具有改进的轴颈轴承的钻头的制作方法
【专利摘要】所公开的示例性实施方案包括用于在地下地层中形成井筒的钻头。所述钻头包括用于耦接至钻柱的下端的钻头体。所述钻头体包括具有向内延伸轴颈的至少一个支撑臂，其中轴颈轴承具有至少部分绕包括所述轴颈轴承的负载侧的所述轴颈轴承周向延伸的至少一个径向减小凹腔。至少一个旋转切削组件可旋转地安装至所述轴颈。多个切削元件安置在所述至少一个旋转切削组件上。至少两个独立硬质合金垫定位在所述至少一个径向减小凹腔内，使得所述硬质合金垫之间设置有间隙。
【专利说明】
具有改进的轴颈轴承的钻头
技术领域
[0001]本公开大致涉及与针对地下井执行的操作结合起来使用的设备，且具体涉及具有包括独立硬质合金焊垫的改进轴颈轴承的钻头。
【背景技术】
[0002]通常钻井来从地下地层回收油气，诸如油和气。钻井通常需旋转定位在包括端对端连接的多个钻管段的钻柱末端上的钻头。在钻井筒时，从地面添加额外钻管段以到达期望钻井深度。多种钻头在本领域中已知，各具有可在选择用于特定应用的钻头时考虑的不同属性。
[0003]—种一般类型的钻头是旋转锥形钻头或牙轮钻头。旋转锥形钻头大致包括至少一个支撑臂且最常包括三个支撑臂。每个支撑臂具有可旋转地安装在轴颈上的相应的旋转切削组件。每个旋转切削组件通常包括腔，所述腔具有被确定大小来在其中接收相关轴颈的外部分的构造和内部尺寸。任意多种轴承、轴承组件或其它支撑结构可安置在每个旋转切削组件的内部分与相关轴颈(包括轴颈轴承)的外部分之间。表面涂层(诸如银)可被设计至轴承表面上以保护表面。此外，润滑脂可用于填充旋转切削组件内的腔以提供移动部件之间需要的润滑。流体阻隔器，诸如密封件和隔膜可用于防止钻井泥浆进入旋转切削组件中。这些流体阻隔器可由弹性体(诸如氢化丁腈橡胶(HNBR))形成。
[0004]在用旋转锥形钻头钻井期间，在使钻头旋转的同时，抵着钻孔的底部推动旋转切削组件的切削表面，其导致旋转切削组件绕其各自的轴颈旋转。钻头内的组件(诸如轴颈轴承)经受严苛的操作条件，包括高单位负载、重复冲击负载和高收缩压力，其可导致轴承表面的磨损或其它劣化。
【附图说明】
[0005]为了更全面理解本公开的特征和优点，现参考详细描述以及其中不同图中的相应数字指代相应部件的附图，且其中:
[0006]图1是使用根据本公开的实施方案的具有包括独立硬质合金焊垫的改进轴颈轴承的钻头的钻井操作期间的井系统的示意图；
[0007]图2是根据本公开的实施方案的具有包括独立硬质合金焊垫的改进轴颈轴承的钻头的一部分的截面图；
[0008]图3A至图3C是根据本公开的实施方案的在将独立硬质合金焊垫添加至其上之前的轴颈轴承的各种视图；
[0009]图4A至图4C是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的各种视图；
[0010]图5A至图5C是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的各种视图；
[0011]图6是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的侧视图；
[0012]图7是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的侧视图；
[0013]图8是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的侧视图；
[0014]图9是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的侧视图；
[0015]图10是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的侧视图；
[0016]图11是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的侧视图；
[0017]图12是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的侧视图；和
[0018]图13是根据本公开的实施方案的包括独立硬质合金焊垫的轴颈轴承的侧视图。
【具体实施方式】
[0019]虽然下文详细讨论各种系统、方法和其它实施方案，但是应了解本公开提供许多适用的发明概念，其可具体体现在多种具体背景中。本文中讨论的具体实施方案仅是说明性的，且不限定本公开的范围。
[0020]在第一方面中，本公开涉及一种包括用于耦接至钻柱的下端的钻头体的钻头。所述钻头体包括具有向内延伸轴颈的至少一个支撑臂，其中轴颈轴承具有至少部分绕包括所述轴颈轴承的负载侧的所述轴颈轴承周向延伸的至少一个径向减小凹腔。至少一个旋转切削组件可旋转地安装至所述轴颈。多个切削元件安置在所述至少一个旋转切削组件上。至少两个独立硬质合金垫定位在所述至少一个径向减小凹腔内，使得所述硬质合金垫之间设置有间隙。
[0021 ]在特定实施方案中，硬质合金垫可为硬质合金焊垫。在一个实施方案中，间隙可为轴颈轴承的基础金属段。在本实施方案中，旋转切削组件的内表面可包括邻近基础金属间隙定位的周向延伸槽，用以防止基础金属间隙与旋转切削组件的内表面之间的接触。在另一个实施方案中，间隙可为安置在硬质合金垫之间的径向减小槽。径向减小槽可为周向延伸径向减小槽，其延伸径向减小凹腔的周向长度或周向延伸超出径向减小凹腔。在一些实施方案中，径向减小槽可与轴颈轴承的润滑脂储器流体连通。在特定实施方案中，至少一个径向减小凹腔和硬质合金垫可绕轴颈轴承周向延伸360度。在特定实施方案中，至少三个硬质合金垫可独立定位在至少一个径向减小凹腔内。
[0022]在第二方面中，本公开涉及一种包括用于耦接至钻柱的下端的钻头体的钻头。钻头体包括具有向内延伸轴颈的至少一个支撑臂，其中轴颈轴承具有润滑脂储器和至少一个径向减小凹腔，该至少一个径向减小凹腔至少部分绕包括轴颈轴承的负载侧的轴颈轴承周向延伸。至少一个旋转切削组件可旋转地安装至所述轴颈。多个切削元件安置在所述至少一个旋转切削组件上。至少两个独立硬质合金焊垫定位在至少一个径向减小凹腔内。硬质合金焊垫具有安置其间的周向延伸径向减小槽，其与润滑脂储器流体连通。
[0023]在第三方面中，本公开涉及生产用于钻头的轴颈轴承的方法。所述方法包括形成至少部分绕包括轴颈轴承的负载侧的轴颈轴承周向延伸的至少一个径向减小凹腔，和通过具有设置在硬质合金垫之间的间隙而将至少两个独立硬质合金垫定位在至少一个径向减小凹腔内。
[0024]所述方法也可包括将第一硬质合金垫施放在至少一个径向减小凹腔内和将第二硬质合金垫施放在至少一个径向减小凹腔内，同时在第一硬质合金垫与第二硬质合金垫之间维持轴颈轴承的基础金属段;在至少两个硬质合金垫之间形成径向减小槽;在至少两个硬质合金垫之间形成周向延伸径向减小槽;使周向延伸径向减小槽周向延伸超出径向减小凹腔和/或在径向减小槽与轴颈轴承的润滑脂储器之间形成流体连通路径。
[0025]首先参考图1，其示意性图示出钻井操作期间的井系统10。钻井平台12配备井架14和卷扬机16，所述卷扬机16支撑连接在一起以形成钻柱18的多个钻管。卷扬机16悬挂顶部驱动器20，其用于使钻柱18旋转且穿过井口 22将钻柱18下放。钻头24可固定地耦接至钻柱
18的下端。在图示的实施方案中，钻头24包括三个支撑臂(仅两个可见)，这些支撑臂各自具有可旋转地安装在从每个支撑臂的内表面向内延伸的轴颈上的旋转切削组件。每个轴颈包括具有至少两个独立硬质合金焊垫的轴颈轴承。在操作中，通过使钻头24随同钻柱18旋转以形成井筒26而完成钻井。通过泥浆再循环设备28将钻井流体栗送穿过供应管30至顶部驱动器20并且向下穿过钻柱18。钻井流体穿过钻头24中的喷嘴离开钻柱18，冷却钻头24且接着经由钻柱18的外部与井筒26之间的环空32将钻井岩肩携带至地面。钻井流体接着返回至泥浆池34进行再循环。
[0026]虽然图1是以竖直井筒来示出本系统的，但是本领域技术人员应了解本系统同样非常适用于具有其它定向的井筒，包括水平井筒、偏斜井筒、倾斜井筒或类似井筒。因此，本领域技术人员应了解诸如上方、下方、上、下、向上、向下、井口、井下和类似术语的方向术语的使用是参考说明性实施方案而使用的，如它们在图中所示，向上方向是朝向相应图的顶部，且向下方向是朝向相应图的底部，井口方向是朝向井的地面，井下方向是朝向井的底部。此外，即使图1示出陆地操作，但是本领域技术人员仍应了解本发明同样非常适用于海上操作。
[0027]图2是旋转锥形钻头50的部分的截面图。钻头50具有支持臂52和旋转切削组件54，各仅一个在图2中可见。在图示的实施方案中，钻头50的每个旋转切削组件54安装在从各自支持臂52向内突出的轴颈56上。此外，轴承系统用于将旋转切削组件54可旋转地安装在各自支持臂52上。更具体地，每个旋转切削组件54包括大致圆柱形腔58，其已被确定大小来将轴颈56接收在其中。每个旋转切削组件54和它的各自轴颈56具有共同轴60，其也表示旋转切削组件54相对于轴颈56的旋转轴。每个旋转切削组件54通过多个滚珠轴承62保持在它的各自轴颈56上。滚珠轴承62穿过开口 64和滚珠保持通道66插入。滚珠座圈68、70分别形成在旋转切削组件54的腔58的内部和轴颈52的外部中。
[0028]滚珠保持通道66与滚珠座圈68、70连接，使得滚珠轴承62可穿过其中插入以在滚珠座圈68、70内形成环形阵列以防止旋转切削组件54从轴颈52脱离。通过将滚珠插塞保持器(未图示)插入其中而插塞滚珠保持通道66。滚珠插塞焊件(未图示)可形成在每个开口 64内以在滚珠保持通道66与每个支持臂52的外部之间提供流体阻隔件以防止污染和润滑剂从相关密封润滑系统损失。
[0029]每个支持臂52优选地包括润滑剂腔或润滑剂储器72，其具有大致圆柱形构造。润滑剂盖(未图示)安置在润滑剂腔72的一端内以防止润滑剂腔72与支持臂52的外部之间的非期望流体连通。润滑剂盖可包括柔性、弹性隔膜(未图示)，其界定润滑剂腔72的上部分并且可操作以膨胀以提供压力补偿至密封的润滑系统。润滑剂通道74延伸穿过支持臂52，使得润滑剂腔72与滚珠保持通道66流体连通。滚珠保持通道66提供与旋转切削组件54的内腔58和安置在轴颈56外部与腔58的内部之间的轴承系统之间的流体连通。在组装钻头50时，润滑剂通道74、润滑剂腔72和滚珠保持通道66中的可用空间和腔58的内表面与轴颈56的外表面之间的任何可用空间穿过每个支撑臂52中的开口(未图示)填充润滑剂。在润滑剂填充后随后當封开口。
[0030]钻头50外的外部流体的压力可通过隔膜传输至润滑剂腔72中所含的润滑剂。隔膜的挠曲使润滑剂维持大致等于钻头50外的外部流体的压力的压力。这种压力被传输穿过润滑剂通道74、滚珠保持通道66和内腔58以使密封元件76的向内面暴露于大致等于外部流体的压力的压力。更具体地，密封元件76定位在腔58内的密封件保持槽78内以建立腔58与轴颈56之间的流体阻隔件。密封元件76可为ο形环密封件、d形密封件、t形密封件、V形密封件、扁平密封件、唇形密封件或类似密封件和其等效物，其适于在腔58与轴颈56之间建立所需流体阻隔件。如图示，旋转切削组件54包括多个切削元件80。
[0031]在钻井操作期间，钻头50和其组成部件经受严苛的操作条件，包括高单位负载、重复冲击负载和高收缩压力，其可导致接触表面的磨损或其它劣化。为了防止轴颈56尤其在轴颈轴承82的负载侧上的这种磨损，两个独立硬质合金垫84、86绕轴颈轴承82的一部分，包括绕轴颈轴承82的负载侧周向延伸。硬质合金焊垫84、86之间设置有间隙，该间隙被示出为径向减小槽88 ο此外，在本公开的钻头的特定实施方案中，旋转切削组件54包括腔58内的周向延伸槽90，其定位为邻近间隙88且可操作以建立非接触表面。
[0032]图3A至图3C是在将独立硬质合金焊垫添加至其上之前的本公开的钻头中使用的轴颈轴承100的各种视图。轴颈轴承100包括径向减小凹腔102，其定位在轴颈轴承100的负载侧上，如图3C中最佳所见。在图示的实施方案中，径向减小凹腔102绕轴颈轴承100的负载侧周向延伸达大约120度。此外，如图示，径向减小凹腔102具有弧形表面。定位在轴颈轴承100的非负载部分上的径向减小凹腔102上方的是一个或更多个润滑剂储器104，仅一个在图3C中可见。润滑剂储器104经由润滑剂通道108与滚珠保持通道106流体连通，仅其末端在图3B和图3C中可见。
[0033]额外参考图4A至图4C，其间设置有间隙114的两个独立硬质合金焊垫110、112已被定位在轴颈轴承100的径向减小凹腔102中。轴颈轴承100的基础材料可为钢，诸如包括4715钢的低合金碳钢。同样地，相关旋转切削组件(见图2)的基础材料可为钢，诸如低合金碳钢，包括4715钢，其具有在其腔的内部上的银表面涂层。在钻井操作期间，由于高单位负载、重复冲击负载和高收缩压力，轴颈轴承100和旋转切削组件的接触表面的磨损或其它劣化可能发生。为了防止这种磨损，其间设置有间隙114的两个独立硬质合金焊垫110、112已被定位在轴颈轴承100的径向减小凹腔102中。硬质合金焊垫110、112可由针对耐磨性设计的钢合金形成，诸如钴合金、铬合金、镍合金或其组合以及包括诸如铁、铝、硼、碳、锰、钼、磷、硫、硅、钛或其组合的其它合金元素的这类钢合金，包括被称作司太莱合金的一类钢合金，诸如司太莱190。硬质合金垫110、112可使用堆焊金属加工工艺施放至径向减小凹腔102中，其中使用弧焊工艺(包括例如气体金属弧焊(GMAW)工艺，诸如气体钨弧焊(GTAW)工艺或钨惰性气体(TIG)焊接工艺)将硬质合金垫110、112施放至轴颈轴承100的基础金属。
[0034]通过例如首先将硬质合金垫110施放至径向减小凹腔102中，且其次将硬质合金垫112施放至径向减小凹腔102中，而将硬质合金垫110、112独立于彼此施放至径向减小凹腔102中。在这个工艺中，通过控制焊接工艺在硬质合金垫110与112之间自然形成间隙114。这种方法具有减小轴颈轴承100的基础金属上以及先前施放的硬质合金上的热效应，因为每个焊段的长度相对较短，前提是焊接在轴颈轴承100的轴向方向上应用。在硬质合金垫110、112已被施放至径向减小凹腔102中后，可例如使用铣削工艺加工硬质合金垫110、112的邻近间隙114的边缘，以清理间隙114及在硬质合金焊垫110、112上形成弧形边角。这个清理过程也可包括形成径向减小槽116，其延伸至轴颈轴承100的基础金属中。
[0035]替代地，可将硬质合金垫110、112—起施放至径向减小凹腔102中，其中单一焊接工艺用于施放形成硬质合金垫110和硬质合金垫112的硬质合金。在这个工艺中，随后使用例如铣削工艺形成间隙114，其也可用于形成径向减小槽116至轴颈轴承100的基础金属中。在已铣削出间隙114后，硬质合金焊垫110和硬质合金焊垫112独立于彼此。不管所选择的制造技术，使其间设置有间隙114的独立硬质合金焊垫110、112能够防止后续热处理工艺和在钻井操作中使用期间的热相关开裂或其它劣化。一旦硬质合金垫110、112已被施放至径向减小凹腔102中，轴颈轴承100的外表面，包括硬质合金焊垫110、112可使用例如车削工艺加工以形成光滑外表面。
[0036]图5A至图5C是轴颈轴承150的各种视图。轴颈轴承150包括定位在轴颈轴承150的负载侧上的径向减小凹腔152，如图5C中最佳所见。在图示的实施方案中，径向减小凹腔152绕轴颈轴承150的负载侧周向延伸达大约120度。定位在轴颈轴承150的非负载部分上的径向减小凹腔152上方的是一个或更多个润滑剂储器154，仅一个在图5C中可见。润滑剂储器154经由润滑剂通道158与滚珠保持通道156流体连通，仅其末端在图5B和图5C中可见。其间设置有间隙164的两个独立硬质合金焊垫160、162已被定位在轴颈轴承150的径向减小凹腔152中。硬质合金焊垫160、162可按上文描述的方式或其它适当方式施放至径向减小凹腔152。在图示的实施方案中，一旦硬质合金焊垫160、162已被施放至径向减小凹腔152，就可加工径向减小槽166至轴颈轴承150中，其周向延伸超出径向减小凹腔152，且在这种情况下，绕轴颈轴承150延伸360度。如图示，径向减小槽166与润滑剂储器154相交，由此变为润滑剂通道以协助将润滑剂分配至硬质合金焊垫160、162的接触表面。
[0037]即使图3至图5已示出并且描述具有单个径向减小凹腔的轴颈轴承，本领域技术人员仍应了解具有大于I的其它数量的凹腔的轴颈轴承是可能的并且被视为在本公开的范围内。例如，如在图6中最佳所见，轴颈轴承200包括定位在轴颈轴承200的负载侧上的两个径向减小凹腔202、204。在图示的实施方案中，径向减小凹腔202、204各绕轴颈轴承200的负载侧周向延伸达大约120度。硬质合金焊垫206定位在轴颈轴承200的径向减小凹腔202中且硬质合金焊垫208定位在轴颈轴承200的径向减小凹腔204中。硬质合金焊垫206、208可按上文描述的方式或其它适当方式施放至径向减小凹腔202、204。在图示的实施方案中，硬质合金焊垫206、208之间设置有间隙210，其由轴颈轴承200的基础材料形成。以此方式，两个独立径向减小凹腔202、204用于形成两个独立硬质合金焊垫206、208。在本实施方案中，形成间隙210的轴颈轴承200的基础材料可与硬质合金焊垫206、208共用相同外直径。为了确保形成间隙210的轴颈轴承200的基础材料是非接触表面，轴颈轴承200应结合具有邻近间隙210的周向延伸槽的旋转切削组件一起使用，诸如上文参考图2中的旋转切削组件54和周向延伸槽90描述。替代地或此外，形成间隙210的轴颈轴承200的基础材料应被加工来形成足以与相关旋转切削组件建立非接触的径向缩减，诸如大约0.005英寸与大约0.050英寸之间的径向缩减。
[0038]即使图3至图6已示出并且描述具有两个独立硬质合金焊垫的轴颈轴承，本领域技术人员仍应了解具有大于2的其它数量的独立硬质合金焊垫的轴颈轴承是可能的并且被视为在本公开的范围内。例如，如在图7中最佳所见，轴颈轴承250包括定位在轴颈轴承250的负载侧上的径向减小凹腔252。在图示的实施方案中，径向减小凹腔252绕轴颈轴承200的负载侧周向延伸达大约120度。三个独立硬质合金垫254、256、258定位在轴颈轴承250的径向减小凹腔252中。硬质合金焊垫254、256、258可按上文描述的方式或其它适当方式施放至径向减小凹腔252。在图示的实施方案中，硬质合金焊垫254、256之间设置有间隙260，且硬质合金焊垫256、258之间设置有间隙262。
[0039]即使图3至图7已示出并且描述具有相邻硬质合金焊垫之间的周向延伸间隙的轴颈轴承，本领域技术人员仍应了解带具有其它构造的相邻硬质合金焊垫之间的间隙的轴颈轴承是可能的并且被视为在本公开的范围内。例如，如在图8中最佳所见，轴颈轴承300包括定位在轴颈轴承300的负载侧上的径向减小凹腔302。在图示的实施方案中，径向减小凹腔302绕轴颈轴承300的负载侧周向延伸达大约120度。四个独立硬质合金焊垫304、306、308、310定位在轴颈轴承300的径向减小凹腔302中。硬质合金焊垫304、306、308、310可按上文描述的方式或其它适当方式施放至径向减小凹腔302。在图示的实施方案中，硬质合金焊垫304、306之间设置有垂直间隙312，硬质合金焊垫306、308之间设置有垂直间隙314，且硬质合金焊垫308、310之间设置有垂直间隙316。
[0040]作为另一个实例，如在图9中最佳所见，轴颈轴承350包括定位在轴颈轴承350的负载侧上的径向减小凹腔352。在图示的实施方案中，径向减小凹腔352绕轴颈轴承350的负载侧周向延伸达大约120度。五个独立硬质合金焊垫354、356、358、360、362定位在轴颈轴承350的径向减小凹腔352中。硬质合金焊垫354、356、358、360、362可按上文描述的方式或其它适当方式施放至径向减小凹腔352。在图示的实施方案中，硬质合金焊垫354、356之间设置有对角线间隙364，硬质合金焊垫356、358之间设置有对角线间隙366，硬质合金焊垫358、360之间设置有对角线间隙368，且硬质合金焊垫360、362之间设置有对角线间隙370。
[0041]即使图3至图8已示出并且描述具有均匀大小的独立硬质合金焊垫的轴颈轴承，本领域技术人员仍应了解具有不同大小的独立硬质合金焊垫的轴颈轴承是可能的并且被视为在本公开的范围内。例如，如在图10中最佳所见，轴颈轴承400包括定位在轴颈轴承400的负载侧上的径向减小凹腔402。在图示的实施方案中，径向减小凹腔402绕轴颈轴承400的负载侧周向延伸达大约120度。两个独立硬质合金焊垫404、406定位在轴颈轴承400的径向减小凹腔402中。硬质合金焊垫404、406可按上文描述的方式或其它适当方式施放至径向减小凹腔402。在图示的实施方案中，硬质合金焊垫404、406之间设置有间隙408。如图示，硬质合金焊垫404比标准焊垫406大。
[0042]即使图3至图10已示出并且描述具有带特定周向长度的径向减小凹腔的轴颈轴承，本领域技术人员仍应了解具有大于和小于120度的其它周向长度的径向减小凹腔的轴颈轴承是可行的并且被视为在本公开的范围内。例如，如在图11中最佳所见，轴颈轴承450包括绕轴颈轴承450的周向延伸360度的径向减小区域452。两个独立硬质合金焊垫454、456定位在轴颈轴承450的径向减区域452中。硬质合金焊垫454、456可按上文描述的方式或其它适当方式施放至径向减小区域452。在图示的实施方案中，硬质合金焊垫454、456之间设置有间隙458，其绕轴颈轴承450的周向延伸360度。
[0043]参考图12，轴颈轴承500包括定位在轴颈轴承500的负载侧上的径向减小凹腔502。在图示的实施方案中，径向减小凹腔502绕轴颈轴承500的负载侧周向延伸达大约120度。两个独立硬质合金焊垫504、506定位在轴颈轴承500的径向减小凹腔502中。硬质合金焊垫504、506可按上文描述的方式或其它适当方式施放至径向减小凹腔502。在图示的实施方案中，硬质合金焊垫504、506之间设置有间隙508。在图示的实施方案中，一旦硬质合金焊垫504、506已被施放至径向减小凹腔502，可加工径向减小槽510至轴颈轴承500中，其周向延伸超出径向减小凹腔502，且在这种情况下，绕轴颈轴承500延伸360度，使得径向减小槽510与润滑剂储器相交，由此变为润滑剂通道来协助将润滑剂分配至硬质合金焊垫504、506的接触表面。为了进一步协助将润滑剂分配至硬质合金焊垫504、506的接触表面，润滑剂分配网络512已被加工至硬质合金焊垫504、506的表面中。如图示，润滑剂分配网络512由多个通道形成，所述通道从径向减小槽510轴向延伸，但仅径向延伸穿过硬质合金焊垫504、506的厚度的一部分。本领域技术人员将了解具有其它构造和径向深度的润滑剂分配网络是可能的并且被视为在本公开的范围内。
[0044]即使图5和图12已示出并且描述具有与具有特定周向长度的润滑剂储器相交的径向减小槽的轴颈轴承，本领域技术人员仍应了解具有与具有其它周向长度的润滑剂储器相交的径向减小槽的轴颈轴承是可能的并且被视为在本公开的范围内。例如，如在图13中最佳所见，轴颈轴承550包括定位在轴颈轴承550的负载侧上的径向减小凹腔552。在图示的实施方案中，径向减小凹腔552绕轴颈轴承550的负载侧周向延伸达大约120度。两个独立硬质合金焊垫554、556定位在轴颈轴承550的径向减小凹腔552中。硬质合金焊垫554、556可按上文描述的方式或其它适当方式施放至径向减小凹腔552。在图示的实施方案中，硬质合金焊垫554、556之间设置有间隙558。径向减小槽560可被加工至轴颈轴承550中，其从径向减小凹腔552的单个边缘周向延伸至润滑剂储器(不可见)，由此提供润滑剂通道来协助将润滑剂分配至硬质合金焊垫554、556的接触表面。
[0045]本领域技术人员应了解本文中描述的说明性实施方案不旨在以限制意义解释。本领域技术人员在参考本公开时将了解说明性实施方案的各种修改和组合以及其它实施方案。因此，随附权利要求旨在涵盖任意这些修改或实施方案。
【主权项】
1.一种钻头，其包括: 钻头体，其用于耦接至钻柱的下端，所述钻头体包括具有向内延伸的轴颈的至少一个支撑臂，所述轴颈轴承具有至少一个径向减小凹腔，所述至少一个径向减小凹腔至少部分绕包括所述轴颈轴承的负载侧的所述轴颈轴承周向延伸； 至少一个旋转切削组件，其可旋转地安装至所述轴颈； 多个切削元件，其安置在所述至少一个旋转切削组件上;和 至少两个独立硬质合金垫，其定位在所述至少一个径向减小凹腔内，所述硬质合金垫之间设置有间隙。2.根据权利要求1所述的钻头，其中所述硬质合金垫进一步包括硬质合金焊垫。3.根据权利要求1所述的钻头，其中所述间隙进一步包括所述轴颈轴承的基础金属段。4.根据权利要求3所述的钻头，其中所述旋转切削组件的内表面进一步包括邻近所述基础金属间隙定位的周向延伸槽，用以防止所述基础金属间隙与所述旋转切削组件的所述内表面之间的接触。5.根据权利要求1所述的钻头，其中所述间隙进一步包括安置在所述硬质合金垫之间的径向减小槽。6.根据权利要求5所述的钻头，其中所述径向减小槽进一步包括周向延伸径向减小槽。7.根据权利要求6所述的钻头，其中所述周向延伸径向减小槽周向延伸超出所述径向减小凹腔。8.根据权利要求5所述的钻头，其中所述轴颈轴承进一步包括润滑脂储器，且其中所述径向减小槽与所述润滑脂储器流体连通。9.根据权利要求1所述的钻头，其中所述至少一个径向减小凹腔和所述硬质合金垫绕所述轴颈轴承周向延伸360度。10.根据权利要求1所述的钻头，其进一步包括定位在所述至少一个径向减小凹腔内的至少三个独立硬质合金垫。11.一种钻头，其包括: 钻头体，其用于耦接至钻柱的下端，所述钻头体包括具有向内延伸轴颈的至少一个支撑臂，其中轴颈轴承具有润滑脂储器和至少部分绕包括所述轴颈轴承的负载侧的所述轴颈轴承周向延伸的至少一个径向减小凹腔； 至少一个旋转切削组件，其可旋转地安装至所述轴颈； 多个切削元件，其安置在所述至少一个旋转切削组件上;和 至少两个独立硬质合金焊垫，其定位在所述至少一个径向减小凹腔内，所述硬质合金焊垫具有安置其间且与所述润滑脂储器流体连通的周向延伸径向减小槽。12.根据权利要求11所述的钻头，其中所述周向延伸径向减小槽周向延伸超出所述径向减小凹腔。13.根据权利要求11所述的钻头，其中所述至少一个径向减小凹腔和所述硬质合金焊垫绕所述轴颈轴承周向延伸360度。14.根据权利要求11所述的钻头，其进一步包括定位在所述至少一个径向减小凹腔内的至少三个独立硬质合金焊垫。15.—种生产用于钻头的轴颈轴承的方法，其包括: 形成至少一个径向减小凹腔，其至少部分绕包括所述轴颈轴承的负载侧的所述轴颈轴承周向延伸;和 将至少两个独立硬质合金垫定位在所述至少一个径向减小凹腔内，使所述至少两个独立硬质合金垫之间设置有间隙。16.根据权利要求15所述的方法，其中将至少两个独立硬质合金垫定位在所述至少一个径向减小凹腔内，使所述至少两个独立硬质合金垫之间设置有间隙进一步包括将第一硬质合金垫施放在所述至少一个径向减小凹腔内和将第二硬质合金垫施放在所述至少一个径向减小凹腔内，同时将所述轴颈轴承的基础金属段维持在所述第一硬质合金垫与所述第二硬质合金垫之间。17.根据权利要求15所述的方法，其中将至少两个独立硬质合金垫定位在所述至少一个径向减小凹腔内，使所述至少两个独立硬质合金垫之间设置有间隙进一步包括在所述至少两个硬质合金垫之间形成径向减小槽。18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述至少两个硬质合金垫之间形成所述径向减小槽进一步包括在所述至少两个硬质合金垫之间形成周向延伸径向减小槽。19.根据权利要求18所述的方法，其中在所述至少两个硬质合金垫之间形成所述周向延伸径向减小槽包括使所述周向延伸径向减小槽周向延伸超出所述径向减小凹腔。20.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括在所述径向减小槽与所述轴颈轴承的润滑脂储器之间形成流体连通路径。
【文档编号】E21B10/22GK105849353SQ201380080928
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2013年12月13日
【发明人】M·E·威廉姆斯, M·B·克劳福德, J·S·伯德, Y·H·李
【申请人】哈利伯顿能源服务公司