CN107109900A - 用于牙轮钻头中的压力补偿系统的筒管 - Google Patents
用于牙轮钻头中的压力补偿系统的筒管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107109900A CN107109900A CN201580071015.XA CN201580071015A CN107109900A CN 107109900 A CN107109900 A CN 107109900A CN 201580071015 A CN201580071015 A CN 201580071015A CN 107109900 A CN107109900 A CN 107109900A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipe
- support arm
- cylinder
- rock bit
- drill
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 53
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 claims description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 abstract description 40
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 29
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 17
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 9
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
- E21B10/24—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details characterised by lubricating details
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/08—Roller bits
- E21B10/22—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details
- E21B10/25—Roller bits characterised by bearing, lubrication or sealing details characterised by sealing details
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本公开涉及一种用于牙轮钻头中的压力补偿系统的筒管。所述筒管包括：钻头主体，所述钻头主体具有从其延伸的至少一个支撑臂；处于每一支撑臂中的润滑剂腔室；处于每一支撑臂中的筒，所述筒从所述润滑剂腔室延伸到每一支撑臂的外表面；处于每一支撑臂的所述筒中的管；以及漂浮珠，其在所述管中且可操作以响应于所述牙轮钻头周围的环境的压力而在所述管内轴向移动。
Description
技术领域
本公开涉及牙轮钻头，且更特定来说涉及牙轮钻头中的压力补偿系统。
背景技术
牙轮钻头是用以在地下地层中形成井筒的一类钻头。牙轮钻头一般包括至少一个支撑臂，且经常包括多达三个支撑臂。相应牙轮组件可以可旋转地安装在每一支撑臂的内部部分上，且可以围绕支撑臂的内部部分旋转。
每一牙轮组件经常包括基座，其中形成有腔或开口。每一牙轮腔可以被设定大小以接纳相关联轴颈或主轴的外部部分以允许在地下操作期间牙轮组件相对于相关联轴颈或主轴的旋转。广泛多种轴承、轴承组件、轴承表面、密封件和/或其它支撑结构可以安置于每一牙轮组件的内部部分与相关联轴颈或主轴的外部部分之间。
牙轮钻头经常包括润滑剂系统以将润滑剂供应到与安装在相应支撑臂上的每一牙轮组件的旋转相关联的轴颈、轴承、轴承组件、轴承表面、密封件和/或其它支撑结构。多种润滑剂可以与牙轮钻头一起使用以适应每一牙轮组件相对于相应主轴的旋转。可以使用广泛多种密封件和密封组件来阻挡井下井筒流体(例如，钻井流体和/或烃类)和与每一牙轮组件的旋转相关联的润滑剂之间的连通。已经使用各种类型的系统来维持润滑剂系统压力，以使得对与牙轮组件相对于相关联支撑臂的旋转相关联的轴承、轴承组件、密封件、轴颈和其它支撑结构的潜在损坏最小。
附图说明
为了对本发明及其特征和优点的更完整理解，现在参考下文结合附图进行的描述，附图中相同参考标号指示相同特征，且其中：
图1是钻井系统的立面图；
图2是示出牙轮钻头的一个实施例的等距视图的示意图；
图3A是示出牙轮钻头的各种部件以及并入有筒管和漂浮珠的相关联润滑系统的带有分离部分的截面示意图；以及
图3B是示出牙轮钻头的各种部件以及并入有筒管和漂浮珠的相关联润滑系统的带有分离部分的截面分解视图。
具体实施方式
本公开涉及用于牙轮钻头中的压力补偿系统筒管，所述牙轮钻头包括组合了常规牙轮钻头的特征与其它类型钻头的特征的混合钻头。所述管的内表面可以具有基本上光滑的表面纹理。所述管可以插入到安置于钻头的支撑臂内的筒中。漂浮珠可以安置于所述管内，且可以响应于钻头周围环境中的压力改变而在所述管中轴向行进。由于所述管的光滑表面，漂浮珠与所述管的表面之间的摩擦可以最小化，使得漂浮珠自由地移动。漂浮珠的响应性可以为压力补偿系统提供改善的压力连通，且因此可以得到增加的钻头性能和可靠性。另外，所述管可以简单地制造，且可以简化钻头的组装，因此减少用以组装钻头的成本和时间。通过参考图1到3B可以理解本公开及相关联优点，其中相似的标号指代相同和相似的部分。
图1是钻井系统的立面图。钻井系统100可包括井表面或井场106。例如旋转台、钻井流体泵和钻井流体罐(未明确图示)等各种类型的钻井设备可位于井表面或井场106处。举例来说，井场106可包括钻机102，其可具有与“陆地钻机”相关联的各种特性和特征。然而，融合了本公开的教示的钻头可令人满意地与位于离岸平台、钻井船、半潜式钻井台和钻井驳船(未明确图示)上的钻井设备一起使用。
钻井系统100可包括与钻头101相关联的钻柱103，其可以形成广泛多种井筒或钻孔，例如大体上垂直的井筒114a或大体上水平的井筒114b或其任一组合。钻柱103的井底钻具组件(BHA)120的各种定向钻井技术和相关联部件可以形成水平井筒114b。举例来说，可接近于造斜位置113对BHA120施加侧向力以形成从大体上垂直井筒114a延伸的大体上水平井筒114b。术语“定向钻井”可以描述以相对于垂直的所需角度或多个角度钻制井筒或井筒的部分。这些角度可大于与垂直井筒相关联的正常变换。也可将方向钻井描述为钻制偏离垂直的井筒。术语“水平钻井”可以包括在与垂直成近似九十度(90°)的方向上钻井。
BHA 120可由被构造成形成井筒114的广泛多种部件形成。举例来说，BHA 120的部件122a、122b和122c可包括(但不限于)钻头(例如，钻头101)、取心钻头、钻环、旋转导向工具、定向钻井工具、井下钻井马达、扩孔器、孔增大器或稳定器。BHA 120中包括的部件122的数目和类型可取决于预期井下钻井条件以及通过钻柱103和钻头101将形成的井筒的类型。
钻井系统100还可包括牙轮钻头(“钻头”)101。在图2、3A和3B中更详细论述的钻头101可包括一个或多个支撑臂，其可从钻头101的钻头主体的外部部分向下延伸。所述钻头主体可为大体上圆柱形的，且支撑臂可为从钻头主体向下延伸的任何合适类型的突起。钻头101可在由方向箭头105界定的方向上相对于钻头旋转轴线104旋转。每一支撑臂可以包括可旋转地安置于其上的牙轮组件。当牙轮组件响应于钻头101的旋转而在井筒114的底部或井下末端周围接合且滚动时，与在井下地层中形成井筒114相关联的切割动作可以发生。钻头101可根据本公开的教示而设计和形成，且可根据钻头101的特定应用而具有许多不同的设计、配置和/或尺寸。
钻头101可以包括如关于图3A和3B更详细描述的内部润滑系统，所述系统对每一支撑臂与其相应牙轮组件之间的接点提供润滑。所述润滑系统还可以包括压力补偿系统，所述压力补偿系统可以将润滑系统中的润滑剂维持于与钻头101周围的井筒环境近似相同的压力。压力补偿系统可以包括漂浮于管内的珠。所述管的内径可以具有基本上光滑的表面纹理，使得当珠在管内行进时珠与管之间的摩擦最小化。
图2是示出牙轮钻头101的一个实施例的等距视图的示意图。如图1到3B中所示的钻头101也可以称为“牙轮钻头”、“旋转圆锥钻头”、“旋转岩石钻头”和/或“岩石钻头”。钻头101可以包括各种类型的这些钻头。牙轮钻头可以具有至少一个支撑臂，带有可旋转地安置于其上的相应牙轮组件。
每一牙轮组件40可以与相关联主轴或轴颈28的外部部分附接且相对于所述外部部分旋转，如图3A中所示。牙轮组件40可以称为“牙轮”、“旋转牙轮切割器”、“牙轮切割器”、“旋转切割器组件”和/或“切割器牙轮组件”。牙轮组件40中的每一者可以包括多个切割元件或插入件42，其响应于钻头101的旋转而穿透且擦过井下地层的邻近部分。参见图2和3，牙轮组件40还可以包括安置于每一牙轮组件40的相应量规表面46上的多个复合片44。切割元件42可以包括与牙轮钻头一起使用可令人满意的各种类型的复合片、插入件、铣齿以及焊接复合片。牙轮组件40还可以包括大体上圆形的基座部分45。
钻头101可包括钻头主体16，所述钻头主体具有从其延伸的三个支撑臂18。图2中仅可见两个支撑臂18，但本公开的教示可以在具有各种数目的支撑臂18的钻头中使用。钻头101的井上部分或销端20可以包括大体上锥形的外部螺纹22。螺纹22可以使钻头101与相关联钻柱(包括图1中的钻柱102)或井底钻具组件(包括图1中的BHA 120)的井下末端可释放地啮合。
在切割元件或插入件42与井下地层的邻近部分之间的冲击期间产生的地层材料和其它井下碎屑可能由从喷嘴30流动的钻井流体从相关联井筒的底部或末端带走。
每一支撑臂18可以包括相应的润滑剂系统60。润滑剂可以指代对与在牙轮钻头上可旋转地安装一个或多个牙轮组件相关联的轴颈轴承、止推轴承、轴承表面、轴承组件和/或其它支撑结构进行润滑可令人满意的任何流体、油脂、复合油脂或流体与固体的混合物。润滑剂系统60可以包括邻近于相关联支撑臂18的外部部分24的外部末端或开口62。
图3A是示出牙轮钻头101的各种部件以及并入有筒管94和漂浮珠58的相关联润滑系统的带有分离部分的截面示意图，且图3B是示出牙轮钻头的各种部件以及并入有筒管94和漂浮珠58的相关联润滑系统的带有分离部分的截面分解视图。每一牙轮组件40可以基本上类似的方式可旋转地安装在相关联主轴或轴颈28上。因此，将详细描述仅一个支撑臂18、轴颈28以及牙轮组件40。牙轮组件40可以包括大体上圆形基座部分45，带有从其向内延伸的腔48。腔48(有时称为“牙轮腔”)可以具有大体上圆柱形配置，其被设定大小以在其中接纳相关联主轴或轴颈28的外部部分。相关联量规表面46可以向外径向延伸，且相对于相应基座部分45成锥形。
每一支撑臂18可以包括当形成井筒时或在另一地下操作期间通常暴露于井下井筒流体的相应的外表面54和内表面64，所述流体包括钻井流体和/或烃类。每一支撑臂18可以包括作为其一体式部件形成的相应轴颈28。相应牙轮组件40可以可旋转地安装在每一主轴或轴颈28上。每一主轴或轴颈28可以相对于相关联支撑臂18的钻头旋转轴线12向下且向内成角度，使得附接的牙轮组件40可以在钻头101的旋转期间与井筒的底部或井下末端接合。对于一些应用，主轴或轴颈28也可以在钻头101的旋转方向上以零到三或四度的角度倾斜。
可以使用广泛多种支撑结构和/或轴承表面来在相关联主轴或轴颈28上可旋转地安装每一牙轮组件40。举例来说，可以在牙轮组件40与主轴或轴颈28之间使用保持球(未明确图示)以将牙轮组件40紧固于支撑臂18上。对于一些应用，保持球可以是轴颈轴承或者作为止推轴承。对于一些地下应用，与在主轴或轴颈上可旋转地安装牙轮组件相关联的轴承表面可以被形成为安置于相关联轴颈的外部部分和形成于相关联牙轮组件内的腔的内部部分上的一体式部件(未明确图示)。
密封件66a和66b可以防止碎屑和井流体进入径向形成于牙轮组件40与轴颈28之间的环形间隙56。密封件66a和66b可以接纳在形成于牙轮组件40中的压盖或凹槽52中。密封件66a和66b可以定位于接近牙轮组件40的基座部分45中的开口的腔48中。密封件66a和66b可以是弹性密封件，且可以形成腔48的邻近内部部分与轴颈28的邻近外部部分之间的流体密封或流体障壁。密封件66a和66b可以防止包括钻井流体和/或烃类的井下井筒流体、地层切割物和/或井下碎屑进入腔48且损坏相关联轴承表面和支撑结构。虽然图中描绘了两个密封件66a和66b，但与本公开的范围一致可以使用任何数目的密封件(包括一个)。术语“密封件”或“流体密封件”指代广泛多种密封件和密封组件，包括(但不限于)O形环密封件、T形密封件、V形密封件、平坦密封件、唇形密封件和/或可操作以在邻近部件或密封表面之间建立流体障壁的任何其它密封件或密封组件。
在牙轮组件40围绕轴颈28旋转时，密封件66a和66b可以与牙轮组件40一起旋转且密封轴颈28的外表面，或者密封件66a和66b可以在轴颈28上保持静止(例如，密封件可以安置于形成在轴颈上的凹槽中)，其中牙轮组件40相对于轴颈28和密封件66a和66b旋转。
如果与牙轮或牙轮组件相对于用以保护这些部件的相关联支撑臂和/或润滑系统的旋转相关联的轴颈、主轴、轴承、轴承组件、轴承表面、密封件和/或其它支撑结构的损坏发生，那么一般可以从井筒移除相关联牙轮钻头和附接的钻柱以更换损坏的部件和/或更换牙轮钻头。因此，钻头101可以包括润滑系统，其对与牙轮组件相对于相关联支撑臂的旋转相关联的密封件、轴承、轴颈、轴承表面、轴承组件和/或其它支撑结构提供润滑。所述润滑系统可以包括初级压力补偿系统和次级压力补偿系统。两个压力补偿系统可以在润滑系统中的润滑剂的压力与钻头101周围的井筒环境的压力之间提供平衡。维持井筒环境与润滑剂之间的基本上相等压力可以防止井筒流体(例如，钻井流体和/或烃类)进入钻头101的内部，且防止润滑剂退出润滑系统。
根据本公开的教示用润滑剂填充润滑系统且维持所需的润滑可以通过维持与同牙轮组件相对于相关联支撑臂的旋转相关联的密封件、轴承、轴颈、轴承表面、轴承组件和/或其它支撑结构相关的所需润滑而增加牙轮钻头的井下钻井寿命。在润滑系统中，可以从流体耦合的润滑剂腔室50将润滑剂供应到保持球，使得润滑剂从润滑剂腔室流动到保持球。润滑剂腔室50可以由球塞(未明确图示)密封。用于钻头101的初级压力补偿系统可以包括润滑剂储集器(未明确图示)，且筒(未明确图示)可以提供润滑剂储集器与润滑剂腔室50之间的流体连通。
用于钻头101的次级压力补偿系统可以包括在支撑臂18中产生的筒34。筒34可以从润滑剂腔室50延伸到支撑臂18的外表面，包括外表面54。筒34的内径的表面可以具有任何合适的表面纹理，且可以包括在制造工艺期间产生的凹槽。筒34的大小(包括长度和直径)可以受支撑臂18的大小的约束。
管94可以插入于筒34中。管94可以是圆柱形形状，且可以在中心为中空的，具有外径和内径。管94的壁的厚度(即，管94的外径与内径之间的差)可以是任何合适的厚度，使得管94可以具有足够刚性以在地下操作期间维持管94的形状。管94可以被制造成使得管94的内径的表面基本上光滑。举例来说，管94可以挤压而成。用于管94的内周边的基本上光滑表面纹理可以使管94的内周边的表面与漂浮珠58之间的摩擦最小。管94可以从较大的一件无缝管切割而成。替代地，管94可以个别地制造成指定长度。管94可以由耐腐蚀和/或能够承受井筒中的条件的任何合适材料形成，例如不锈钢。虽然管94的内周边的表面可以基本上光滑，但管94的外周边的表面可以具有任何表面纹理。
管94可以具有扩口端98。扩口端98可以维持管94在筒34中的位置，且可以防止管94插入到筒34中太远。虽然扩口端98的扩口在图3A和3B中图示为相对于管94的长度成近似90度角而安置，但扩口端98的扩口可以相对于管94的长度成任何角度安置。
扩口端98还可以维持密封件96的位置。筒34的壁与管94的外周边之间的空间可以填充有润滑剂，且密封件96可以防止占据筒34的壁与管94的外周边之间的空间的润滑剂退出所述空间。虽然密封件96在图3A中图示为定位于扩口端98附近，但密封件96可以定位于沿着管94的任何轴向位置。密封件96可以是任何合适的密封装置，包括(但不限于)O形环密封件、T形密封件、V形密封件、平坦密封件、唇形密封件和可操作以在邻近部件或密封表面之间建立流体障壁的任何其它密封件或密封组件。
管94可以具有任何合适的直径以使得管94配合于筒34的直径内。管94的长度可以基于筒34的长度。管94可以被设计成使得管94近似筒34的完整长度而结束，以使漂浮珠58的行进量最大化，或管94可延伸小于筒34的长度。
漂浮珠58可以定位于管94中，且可以基于钻头101周围的井下环境的压力而沿着管94的长度轴向移动。漂浮珠58可以确保当在地下操作中使用钻头101时，润滑系统中的润滑剂处于与钻头101的外部54处的井下环境基本上相同的压力。举例来说，在操作中，钻头101周围的包括钻井流体和/或烃类的井筒流体的压力可能增加，且增加的压力可能迫使漂浮珠58在润滑剂腔室50的方向上在管94中轴向移动。替代地，在钻头101周围的井筒流体的压力减小的环境中，漂浮珠58可以在朝向保持器36的方向上沿着管94轴向移动。保持器36可以防止漂浮珠58从筒34和/或管94排出，且可以对进入筒34和/或管94的井筒流体进行过滤。保持器36可以另外维持管94在筒34内的位置。保持器36可以是任何合适的装置，例如在中心具有孔的国家管螺纹(NPT)管配件，其防止漂浮珠58和管94退出支撑臂18，同时允许井筒流体进入区段94a。
漂浮珠58与管94的内周边之间的摩擦可以造成管94的上部区段94a与下部区段94b之间的压力的某种变化，然而漂浮珠58可以在管94中移位以减轻跨越漂浮珠58的最大压力差。管94的内周边的光滑表面纹理可以使摩擦最小，且因此使区段94a与94b之间的任何压力变化最小。下文进一步详细论述的管94的区段94a和94b可以通过漂浮珠58而隔离于彼此的流体连通。
漂浮珠58可以是球体形的，且可以是球体形状的，包括在一个横截面中为圆形或卵形的完整球体或珠，使得漂浮珠58可旋转而不会绑定于管94内，同时维持与管94的内周边的密封接合。然而，接触管94的圆周部分可以在某种程度上平坦化，或者漂浮珠58可以具有其它形状，例如圆柱形、桶形等。漂浮珠58可以具有与本公开的范围一致的任何形状。漂浮珠58可以完全或至少在外部由弹性体或其它弹性材料制成，所述材料在密封地接触管94时将在某种程度上变形。漂浮珠58的大小可以基于管94的大小而受限。举例来说，漂浮珠58的大小可以充分大而使得漂浮珠58可以维持与管94的内周边的表面的密封，但未大到漂浮珠58无法在管94内自由移动以便减轻润滑系统中的润滑剂与井下环境之间的压力差。
漂浮珠58可以界定管94的外部区段94a和管94的内部区段94b。因此，区段94a和94b的精确位置可以随着漂浮珠58在管94内轴向移动而改变。管94的内部区段94b可以被包括作为润滑剂腔室50的部分。管94的区段94a和94b可以通过漂浮珠58而隔离于彼此的流体连通。跨越漂浮珠58的压力可以变为在区段94a与94b之间基本上平衡。在管94的区段94a与94b之间基本上平衡的压力下，可以了解到跨越密封件66a和66b的压力也可以基本上为零，因为密封件66a和66b可在一侧上暴露于润滑剂，且可以在相对侧上暴露于钻头101的外表面54。
产生支撑臂18中的次级压力补偿系统的制造工艺可涉及加工支撑臂18以产生筒34。举例来说，筒34可以被铣削、钻制和/或镗孔于支撑臂18中。可以使用粗加工工艺产生筒34，因为筒34的表面纹理可为粗的。可以将筒34加工为具有大于管94的外径的直径。筒34可以从润滑剂腔室50延伸到支撑臂18的外表面，包括外表面54。筒34可以具有接近于支撑臂18的外表面的较大直径。所述较大直径区段可以被设计成接纳保持器36。
在支撑臂18中产生筒34之后，可将管94插入到筒34中。管94可以具有定位于管94的外周边上的密封件96，或者密封件96可以单独地插入到筒34中。管94可以插入到筒34中直到扩口端94与支撑臂18的外表面(例如，外表面54)齐平，或者直到扩口端98搁置于筒34的顶部上。管94可能是先前从某一长度的挤制无缝管切割而成。管94的长度可以使得管94基本上延伸筒34的完整长度，且使漂浮珠58的行进范围最大化，或管94可在筒34中部分地延伸。
在管94插入于筒34中之后，可将漂浮珠58插入于管94中，或者漂浮珠58可在管94之前插入到筒34中且可以在管94插入于筒34中之后进入管94。
一旦管94和漂浮珠58已经插入于筒34中，保持器36便可耦合到支撑臂18以防止管94和漂浮珠58退出筒34。保持器36可以是在中心具有孔的NPT管配件，例如1/4英寸NPT管配件。保持器36的中心的孔的直径可以小于漂浮珠58的直径。筒34可以被加工为具有用于接纳保持器36的螺纹。
在筒34、管94、漂浮珠58以及保持器36的组装之后，可随后用润滑剂填充润滑剂腔室50和区段94b，或者可以在管94和漂浮珠58插入到筒34中之前用润滑剂填充润滑剂腔室50。除了填充润滑腔室50和区段94b之外，润滑剂还可以填充筒34的壁与管94的外周边之间的空间。密封件96可以防止润滑剂从筒34的壁与管94的外周边之间退出润滑系统。
本文公开的实施方案包括：
A.一种牙轮钻头，其包括：钻头主体，所述钻头主体具有从其延伸的至少一个支撑臂；处于每一支撑臂中的润滑剂腔室；处于每一支撑臂中的筒，所述筒从所述润滑剂腔室延伸到每一支撑臂的外表面；处于每一支撑臂的所述筒中的管；以及漂浮珠，其在所述管中且可操作以响应于所述牙轮钻头周围的环境的压力而在所述管内轴向移动。
B.一种用于润滑剂压力减轻的方法，其包括每当润滑剂腔室中的润滑剂的压力与井筒环境的压力基本上(substantially，显著地)不相等时减轻所述润滑剂与所述井筒环境之间的压力差，其中压力补偿机构处于牙轮钻头中，所述牙轮钻头包括：钻头主体，所述钻头主体具有从其延伸的至少一个支撑臂；处于每一支撑臂中的所述润滑剂腔室；处于每一支撑臂中的筒，所述筒从所述润滑剂腔室延伸到每一支撑臂的外表面；处于每一支撑臂的所述筒中的管；以及漂浮珠，其在所述管中且可操作以在所述管内轴向移动。
C.一种钻井系统，其包括钻柱和牙轮钻头。所述牙轮钻头包括：钻头主体，所述钻头主体具有从其延伸的至少一个支撑臂；处于每一支撑臂中的润滑剂腔室；处于每一支撑臂中的筒，所述筒从所述润滑剂腔室延伸到每一支撑臂的外表面；处于每一支撑臂的所述筒中的管；以及漂浮珠，其在所述管中且可操作以响应于所述牙轮钻头周围的环境的压力而在所述管内轴向移动。
实施方案A、B和C中的每一者可以任何组合方式具有以下额外要素中的一个或多个：要素1：其进一步包括定位于所述管的一端与每一支撑臂的所述外表面之间的保持器。要素2：其进一步包括定位于所述筒的壁与所述管的外周边之间的密封件。要素3：其中所述管的一端是扩口的。要素4：其中所述管是由不锈钢制造。要素5：其中所述管的内周边的表面具有基本上光滑的表面纹理。要素6：其中所述管基本上延伸所述筒的长度。
虽然已经详细描述本公开及其优点，但应了解，在不脱离由所附权利要求书界定的本公开的精神和范围的情况下可在其中做出各种改变、替换和更改。举例来说，虽然关于次级压力补偿系统进行描述，但本发明的方面可以在初级压力补偿系统中使用。
Claims (20)
1.一种牙轮钻头，包括：
钻头主体，所述钻头主体具有从其延伸的至少一个支撑臂；
处于每一支撑臂中的润滑剂腔室；
处于每一支撑臂中的筒，所述筒从所述润滑剂腔室延伸到每一支撑臂的外表面；
处于每一支撑臂的所述筒中的管；以及
漂浮珠，其在所述管中且可操作以响应于所述牙轮钻头周围的环境的压力而在所述管内轴向移动。
2.如权利要求1所述的钻头，其进一步包括定位于所述管的一端与每一支撑臂的所述外表面之间的保持器。
3.如权利要求1所述的钻头，其进一步包括定位于所述筒的壁与所述管的外周边之间的密封件。
4.如权利要求1所述的钻头，其中所述管的一端是扩口的。
5.如权利要求1所述的钻头，其中所述管是由不锈钢制造。
6.如权利要求1所述的钻头，其中所述管的内周边的表面具有基本上光滑的表面纹理。
7.如权利要求1所述的钻头，其中所述管基本上延伸所述筒的长度。
8.一种用于润滑剂压力减轻的方法，其包括每当润滑剂腔室中的润滑剂的压力与井筒环境的压力基本上不相等时减轻所述润滑剂与所述井筒环境之间的压力差，其中压力补偿机构处于牙轮钻头中，所述牙轮钻头包括：
钻头主体，所述钻头主体具有从其延伸的至少一个支撑臂；
处于每一支撑臂中的所述润滑剂腔室；
处于每一支撑臂中的筒，所述筒从所述润滑剂腔室延伸到每一支撑臂的外表面；
处于每一支撑臂的所述筒中的管；以及
漂浮珠，其在所述管中且可操作以在所述管内轴向移动。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述牙轮钻头进一步包括定位于所述管的一端与每一支撑臂的所述外表面之间的保持器。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述牙轮钻头进一步包括定位于所述筒的壁与所述管的外周边之间的密封件。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述管的一端是扩口的。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述管是由不锈钢制造。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述管的内周边的表面具有基本上光滑的表面纹理。
14.如权利要求8所述的方法，其中所述管基本上延伸所述筒的长度。
15.一种钻井系统，包括：
钻柱；以及
牙轮钻头，所述牙轮钻头包括：
钻头主体，所述钻头主体具有从其延伸的至少一个支撑臂；
处于每一支撑臂中的润滑剂腔室；
处于每一支撑臂中的筒，所述筒从所述润滑剂腔室延伸到每一支撑臂的外表面；
处于每一支撑臂的所述筒中的管；以及
漂浮珠，其在所述管中且可操作以响应于所述牙轮钻头周围的环境的压力而在所述管内轴向移动。
16.如权利要求15所述的钻井系统，其中所述牙轮钻头进一步包括定位于所述管的一端与每一支撑臂的所述外表面之间的保持器。
17.如权利要求15所述的钻井系统，其中所述牙轮钻头进一步包括定位于所述筒的壁与所述管的外周边之间的密封件。
18.如权利要求15所述的钻井系统，其中所述管的一端是扩口的。
19.如权利要求15所述的钻井系统，其中所述管是由不锈钢制造。
20.如权利要求15所述的钻井系统，其中所述管的内周边的表面具有基本上光滑的表面纹理。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2015/019203 WO2016144294A1 (en) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | Bore tube for a pressure compensation system in a roller cone drill bit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107109900A true CN107109900A (zh) | 2017-08-29 |
Family
ID=56878712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201580071015.XA Pending CN107109900A (zh) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | 用于牙轮钻头中的压力补偿系统的筒管 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10480250B2 (zh) |
| CN (1) | CN107109900A (zh) |
| WO (1) | WO2016144294A1 (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4386667A (en) * | 1980-05-01 | 1983-06-07 | Hughes Tool Company | Plunger lubricant compensator for an earth boring drill bit |
| US6206110B1 (en) * | 1996-09-09 | 2001-03-27 | Smith International, Inc. | Protected lubricant reservoir with pressure control for sealed bearing earth boring drill bit |
| US6789634B1 (en) * | 2003-05-28 | 2004-09-14 | Smith International, Inc | Self-lubricating elastomeric seal with polarized graphite |
| US20080041630A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Atlas Copco Secoroc Llc | Earth bit having a pressure relief valve |
| CN103233682A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-08-07 | 成都保瑞特钻头有限公司 | 微正压自动补偿的牙轮钻头润滑系统 |
| US20140102790A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-17 | Young H. Lee | Methods and system for lubrication pressure relief for a roller cone drill bit |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3007750A (en) * | 1958-06-16 | 1961-11-07 | Hughes Tool Co | Lubricating system |
| NL7006571A (zh) * | 1969-05-06 | 1970-11-10 | ||
| US4738323A (en) | 1986-11-14 | 1988-04-19 | Cummins Engine Company, Inc. | Thrust bearing and cone locking assembly for rock drill bit |
| US5240083A (en) * | 1992-04-21 | 1993-08-31 | Ingersoll-Rand Company | Device for removing drillhole debris |
| US5513715A (en) | 1994-08-31 | 1996-05-07 | Dresser Industries, Inc. | Flat seal for a roller cone rock bit |
| US5441120A (en) | 1994-08-31 | 1995-08-15 | Dresser Industries, Inc. | Roller cone rock bit having a sealing system with double elastomer seals |
| US5490570A (en) | 1994-12-01 | 1996-02-13 | Briscoe Tool Company | Earth boring bit and lubricator/compensator therefor |
| US6230822B1 (en) | 1995-02-16 | 2001-05-15 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for monitoring and recording of the operating condition of a downhole drill bit during drilling operations |
| US6196339B1 (en) | 1995-12-19 | 2001-03-06 | Smith International, Inc. | Dual-seal drill bit pressure communication system |
| WO1999039075A1 (en) | 1998-01-30 | 1999-08-05 | Dresser Industries, Inc. | Rotary cone drill bit having a ball plug weld with hardfacing |
| US20050045387A1 (en) | 2003-08-22 | 2005-03-03 | Smith International, Inc. | Lubricant pump and cone movement dampener |
| US7188691B2 (en) | 2004-06-15 | 2007-03-13 | Smith International, Inc. | Metal seal with impact-absorbing ring |
| US7665547B2 (en) | 2005-11-17 | 2010-02-23 | Smith International, Inc. | Drill bit reservoir with controllable relief pressure |
| WO2009091989A1 (en) | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Halliburton Energy Services, Inc . | High performance rock bit grease |
| US8347986B2 (en) | 2009-07-23 | 2013-01-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Roller cone drill bit with lubricant pressure relief mechanism and method |
| US8672060B2 (en) | 2009-07-31 | 2014-03-18 | Smith International, Inc. | High shear roller cone drill bits |
| US8967301B2 (en) | 2010-02-03 | 2015-03-03 | Baker Hughes Incorporated | Composite metallic elastomeric sealing components for roller cone drill bits |
| US9420289B2 (en) * | 2012-07-09 | 2016-08-16 | Qualcomm Incorporated | Most probable mode order extension for difference domain intra prediction |
-
2015
- 2015-03-06 WO PCT/US2015/019203 patent/WO2016144294A1/en active Application Filing
- 2015-03-06 CN CN201580071015.XA patent/CN107109900A/zh active Pending
- 2015-03-06 US US15/548,122 patent/US10480250B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4386667A (en) * | 1980-05-01 | 1983-06-07 | Hughes Tool Company | Plunger lubricant compensator for an earth boring drill bit |
| US6206110B1 (en) * | 1996-09-09 | 2001-03-27 | Smith International, Inc. | Protected lubricant reservoir with pressure control for sealed bearing earth boring drill bit |
| US6789634B1 (en) * | 2003-05-28 | 2004-09-14 | Smith International, Inc | Self-lubricating elastomeric seal with polarized graphite |
| US20080041630A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Atlas Copco Secoroc Llc | Earth bit having a pressure relief valve |
| US20140102790A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-17 | Young H. Lee | Methods and system for lubrication pressure relief for a roller cone drill bit |
| CN103233682A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-08-07 | 成都保瑞特钻头有限公司 | 微正压自动补偿的牙轮钻头润滑系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016144294A1 (en) | 2016-09-15 |
| US10480250B2 (en) | 2019-11-19 |
| US20180030784A1 (en) | 2018-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2765901C1 (ru) | Узел регулируемого изгиба для забойного двигателя | |
| CA2751181C (en) | Bent bearing assembly for downhole mud motor | |
| US8028770B2 (en) | Conformal bearing for rock drill bit | |
| US7500787B2 (en) | Bearing assembly for downhole mud motor | |
| US6378626B1 (en) | Balanced torque drilling system | |
| US8511906B2 (en) | Oil-sealed mud motor bearing assembly with mud-lubricated off-bottom thrust bearing | |
| CN104126049B (zh) | 牙轮扩眼器复合楔保持 | |
| SA517381959B1 (ar) | جهاز وطريقة لحفر ثقب حفر إتجاهي في الأرض | |
| US20210363825A1 (en) | Sealing System For Downhole Tool | |
| US9194186B2 (en) | Methods and system for lubrication pressure relief for a roller cone drill bit | |
| US9169715B2 (en) | Down hole well tool provided with a piston | |
| US4102416A (en) | Stabilized conical boring tool | |
| CN105745391B (zh) | 牙轮钻头的补偿器扣环保持帽 | |
| US4480704A (en) | Reamer | |
| CN107109900A (zh) | 用于牙轮钻头中的压力补偿系统的筒管 | |
| US11391114B2 (en) | Pressure compensation piston for dynamic seal pressure differential minimization | |
| US10519721B2 (en) | Nested bearing and seal for roller cone drill bit | |
| US9957756B2 (en) | Roller cone drill bit assembly with varying radius bearing surfaces | |
| US20160290053A1 (en) | Intergland grease | |
| US10619419B2 (en) | Drill bit having improved journal bearings | |
| US7543660B2 (en) | Roller cone drill bit with debris diverter plugs | |
| US20200291725A1 (en) | Floating Plug Anti-Leak | |
| WO2012027271A2 (en) | Counter rotating drilling system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170829 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |