[发明专利]具有聚晶金刚石复合嵌入物的扩孔器

说明书

技术领域

本申请主要涉及钻井方法和用于岩心钻探的设备。具体地，本发明涉及一种在扩孔器和其它岩心钻探装置中使用聚晶金刚石复合片的方法和装置。

背景技术

目前许多钻井工艺为公知并被使用。钻探是钻井工艺的一种，其通常包括从地表以下取回所需材料的样品。在钻探所使用的一些工艺中，开放的钻头与用于取回所需样品的岩心筒的底边或边缘相连接。然后岩心筒与钻柱连接，钻柱为一系列相连接的钻杆，随着岩心筒向所需的地下地层更深地移动，钻杆被一部分接着一部分的安装起来。岩心筒被转动、推动和/或振动进入到上述地层中，以取得所需材料的样品(通常被称为岩心样品)。一旦获得所述岩心样品，含有该岩心样品的岩心筒通过拆除(或取出)岩心筒被取回。然后从岩心筒中取走岩心样品。

扩孔器有时在钻柱中使用，以保持所需的钻孔直径并从钻孔壁除去松散或不均匀的材料。扩孔器有时也用于保持钻孔中钻柱的直线排列，因为扩孔器具有与钻孔内径相似的外径，而钻柱的直径通常比钻孔小。通常使用钢管制造扩孔器，该钢管可与钻柱同一线安装。所述钢管可具有围绕该钢管延伸的研磨垫或研磨环，从而实现所需的钻柱稳定性，和/或保持钻孔的直径。

从钻孔的顶部至其底部保持一致的直径，和对钻孔壁与钻柱之间清理，有助于钻柱的取出和更换，并为钻孔切屑的清理留出了空间。因此，扩孔器确保了钻孔不会压在钻柱上，如果压在钻柱上，将需要额外的动力使与钻孔相当大部分的表面接触的钻柱转动。在保持钻柱的侧向支撑和降低转动和推进钻柱所需的能量的同时，扩孔器还可以使与钻孔壁摩擦接触的钻柱的表面积最小化。在一些应用中，为了维修或更换新的扩孔器，破损或磨损的扩孔器需要取出整根钻柱。

发明内容

本申请记载了在岩心钻探中使用的扩孔器、锁紧联接器和适配联接器中使用聚晶金刚石复合片(PDC)嵌入物的方法和装置。扩孔器、锁紧联接器和适配联接器在此有时被统称为“扩孔器”。所述扩孔器可以包括一个或多个PDC嵌入物，这些嵌入物以围绕圆柱形本体的方式安装。所述扩孔器可用于岩心样品钻取，并且可以为了便于实现特定的目的，而选取和/或安装所述PDC嵌入物。例如，可以为了在钻芯样品钻取操作时稳定钻柱，而选择扩孔器上的嵌入物并将其安装在扩孔器上，从而降低钻柱的偏移，并保持钻孔从顶至底的固定直径而不扩大钻孔。类似地，可使用直径比钻孔更大的扩孔器来扩大钻孔。除在扩孔器上使用PDC嵌入物之外，它们还可用于锁紧联接器和适配联接器，以降低它们的偏移，稳定钻柱，并保持钻孔从顶至底的固定直径。

所述PDC嵌入物可包括在碳化钨基体上的聚晶金刚石层。所述PDC嵌入物可从扩孔器上被选择性的拆除，从而允许根据需要更换磨损或破坏的PDC嵌入物。类似的，其它类型的嵌入物可以与PDC嵌入物结合使用，从而减小或增大摩擦力，实现所需的切削参数，保持所需的孔径，保持钻柱的线性等。当土地状况为较低磨蚀性时，PDC嵌入物可由类似几何形状的碳化钨块补充或代替，以降低成本。可将所述PDC嵌入物以特定的方式安装到沿扩孔器本体的位置上，从而使所需的效果最大化。根据特定的需求，还可将所述PDC嵌入物生产为各种不同的形状，例如平面，圆形，穹顶形，尖形，凿子形(chiseled)，方形，长方形等，从而使具有PDC嵌入物的扩孔器与传统扩孔器相比适应性更强。所述PDC复合片也可被形成为与扩孔器杆身轮廓相配合的形状。

与具有许多研磨垫和圈的传统扩孔器相比，所述具有PDC嵌入物的扩孔器的制造更容易。此外，代替了环或垫已破坏或磨损的扩孔器的废弃，通过更换PDC嵌入物可使具有PDC嵌入物的扩孔器得以再利用。

本发明实施例的其它特征和优点通过之后的记载说明，部分通过所述记载将显而易见，或可通过实施这些实施例而被认识到。通过所附属权利要求书中特别指出的装置和组合，可以认识和获得这些实施例的特征和优点。通过下述记载和所附属权利要求书，这些和其它特征将更加充分显现，或者可通过之后记载的这些实施例的实施而被认识到。

附图说明

为了进一步阐明本发明的上述及其它方面，参照附图公开中的具体实施方式，对本发明进行了更具体的描述。值得注意的是这些附图公开了本发明的仅仅一些实施例的方面，因此不能被认为是对其范围的限定。通过结合使用附图，将具体详细的记载和解释了本发明实施方式，它们为：

图1是揭示一个具有PDC嵌入物的扩孔器实施例的各方面的透视图；

图2A是揭示一个PDC嵌入物实施例的各方面的截面图；

图2B是揭示一个PDC嵌入物实施例的各方面的截面图；

图2C是揭示一个PDC嵌入物实施例的各方面的截面图；