轴颈302还可以在参照图2以箭头204所示的钻头101旋转方向上以零至三或四度的角度倾斜。

可以将轴承308设置在轴颈302的外部部分与空腔306的内部部分之间。可以将止推轴承310设置在轴颈302的与支撑臂218相对的一端与形成于牙轮组件206中的空腔306的与基部214相对的内端314之间。还可以将各种各样的轴承、轴承表面和其它类型的支撑结构设置在轴颈302的外部部分与空腔306的内部部分之间。本公开并不限于轴承308和/或轴承310。

可以将密封件316设置在空腔306内的保持凹槽318内在基部214附近以在空腔306的相邻部分与轴颈302的相邻部分之间建立流体屏障。可以将一个或多个密封件或密封件和支承环的组合定位在一个或多个保持凹槽内或另外设置在空腔306与轴颈302之间。例如，可以将擦拭环或支承密封件320设置在圆形基部214与支撑臂218之间。可以将密封件316定位在空腔306中在牙轮组件206的基部314中的开口附近。密封件316可为弹性体密封件并且可以在空腔306的相邻内部部分与轴颈206的相邻外部部分之间形成流体密封件或流体屏障。密封件316可操作用于防止井下井产流体、岩层钻屑和/或井下碎片进入空腔306并且损坏轴承表面和支撑结构。有时可以将支承密封件320定位在密封件316的外部。支承密封件320可以提供屏障以阻止井下井产流体与密封件316接触。如下所述，补偿器组件338可以用于维持密封件316上的指定压差以防止井下钻井流体和碎片进入空腔306。

可以使牙轮组件206由通过形成于支撑臂218中的球通道324插入的多个球轴承322保持在轴颈302上，该支撑臂从外表面230延伸穿过轴颈302的各部分。可以将球轴承322以环形阵列的方式(未明确示出)设置在形成于轴颈302的外部部分中的球道326和形成于牙轮组件206的空腔306的内部部分中的球道328内。一旦插入，则球轴承322可以防止牙轮组件206从轴颈302脱落。可以通过将球柱塞330焊接到球通道324中来使球通道324堵塞或阻塞。球柱塞330可以包括颈缩或直径减小部分332，该颈缩或直径减小部分的尺寸可确定成容纳通往轴承308、轴承310、密封件316和/或任何其它合适组件的润滑剂流。

如参照图2所述，每个支撑臂218均可包括由润滑剂室226和相关组件部分界定的润滑剂系统。润滑剂室226可以包括外端228，该外端与支撑臂218的外表面230附近的井下井产流体压力连通。每个润滑剂室226均可包括外端或第二端334，该外端或第二端具有通路336延伸穿过其中。每个通路336均可支撑臂218的内表面312附近的井下井产流体的压力转移到润滑剂室226的内端334。

可以将补偿器组件338设置在润滑剂室226内。有时可以将补偿器组合件338称为“储器”、“储罐”或“压力补偿器组合件”。可以将补偿器组合件338的第一端340设置在润滑剂室226的外端228附近。可以将补偿器组件338的第二端342设置在润滑剂室226的内端334附近。

润滑剂通路344可以形成于在润滑剂室226中所形成的开口346中并且从该开口延伸穿过支撑臂218。润滑剂通路344可以实现润滑剂在润滑剂室226与球通道324之间的传送。在某些实施方案中，可以使从润滑剂通道344进入润滑剂室226的开口346与形成于补偿器组件338的外部部分中的一个或多个开口350大体对齐。还可以提供导管348以使润滑剂在球通道324与轴承308、轴承310、密封件316、支承密封件320和/或其它合适组件之间传送。

图4图示了根据本公开的一些实施方案的补偿器组件338的视图。补偿器组件338可以包括柔性膜片402、润滑剂容器404、扣环406和扣环帽408。润滑剂容器404可以具有大体中空的圆柱形配置，该配置由补偿器组件338的第一端340和补偿器组件338的第二端416部分界定，该第一端和该第二端具有在其间部分延伸的钻孔(未明确示出)。可以将压力释放机构(未明确示出)可滑动地设置在润滑剂容器404的钻孔内在第一端340附近。在某些实施方案中，压力释放机构有时可被描述为“压力释放阀”并且包括活塞、一个或多个流体密封件、偏置装置和/或用于压力释放的任何其它合适的组件。在将补偿器组件338安装在润滑剂室226内之前，可以通过补偿器组件338的第一端340安装压力释放机构。

在某些实施方案中，可以在润滑剂容器404的外部部分中在第一端340附近形成环形凹部或凹槽418。可以将各种类型的密封件包括但不限于密封环422设置在环形凹部418内，以防止流体在外部开口228与润滑剂室226的内部部分之间传送以及防止设置在润滑剂容器404内的润滑剂被污染。

在某些实施方案中，可以使环形环或肩部440形成在开口346与内端334之间的润滑剂室226的内部部分上。可以使对应的环形钻环或环形环420形成在润滑剂容器404的外部部分上。环形环420相对于环形钻环或环形环436和润滑剂容器404的第二端416的位置可以被选择成使设置在润滑剂容器404的外部部分中的开口350与润滑剂通路344中的开口346大体对齐。环形环420相对于环形肩部440的位置还可以被选择成使得润滑剂容器404的环形环436可以被设置在扣环凹部或凹槽438的下方或与扣环凹部或凹槽438间隔设置，该扣环凹部或凹槽形成在润滑剂室226的内部部分上在外端228附近。

柔性膜片或帽402可以附接至润滑剂容器404的第二端416并且从该第二端中延伸出来。柔性膜片402可以防止设置在润滑剂容器404内的润滑剂发生不希望的污染并且同时实现润滑剂压力与润滑剂室226的内端334附近的井下井产流体压力的传送。

润滑剂容器404的第二端416可操作用于耦接至柔性膜片402的环形环426。柔性膜片402可以用于使润滑剂容器404的第二端416闭合以防止设置在润滑剂容器404内的润滑剂被设置在通路336中的井下井产流体污染。润滑剂室226内所包含的润滑剂的体积可以由润滑剂容器404中的钻孔(未明确示出)的容积(考虑到任何压力释放机构(未明确示出))和柔性膜片402的内部容积部分地界定。

可以将柔性膜片402描述为具有大体圆柱形配置，该大体圆柱形配置具有在环形环426附近形成的开口，该开口的尺寸可确定成将润滑剂容器404的第二端416接纳于其中。环形环426的尺寸可被选择成与润滑剂容器404的第二端416兼容。环形环426的尺寸和配置还可被选择成在润滑剂室226的相邻内部部分与润滑剂容器404中的第二端416的各部分之间形成大体流体紧密密封件。

在某些实施方案中，可以将扣环406描述为具有大体圆形配置的环。可以将扣环406设置或插入在扣环凹槽438中，该扣环凹槽形成在润滑剂室226的内部部分内在外端228附近。扣环406可以用于将补偿器组件338可释放地安装到润滑剂室226中。另外，扣环406可以被配置成使补偿器组件338保持和/或容纳到润滑剂室226中。可以将扣环406描述为“卡扣环”。

组件头部444可以是大体圆柱形的并且可以被定位在补偿器组件338的第一端340处。可以将固定端(或“螺纹端”)432定位在组件头部444附近以及组件头部440与环形钻环436之间。固定端432的尺寸可以确定成具有与组件头部444相比近似等同或略微更大的直径。扣环凹槽442可为定位在组件头部444与固定端432之间的大体圆形凹部。扣环凹槽442的尺寸可以确定成与扣环410相对应。这样，可以将扣环410设置或安装在扣环凹槽442中。在操作期间，扣环410可使扣环帽408基本保持耦接至环形钻环436并使扣环帽408免于后退或从润滑剂容器404的环形钻环436脱落。

可以将扣环帽408描述为具有大体圆柱形配置，该大体圆柱形配置具有固定开口(或“螺纹开口”)430形成于其中。固定开口430可带有螺纹并且其尺寸可确定成接纳润滑剂容器404的固定端432。扣环帽408可以包括空腔或孔434，这些空腔或孔的尺寸可确定成接纳附接工具诸如活动扳手。空腔434可以部分或完全延伸穿过扣环帽408。例如，可以使两个空腔434隔开约180度，以使得可以盲插活动扳手以拉紧固定开口430中位于润滑剂容器404的固定端432附近的螺纹。扣环帽408可以包括凸台或肩部446。肩部446可为定位在扣环帽408的与空腔434基本相对的一侧上的基本圆形凹部。肩部436可以被设计成形成与扣环406相对应的凹槽。因此，扣环帽408的的安装可以基本上防止扣环406在钻头101的操作期间发生任何偏移或移动。

在安装期间，可以使扣环帽408螺纹连接到固定端432上直到基本接触环形钻环436。可以在安装了扣环406之后安装扣环帽408。例如，可以利用活动扳手安装扣环帽408，同时可以利用另一个工具例如另外的扳手使组件头444保持就位。当扣环帽408完全就位时，可以将扣环410安装到扣环凹槽442中。

在某些实施方案中，扣环帽408的使用可以消除扣环406与环形钻环436之间对Bellville垫圈或其它偏置机构的需要。另外，可以通过使用扣环帽408来基本上消除扣环406的微动磨损，因为扣环帽408可以使扣环406基本上固定。例如，偏置机构诸如Bellville垫圈的使用允许扣环406由于操作期间的振动和压力而移动。由于扣环帽408可以螺纹附接至固定端432，因此扣环406的移动可以减少或消除。

另外，偏置机构诸如Bellville垫圈的安装可能很难并且在某些情况下可能不安全。例如，Bellville垫圈的安装可能需要压缩Bellville垫圈弹簧并且同时使扣环容纳在扣环凹槽中。为了完成组装，可以将圆柱形铁砧放置在扣环和Bellville垫圈弹簧的顶部。苏后可以用锤子击打铁砧以压缩Bellville垫圈弹簧，从而使扣环容纳于扣环凹槽中。这种过程可能需要用锤子敲击超过一次。因此，Bellville垫圈的组装过程可能会伤害操作者，损坏扣环、垫圈和/或整个补偿器组件。因此，螺纹连接到固定端432上的扣环帽408可以显著影响操作者的安全；使得对扣环、补偿器组件的损坏减至最小；和/或可以减少组装和安装所需的时间。

对于某些井下钻井条件来说，支撑臂218的内表面312附近的井下井产流体的压力(参照图3所示)可以通过通路336传送并使柔性膜片402相对于润滑剂室226的内端334移动或压缩到第一大体收缩位置。在该收缩位置，可以使井下井产流体暴露于柔性膜片402的外部部分。柔性膜片402由于井下井产流体压力而进行的压缩可使由润滑剂容器404经由通路334和球通路324供应到密封件316和/或其它合适组件(如图3所示)的润滑剂的压力增大。使润滑剂系统的压力响应于井下井产流体压力的增大而增大有助于通过维持密封件316上的所需压差来保护流体密封件316和/或支承密封件320。

对于某些井下钻井条件来说，密封件316上的压差可为大约零磅每平方英寸(psi)。对于其它井下钻井条件来说，压差可以小于100psi。压力释放机构(未明确示出)的组件(包括任何偏置机构)可以被选择成将密封件316上的压差限于小于钻头的最大设计值。例如，压力释放机构以约100psi或更小的差释放内部压力。

对于其它井下钻井条件来说，润滑剂容器404和柔性膜片402内所包含的润滑剂的压力可以大于通路336中的井产流体压力。在这样的井下钻井条件下，柔性膜片402可以扩展到受到润滑剂室226的尺寸限制的放大位置。在正常井下钻井条件下，柔性膜片402可以根据需要交替地扩展和收缩以维持密封件316上的所需压差。柔性膜片402的收缩可以导致润滑剂从润滑剂容器404释放到润滑剂室226中。柔性膜片402的扩展可以导致润滑剂从润滑剂室226提取到润滑剂容器404中。约零psi的压差可以使得密封件316和与牙轮组件206的旋转相关的组件的寿命大幅增大。

润滑剂容器404和柔性膜片402内的润滑剂的压力可以响应于井下温度或其它井下钻井套件的增大而增大。润滑剂容器404和柔性膜片402内的润滑剂压力也可以响应于与在相对坚硬或困难的条件下形成井筒相关的温度的增大而增大，这使得在牙轮组件206相对于轴颈302旋转期间摩擦和加热增加。

因此，可以通过使柔性膜片402弯曲来将钻头101的外部部分周围的井下井产流体压力传输到设置在润滑剂容器404中的润滑剂。膜片402的这种弯曲可以使得润滑剂压力维持大体等于钻头101附近的井下井产流体压力。可以将该压力通过开口346、润滑剂通道344、球通道324和导管348传输到密封件316的内面。因此，可使密封件316暴露于润滑剂的大体等于外部流体压力的内部压力。维持流体密封件316上的非常小或大约为零的压差可以防止对流体密封件316造成损坏并且使钻头101的井下钻井寿命大幅增大。

虽然详细描述了本公开及其优点，但应理解，可以在不脱离由随附权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下对本文进行各种变化、替代和修改。

Claims (20)

1.一种牙轮钻头，其包括：

钻头本体，所述钻头本体包括从其中延伸的支撑臂；

牙轮组件，所述牙轮组件安装在从所述支撑臂延伸的轴颈上；

润滑剂室，所述润滑剂室位于所述支撑臂中；以及

所述润滑剂室中的补偿器组件，所述补偿器组件包括：

润滑剂容器，所述润滑剂容器包括固定端；

扣环，所述扣环耦接至所述润滑剂容器并且被配置成使所述润滑剂容器保持在所述润滑剂室中；以及

环帽，所述环帽包括固定孔，所述固定孔被配置成耦接至所述润滑剂容器的所述固定端，所述环帽包括肩部，所述肩部被配置成保持所述扣环。

2.如权利要求1所述的钻头，其中：

所述润滑剂室包括扣环凹槽；以及

所述扣环被定位在所述扣环凹槽中。

3.如权利要求1所述的钻头，其中所述固定端包括多个螺纹并且所述固定孔包括耦接至所述固定端上的所述多个螺纹的多个螺纹。

4.如权利要求1所述的钻头，其中所述补偿器组件进一步包括：

组件头部，所述组件头部耦接至所述固定端；

环凹槽，所述环凹槽被定位在所述组件头部与所述固定端之间；以及

第二扣环，所述第二扣环被定位在所述环凹槽中并且耦接至所述补偿器组件，所述第二扣环被配置成使所述环帽保持在所述润滑剂室中。

5.如权利要求1所述的钻头，其中所述环帽包括两个空腔，所述两个空腔部分延伸穿过所述环帽并且以约180度隔开定位。

6.如权利要求1所述的钻头，其中所述环帽被配置成使所述扣环基本固定。

7.如权利要求1所述的钻头，其中所述环帽被配置成保持所述扣环以基本消除所述扣环的微动磨损。

8.一种补偿器组件，其包括：

润滑剂容器，所述润滑剂容器包括固定端；

扣环，所述扣环耦接至所述润滑剂容器并且被配置成使所述润滑剂容器保持在润滑剂室中；以及

环帽，所述环帽包括固定孔，所述固定孔被配置成耦接至所述润滑剂容器的所述固定端，所述环帽包括肩部，所述肩部被配置成保持所述扣环。

9.如权利要求8所述的补偿器组件，其中所述扣环被配置成定位在所述润滑剂室的扣环凹槽中。

10.如权利要求8所述的补偿器组件，其中所述固定端包括多个螺纹并且所述固定孔包括耦接至所述固定端上的所述多个螺纹的多个螺纹。

11.如权利要求9所述的补偿器组件，其进一步包括：

组件头部，所述组件头部耦接至所述固定端；

环凹槽，所述环凹槽被定位在所述组件头部与所述固定端之间；以及

第二扣环，所述第二扣环被定位在所述环凹槽中并且耦接至所述补偿器组件，所述第二扣环被配置成使所述环帽保持在所述润滑剂室中。

12.如权利要求8所述的补偿器组件，其中所述环帽包括两个空腔，所述两个空腔部分延伸穿过所述环帽并且以约180度隔开定位。

13.如权利要求8所述的补偿器组件，其中所述环帽被配置成使所述扣环基本固定。

14.如权利要求8所述的补偿器组件，其中所述环帽被配置成保持所述扣环以基本消除所述扣环的微动磨损。

15.一种用于在牙轮钻头中进行润滑剂压力补偿的方法，所述方法包括：

确定位于润滑剂室中的补偿器组件的润滑剂容器中的压力；

当所述润滑剂容器中的压力超过所述润滑剂室中的压力时，将润滑剂从所述润滑剂容器释放到所述润滑剂室中，所述润滑剂容器包括固定端；以及

利用耦接至所述润滑剂容器的扣环和包括被配置成耦接至所述润滑剂容器的所述固定端的固定孔的环帽使所述润滑剂容器保持在所述润滑剂室中，所述环帽包括被配置成保持所述扣环的肩部。

16.如权利要求15所述的方法，其进一步包括利用定位在环凹槽中并位于组件头部与螺纹端之间的第二扣环使所述环帽保持在所述润滑剂室中。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述固定端包括多个螺纹并且所述固定孔包括耦接至所述固定端上的所述多个螺纹的多个螺纹。

18.如权利要求15所述的方法，其中所述环帽包括两个空腔，所述两个空腔部分延伸穿过所述环帽并且以约180度隔开定位。

19.如权利要求15所述的方法，其进一步包括利用所述环帽使所述扣环基本固定。

20.如权利要求15所述的方法，其进一步包括利用所述环帽保持所述扣环以基本消除所述扣环的微动磨损。