[发明专利]用于钻地工具的切削元件、包括这种切削元件的钻地工具及其相关方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年9月16日提交的、发明名称为用于钻地工具的切削元件、包括这种切削元件的钻地工具及其相关方法的美国临时专利申请序列号61/535,766的优先权，该专利申请的公开内容整体在此引入作为参考。

技术领域

本发明的实施例涉及钻地工具、用于这种钻地工具的切削元件及其相关方法。

背景技术

井眼形成在地下地层中，用于各种目的，包括例如从地下地层开采石油和天然气，从地下地层开采地热。可利用钻头（例如回转式钻地钻头）在地下地层中形成井眼。不同类型的回转式钻地钻头在本领域都是已知的，包括：例如固定切削刃钻头（在本领域通常也称为刮刀钻头）、滚动切削刃钻头（在本领域通常也称为牙轮钻头）、孕镶金刚石钻头和混合式钻头（其可以包括例如固定切削刃和滚动切削刃）。钻头旋转而进入到地下地层中。随着钻头旋转，其切削刃或研磨结构切削、压碎、剪切、和/或研磨掉地层材料，以形成井眼。由钻头钻出的井眼的直径可以由设置在钻头的最大外径处的切削结构限定。

钻头直接或间接地耦合于本领域称为钻柱的一端，所述钻柱包括首尾相连的一系列细长管状区段，所述钻柱从地层的地表延伸到井眼中。通常，各种工具和部件（包括钻头）可以在正在正被钻制的井眼的底部在钻柱的远端耦合在一起。工具和部件的这种组合在本领域被称为底部钻具组合（BHA）。

通过从地层的地表旋转钻柱，可以使钻头在井眼内旋转，或者通过使钻头耦合于井下马达使钻头旋转，所述井下马达也耦合于钻柱，并紧邻井眼的底部设置。井下马达可以包括例如具有安装钻头的轴的液压姆瓦诺（Moineau）型马达，通过泵送流体（例如钻进泥浆或流体），可使液压姆瓦诺型马达旋转，所述泵送流体从地层地表向下穿过钻柱中心、液压马达，从钻头的喷嘴流出，然后穿过钻柱外表面与井眼内的地层暴露表面之间的环空返回至地层表面。

发明内容

在有些实施例中，一种用于钻地工具的切削元件可包括位于基体上的超耐磨台和位于超耐磨台的切削面上的至少一个大体上平的凹进表面。

在进一步的实施例中，一种钻地工具，其可包括至少一个切削元件。所述至少一个切削元件可包括：在其切削面上具有凹进表面的超耐磨台和在位于超耐磨台与基体之间的交接面处的基体上的形状特征，所述形状特征对应于超耐磨台的切削面上的凹进表面。

在另外的实施例中，一种钻地工具，其可包括至少一个切削元件。所述至少一个切削元件包括位于基体上的超耐磨台和在超耐磨台的切削面上的至少一个大体上平的凹进表面。

在另外的其它实施例中，一种钻地工具，其可包括至少一个切削元件。所述至少一个切削元件可包括：位于基体上的超耐磨台；和在超耐磨台的切削面上的多个非平的凹进表面。

在其它实施例中，一种钻地工具，其可包括至少一个刮刀和多个切削元件。所述多个切削元件中的每个切削元件可包括：位于基体上的超耐磨台；和在超耐磨台的切削面上的至少一个凹进表面。所述多个切削元件中的至少一个切削元件固定于所述至少一个刮刀的锥形区域、鼻形区域、台肩区域和保径（gage）区域中的一个或更多个上。

附图说明

虽然说明书最后附有特别指出并清楚地要求保护被认为是本发明的实施例的权利要求书，但是，在结合附图阅读时，从本发明的实施例的下列描述中可以容易地确定本发明的各种特征和优点。

图1是依照本发明的一实施例的包括切削元件的钻地钻头的透视图。

图2是依照本发明的一实施例的具有在切削面上的凹进表面的切削元件的局部剖开侧视图。

图3是图2切削元件的透视图。

图4是依照本发明的一实施例的包括大体上圆形的凹进表面的切削元件的透视图。

图5是图4中所示的切削元件的平面图。

图6是依照本发明的一实施例的包括大体上正方形的凹进表面的切削元件的平面图。

图7是依照本发明的一实施例的包括具有大体上正方形且具有中心岛状物或突起的凹进表面的切削元件的平面图。

图8是依照本发明的一实施例的包括大体上五角形的凹进表面的切削元件的平面图。

图9是依照本发明的一实施例的包括具有大体上五角形且具有中心岛状物或突起的凹进表面的切削元件的平面图。

图10是依照本发明的一实施例的包括大体上勒洛（Reuleaux）多边形的凹进表面的切削元件的平面图。