专利名称：钻头组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及钻头组件，用于以冲击与旋转结合或仅以旋转而工作的钻井装置的这种钻头组件包括钻井孔中央部位的定向钻头；与所述定向钻头连接用于钻外环的环形钻头；在所述定向钻头与环形钻头之间用于传送冲击力和/或旋转运动的表面。所述钻头组件还包括把保护套管放入钻进中的井孔的组合件。
背景技术：
在现有技术中，英国专利说明书959955号说明了像上面所说的有中钻头和环形钻头的一种钻井装置，其中引用的环形钻头用卡口连接可以锁定于中钻头。在所述环形钻头的内表面上设有多个纵向槽，而且还设置多个终止于某些点的横向槽，中钻头的托座在把环形钻头安装于中钻头时首先沿所述纵向槽延伸，最后，使钻头之间旋转，所述托座到达横向槽的终端。所述纵向槽同时起冲洗媒剂通道的作用。
从其后的芬兰专利说明书FI-96518号中获知钻头之间的类似卡口式锁定，即使在此实施例中，所述纵向卡口式锁定槽也起冲洗通道的作用。
这种卡口式锁定的缺点是必须在两个独立的方向上加工环形钻头的内表面，或者，所述内表面必须加工得使托座一定朝向环形钻头的中心。不可以把环形钻头的内表面制成直的圆桶形表面。而且，与上述解决办法相关的是在钻进之中使中钻头与锁定的环形钻头一起回到钻孔中出现困难。在这种重新装配的情况下，不可能发现在卡口式锁定中何时发生纵向移动，也不可能发现何时是旋转中钻头进行锁定的合适时机。这在深钻孔中是很困难的，往往在卡口式锁定尚未很好完成的情况下钻进就开始了。
发明内容
为了克服环形钻头与中钻头之间的上述缺点，开发了一种新实施例，其特征在于在这种钻头组件中阻止环形钻头与定向钻头之间的旋转和轴向移动的结构配备于所述环形钻头衬部后缘，从而所述结构位于其直径大于内表面直径Ds的部分，在所述内表面上没有槽，所述定向钻头上的锁定突出部适合于与上述部分的衬部上的与所述突出部相反的凹口形配合，所述突出部与衬壁接合，所述凹口形有一表面部分能把旋转力传到所述环形钻头，而邻近的表面部分能传递力把所述环形钻头拉出井孔。
根据本发明的钻头组件的优点是对所述环形钻头或者相应的中钻头即定向钻头加工很容易，因为在这种情况下，例如，所述环形钻头的内表面是没有槽或托座的圆桶形表面。必须在所述定向钻头的外表面上制造出环形槽和形状，但在这种工件的外表面上加工是很容易的。必须在所述环形钻头的衬部制造出形状，但就其特点而言这种制造使用的是通常的制造方法。可以在钻进中和重新安装时把所述定向钻头拉出井孔，在根据本发明的实施例中，只要旋转方向正确，肯定会引导到其相对于所述环形钻头的位置。传送冲击力的相反表面倾斜时向所述环形钻头轴向推动所述定向钻头并使之进入所述环形钻头，这样使所述部分互相锁定。可以通过定向钻头把环形钻头和保护套管拉出井孔，例如，通过同时向锁定方向旋转所述定向钻头。
图1是显示所述钻井装置顶端的侧视图。
图2显示所述钻井装置的顶端，并示出保护套管和钻套管的断面图。
图3显示把环形钻头和定向钻头分解开的钻井装置。
图4显示另一种锁定方法图5显示环形钻头的立体图。
具体实施例方式
下面参照
本发明。
图1显示钻井装置，它包括定向钻头，或者称为中钻头1；环形钻头2；最远的钻套管9和保护套管10。
图2更精确地显示所述钻井装置的构造，在衬部5，桶状环形钻头内表面加工出倾角形状6和凹口形状3、4。部分位于环形钻头内的定向钻头1在环形钻头2的衬部5后面，也就是在部分14直径有变化，这样，外直径增大了。在此部分14的前缘设有与环形钻头2的衬部5形状配合的相反形状7。在图2的断面图内还显示保护套管10的拉开的解决办法，以钻套管9，保护套管10，中间钻头11，焊缝16和定向钻头1的冲击凸肩12绘出。
为了用冲洗媒剂从钻头的前部排出钻井废物，设置了通道13。所述通道是在定向钻头1表面上的纵长槽。在环形钻头2的内表面上既没有槽也没有与冲洗通道13作用相关的形状。
在图3内，显示分开的环形钻头2，环形钻头2有内直径Ds。其内表面是光滑的旋削桶形表面。在环形钻头2的衬部5内，在钻头1和钻头2之间有3个锁定用的组合件。所述组合件包括倾角形部分6和，非常适当的是包括凹口形状部分，所述凹口形状部分有至少用于旋转动力的反表面4和用于拉力的反表面，后者用于向后拉环形钻头，拉出井孔。倾角形部分6还用于传送沿钻进方向的冲击和力。定向钻头1向环形钻头2传送旋转动力。在一个实施例中，对钻头1施加冲击力，钻头1通过表面6把所述冲击力传送到环形钻头2。冲击力完全可以用倾角形，换言之，用倾斜作用传送。推定向钻头1进入环形钻头2迫使钻头互相锁定。倾角形部分6的延长部分也可以是非倾角形部分15。倾角形部分6虽然传送冲击力，但传送到环形钻头2的冲击力引起向右旋转，换言之，使钻头互相锁住。
定向钻头1相应地有倾角形部分8和突出部7，仅靠定向钻头1的旋转就可与凹口3、4配合。在水平钻进位置，通过重新安装定向钻头1，必须通过钻杆轻推所述定向钻头。在垂直钻进位置，定向钻头1和钻杆很容易通过自身的重量使定向钻头1与环形钻头2互相锁定。在定向钻头1装入井孔时，即使环形钻头2同时有一点转动，所述安装动作也一定会立即使定向钻头1装进环形钻头2，或与环形钻头2分开。
在现有的卡口式锁定实施例中，环形钻头随着旋转而转动可能防止锁定，而且相应地可成功地分开。
所有从定向钻头1传到环形钻头2的冲击力都落到环形钻头2的衬部的后缘上，从而可以使用像后表面这样的钻头。
凹口形状3、4、15可以是圆的或制成弯曲的，从而所述突出部也可以是圆的或类似形状的。凹口形状3、4、15可以是包括直的部分的棱角，相应地，所述突出部也是有棱角的。图4显示一种凹口形状和突出部的解决办法，其中突出部7的轴向游动很小。在这种情况下，环形钻头2的整个后缘也是倾斜的，换言之，是倾角形状的。冲洗通道的位置完全与闭锁元件3、4、7无关，因为，总的来说，所述闭锁元件的位置比冲洗槽13离钻井装置中线远一些。
图5是环形钻头2的斜视图，可以看到光滑的圆桶形表面，此表面起内表面的作用，衬部5的凹口形状有传送冲击力的表面3、4、15和6。
权利要求
1一种钻头组件，用于以冲击与旋转相结合或只以旋转工作的钻井装置，所述的钻头组件包括钻井孔中央部位的定向钻头(1)；与所述定向钻头连接的用于钻外环的环形钻头(2)；在所述定向钻头(1)与环形钻头(2)之间用于把冲击力和/或旋转运动从所述定向钻头传到所述环形钻头的表面的装置，所述钻头组件还包括把保护套管放入钻进中的井孔的组合件，其特征在于在所述的钻头组件中，在定向钻头(1)与环形钻头(2)之间阻止旋转和轴向移动的结构一起设在所述环形钻头衬部(5)的后缘，从而所述结构位于其直径大于所述环形钻头没有槽的内表面直径(Ds)的部分，定向钻头(1)的锁定突出部(7)可以安装于所述衬部(5)，所述衬部有相反的凹口形状(3、4、15)，用于突出部(7)与衬部(5)接合，所述凹口形状包括以下表面可以把旋转运动力传到环形钻头(2)的表面部分(4)；与该表面部件(4)相邻的表面部分(3)，可以传递力把所述环形钻头拉出井孔。
2根据权利要求1的钻头组件，其特征在于定向钻头(1)在部分(14)处直径有变化，从钻进方向看此变化发生于环形钻头(2)之后，所述部分的前缘(14)包括形状(7)，所述形状适合与环形钻头(2)的衬部(5)上的表面部分(3、4)配合。
3根据权利要求1的钻头组件，其特征在于环形钻头(2)的衬部(5)的形状包括倾角形部分(6)和形成连接定向钻头(1)与环形钻头(2)封闭槽的表面部分(3、4)。
4根据权利要求1的钻头组件，其特征在于环形钻头(2)衬部(5)的后缘包括至少一个倾角形部分(6)和可能一个或几个没有倾角形的部分(15)，所述部分是从定向钻头(1)接收冲击的唯一表面。
5根据权利要求1的钻头组件，其特征在于在环形钻头(2)的衬部(5)安排更多的倾角形部分(6)和更多的凹口(3、4)。
全文摘要
钻头组件，用于以冲击与旋转相结合或只以旋转工作的钻井装置，包括钻井孔中央部位的定向钻头(1)；与所述定向钻头连接的用于钻外环的环形钻头(2)；在所述定向钻头(1)与环形钻头(2)之间把冲击力和/或旋转运动从所述定向钻头传送到所述环形钻头的表面的装置，所述钻头组件还包括把保护套管放入钻进中的井孔的组合件。在这种钻头组件中阻止定向钻头(1)与环形钻头(2)之间旋转和轴向移动的结构一起配备于所述环形钻头的衬部(5)形成在钻进方向看到的所述衬部的后缘，所述后缘有不同方向的表面，其中一表面部分(4)把旋转运动力传到环形钻头(2)，而相邻的表面部分(3)传递力把所述环形钻头拉出井孔。
文档编号E21B10/62GK1732325SQ200380107338
公开日2006年2月8日 申请日期2003年12月23日 优先权日2002年12月23日
发明者M·马蒂拉 申请人:罗比特摇动工具有限公司