[發(fā)明專利]鉆地工具和形成這樣的鉆地工具的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280021856.6
• 申請(qǐng)日: 2012-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN103502556A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·加維亞;N·J·萊昂斯;J·M·比倫;D·E·斯科特;R·C·佩斯西爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貝克休斯公司
• 主分類號(hào): E21B10/43
• 分類號(hào): E21B10/43;E21B10/567
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 趙培訓(xùn)

優(yōu)先權(quán)

本申請(qǐng)要求在2011年5月5日提交的題目為“鉆地工具和形成這樣的鉆地工具的方法”的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)13/101,840的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)的主題涉及Lyons等人在2010年6月3日提交的美國申請(qǐng)序列號(hào)12/793,39的主題以及Lyons等人在2011年2月7日提交的美國申請(qǐng)序列號(hào)13/022,288的主題。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的實(shí)施例總體涉及鉆地工具和形成鉆地工具的方法。具體地，本公開的實(shí)施例涉及一種鉆地工具，所述鉆地工具具有附接到至少一個(gè)刮刀的僅僅剪切切削元件和附接到至少另一個(gè)刮刀的僅僅鑿?fù)谇邢髟?/p>

背景技術(shù)

用于在地下地層中形成井眼的鉆地工具可以包括固定到本體的多個(gè)切削元件。例如，固定切削件式鉆地旋轉(zhuǎn)鉆頭（也稱作“刮刀鉆頭”）包括多個(gè)切削元件，所述多個(gè)切削元件固定地附接到鉆頭的鉆頭本體并且通常位于形成在刮刀中的凹入部中和鉆頭本體的其它外部部分中。牙輪地鉆鉆頭包括附接到位于支腿上的牙輪軸的多個(gè)牙輪，所述支腿從鉆頭本體垂下來。牙輪可以包括銑制或者用其它方式形成在牙輪上的切削元件（有時(shí)稱作“齒”），所述切削元件可以包括位于切削元件的外表面上的表面硬化層，或者牙輪可以包括附接到牙輪的切削元件（有時(shí)稱作“嵌件”），所述切削元件通常位于形成在牙輪中的凹入部中。

用于這種鉆地工具中的切削元件通常包括聚晶金剛石切削件（通常稱作“PDC”），所述聚晶金剛石切削件是包括聚晶金剛石（PCD）材料的切削元件。通過下述方式來形成聚晶金剛石切削元件：在存在催化劑（諸如，鈷、鐵、鎳、或合金以及它們的混合物）的情況下，在高溫和高壓條件下將相對(duì)小的金剛石晶?；蛘呔w燒結(jié)并且結(jié)合在一起而在切削元件基底上形成聚晶金剛石材料層。這些工藝通常被稱作高溫/高壓（或者“HTHP工藝”）工藝。切削元件基底可以包括金屬陶瓷材料（即，金屬陶瓷復(fù)合材料），其在金屬基底（諸如，鈷鎢硬質(zhì)合金）中包括多個(gè)硬質(zhì)材料顆粒。在這些情況下，在由金剛石晶?；蛘呔w燒結(jié)并且經(jīng)催化而形成金剛石臺(tái)面期間，切削元件基底中的催化劑材料可以被吸入到金剛石晶?；蛘呔w中。在其它方法中，在HTHP工藝中，在將晶?；蛘呔w燒結(jié)在一起之前，可以將粉末狀催化劑材料與金剛石晶?；蛘呔w相混合。

切削元件的工作表面（有時(shí)稱作切削面）可以具有各種形狀，諸如平面形、半球形、圓錐形和鑿形。傳統(tǒng)地，具有平面形工作表面的切削元件可以利用剪切切削機(jī)理來移除下方地層。相比之下，具有圓頂形、圓錐形和鑿形的工作表面的切削元件傳統(tǒng)地利用壓碎和鑿?fù)谇邢鳈C(jī)理來移除下方地層。此外，具有犁形工作表面的切削元件傳統(tǒng)地利用犁耕切削機(jī)理來移除地下地層。

已經(jīng)提出了應(yīng)用剪切切削元件、鑿?fù)谇邢髟?或犁耕切削元件的組合的多種地鉆鉆頭。如在Hall等人的在2008年7月24日公開的美國申請(qǐng)公報(bào)No.2008/0173482中公開的那樣，固定切削件式鉆頭上的刮刀可以包括：剪切切削元件，所述剪切切削元件位于鉆頭的至少肩部區(qū)域中；和具有帶尖的幾何形狀的切削元件，所述切削元件位于鉆頭的牙輪和前端區(qū)域中。另外，Hall公開了一種固定切削件式的鉆頭，其排他性地具有的切削元件帶有附接到其刮刀的尖幾何形狀。Lyons等人的在2010年6月3日提交的美國申請(qǐng)序列號(hào)12/793,396公開了剪切切削元件和鑿?fù)谇邢髟梢栽诙鄠€(gè)區(qū)域（例如，牙輪區(qū)域、前端區(qū)域和肩部區(qū)域）中相互毗鄰地布置在固定切削件式鉆頭的共用刮刀上。Lyons等人的在2011年2月7日提交的美國申請(qǐng)序列號(hào)13/022288公開了鑿?fù)谇邢髟梢圆贾贸稍诠潭ㄇ邢骷姐@頭的共用刮刀上的旋轉(zhuǎn)跟隨剪切切削元件（本領(lǐng)域中稱為備用切削元件構(gòu)造）。Christensen,Inc.的在1982年5月12日公開的英國申請(qǐng)公報(bào)No.2,086,451公開了一種固定切削件式鉆頭，其在一些刮刀上具有帶有平面切削面的僅僅切削元件以及在其它刮刀上具有擁有小于180°的相互夾角的分開切削面的僅僅切削元件。具有分開切削面的切削元件將犁溝（例如，犁）印刻到正在鉆進(jìn)的地層中。

附圖說明

雖然本說明書是通過關(guān)于本發(fā)明的特別指出并且明確聲明的權(quán)利要求得出的，但是當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從本公開的實(shí)施例的以下描述中，可以更為容易地推斷出本公開的實(shí)施例的各種特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中：

圖1是鉆地工具的透視圖，其中，與剪切切削元件附接的刮刀的數(shù)量大于與鑿?fù)谇邢髟浇拥墓蔚兜臄?shù)量；

圖2描繪了圖1的鉆地工具的端面的平面圖；

圖2A是針對(duì)圖2中示出的端面的替代構(gòu)造的平面圖；