用于超挖最佳化和振动减少的具有选择的可变间距的防追踪地钻头

摘要

构造了一种具有可旋转的刀具的地钻头，其用于在地上形成钻孔。切割元件的至少一个环形排被最佳化，以产生岩石的超挖且消除追踪，其中所选的间距具有数学上确定的对，以及对于此环形排，所选的间距及其对间的绝对差超过最大和最小间距之间的差的10％。此外，切割元件沿预选择的母线布置，自所述母线的偏离不到所述切割元件所在的环形排的最大间距的一半。与用于油、气和爆破孔钻井的传统牙轮钻头相比，本发明消除了追踪，且降低了有害的轴向共振频率震动，同时降低了切割元件包括碳化钨插入件的总数，且同时增加了所钻探的进尺、钻探速度和耐久性。

主权项

1.一种地钻头，其包括：钻头主体，所述钻头主体具有中心旋转轴线；至少一个刀具，其可旋转地安装在所述钻头主体上，所述刀具具有中心轴线；多个切割元件，每一切割元件具有中心线，所述切割元件以大体环形排布置在所述刀具上；至少一个环形排，其包括若干间距，所述间距包括最大间距和最小间距，其中间距定义为对于沿环形排的相邻切割元件，在刀具表面上环形排曲线和中心线的相交点间，环形排中的弧长，或间距定义为对于每一环形排，相邻切割元件轴线间的角度；多个母线，每一母线定义为所述刀具的表面上的几何轨迹，在当包括所述刀具的所述中心轴线的平面与至少一个所选的切割元件的所述中心线和所述刀具的几何表面相交叉时形成；不同环形排上的切割元件沿所述母线排列，自所述母线的偏差不到所述切割元件所在的所述环形排的所选的最大间距的一半，通过在钻探期间，以与刀具旋转方向相反的方向沿所述环形排自所选起始间距的中点测量弧，来确定所配对的间距，所述弧等于所述环形排的长度乘以Kv的小数部分，为L＝2*π*r*KvD，其中，L表示所述弧的长度；r表示所述环形排的半径；2*π*r表示所述环形排的长度；Kv表示R除以r的比，其中R为垂直于钻头的轴线所测量的；KvD表示Kv的小数部分，对于所述排，至少20％的间距具有数学地确定的对，以及对于此环形排，所述间距和其对之间的绝对值差大于所述最大间距和所述最小间距间的绝对值差的10％。