[发明专利]带有用于采集与地钻钻井工具相关的信息的金刚石传感器的刀具

说明书

技术领域

本公开内容通常涉及用于采集信息的装置和方法，该信息与地钻钻头、连接到钻头上的刀具、以及钻探地下地层时使用的其他工具相关。

背景技术

在表征和评估钻头的耐久性、性能和潜在故障时，与钻头以及钻头的某些部件相关的信息是有用的。通常，在使用之后通过检验钻头可获取这种信息。本公开内容能满足如下需求：在使用钻头期间可获取与钻头及相关部件的性能或特性相关的信息。

发明内容

在许多方面，本公开内容提供了一种用于地钻钻井工具的刀具。该刀具可包括切削元件以及至少一个局部嵌入该切削元件中的金刚石晶体。在切削元件正在钻孔时，该金刚石晶体可产生压电信号。

在许多方面，本公开内容提供了一种用于形成刀具的方法，该刀具用于地钻钻井工具。该方法可包括，将至少一个金刚石晶体至少局部地嵌入切削元件中。在切削元件正在钻孔时，该金刚石晶体可产生压电信号。

在许多方面，本公开内容提供了一种用于测定地钻钻井工具的刀具性能的方法。该方法可包括：通过使用嵌入切削元件中的金刚石晶体的压电响应，测定切削元件的属性。

本领域的普通技术人员结合附图思考下面的详细说明时，可明显看出本公开内容的这些特征、优点和替换方面。

附图说明

权利要求书具体提出和清楚请求本公开内容的保护范围，尽管本说明书以上述权利要求书结束，但是，结合附图理解下面公开的描述内容时，可更容易看出本公开内容的优点，附图如下：

图1示出了示例性地钻钻头的截面图；

图2A根据公开的某实施例示出了刀具的等角图；

图2B根据公开的某实施例示出了抛光之前的刀具的截面图；

图2C根据公开的某实施例示出了抛光之后的刀具的截面图；以及，

图3A和3B根据公开的另一实施例示出了具有数据通信系统的刀具。

具体实施方式

文中所示的视图并不是任何具体材料、装置、系统或方法的实际视图，仅是用来描述本公开内容的理想化视图。另外，图中的共同元件具有类似的数字标记。

文中使用的术语“钻头”意为和包括在地层中形成或扩大井眼期间用于钻孔的任何类型钻头或工具，例如包括固定切削刃钻头、旋转钻头、冲击式钻头、取心钻头、偏心钻头、双心钻头、扩眼器、磨机、刮刀钻头、牙轮钻头、混合式钻头以及本领域公知的其他钻头和工具。

文中使用的术语“多晶材料”意为和包括任何一种含有多个晶粒或晶体材料的材料，这些晶粒或晶体材料通过粒间的粘合力直接粘结在一起。材料各颗粒的晶体结构可随机地定位在多晶材料的空间内。

文中使用的术语“聚晶复合片”意为和包括任何一种含有多晶物质的结构，通过将压力施加到（如，压紧）所用的前体材料的过程来形成所述多晶物质。

图1示出了示例性地钻钻头100的截面图。地钻钻头100包括钻头体110。地钻钻头100的钻头体110可由钢形成。可供选择地，钻头体110可由颗粒基复合材料形成。

地钻钻头100可包括多个连接到钻头体110的表面112上的刀具154。通常，固定切削刃钻头的刀具154为盘形或基本上为圆柱形。刀具154包括切削表面155，其位于刀具154的基本上为圆形的端面上。可通过在支撑基底上处理硬的超耐磨材料（如，在高压高温条件下被形成为金刚石台的相互结合的多晶金刚石颗粒）来形成刀具154。传统地，可在高压高温过程中将金刚石台形成在基底上，或在高压高温过程之后将金刚石台粘结到基底上。这类刀具154通常称之为多晶压块多晶复合片或“聚晶金刚石复合片”（PDC）刀具154。刀具154可沿刮刀150布置在凹座156内，凹座156形成在钻头体110的表面112中，支撑物158可从后面支撑刀具，所述支撑物可与钻头体110的顶部114一体形成。刀具154可与钻头体110分开制造，然后固定在于钻头体110的外表面上形成的凹座156内。如果刀具154与钻头体110分开形成，可使用粘结材料（如，粘结剂、黄铜合金等）将刀具154固定到钻头体110上。

钻头体110还可包括翼状部或刮刀150，各刮刀被排屑槽152分开。内部的流体通道（未示出）在钻头体110的表面112和纵向孔140之间伸展，所述纵向孔贯穿钢柄120并穿过钻头体110的局部部分。喷管插入物（未示出）也设置在钻头体110的表面112上，位于内部流体通道内。