[發(fā)明專利]被配置成減輕金剛石臺故障的切割元件、包括這種切割元件的鉆地工具以及相關(guān)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680015014.8
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN107429539B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·A·斯托基;S·G·帕特爾;A·弗洛里斯;K·伊茲賓斯基
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣(GE)貝克休斯有限責(zé)任公司
• 主分類號: E21B3/00
• 分類號: E21B3/00;E21B10/55;E21B10/567
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 張豐豪

本發(fā)明提供一種切割元件，所述切割元件被配置成減輕其前切割面上的剝落。所述切割元件包括：金剛石臺，所述金剛石臺具有限定在其上的所述前切割面；以及至少一個凹部，所述至少一個凹部限定在所述金剛石臺的所述前切割面上。所述至少一個凹部的寬度在25.0μm到650μm的范圍內(nèi)，且其深度在25.0μm到600μm的范圍內(nèi)。本發(fā)明還提供形成切割元件的方法，所述切割元件被配置成減輕其前切割面上的剝落。所述方法包括在金剛石臺的前切割面上形成至少一個凹部，所述至少一個凹部的寬度在25.0μm到650μm的范圍內(nèi)，且其深度在25.0μm到600μm的范圍內(nèi)。本發(fā)明還提供使用切割元件的方法，所述切割元件被配置成減輕其前切割面上的剝落。

優(yōu)先權(quán)主張

本申請要求于2015年3月12日提交的美國臨時專利申請序列號14/656,036“Cutting Elements Configured to Mitigate Diamond Table Failure，Earth-BoringTools Including Such Cutting Elements，and Related Methods”的提交日的權(quán)益。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的實(shí)施例涉及鉆地工具、包括用于這種鉆地工具的金剛石臺的切割元件以及相關(guān)方法。

發(fā)明背景

出于各種目的在地下地層中形成井孔，包括例如從地下地層中提取石油和天然氣以及從地下地層中提取地?zé)?。可以使用例如鉆地旋轉(zhuǎn)鉆頭的鉆頭在地下地層中形成井孔。不同類型的鉆地旋轉(zhuǎn)鉆頭在本領(lǐng)域中是已知的，包括例如固定切割器鉆頭(其在本領(lǐng)域中常常被稱為“刮刀”鉆頭)、滾刀鉆頭(其在本領(lǐng)域中常常被稱為“鑿巖”鉆頭)、孕鑲金剛石鉆頭和混合鉆頭(其可以包括例如固定切割器和滾刀兩者)。鉆頭旋轉(zhuǎn)并前進(jìn)到地下地層中。當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)時，切割器或其研磨結(jié)構(gòu)切割、粉碎、剪切和/或研磨掉地層材料以形成井孔。由鉆頭鉆出的井孔的直徑可以由設(shè)置在鉆頭的最大外徑處的切割結(jié)構(gòu)限定。

鉆頭直接或間接地耦接到本領(lǐng)域中所謂的“鉆柱”的一端，鉆柱包括一系列端到端連接的細(xì)長管狀段，從地層的表面延伸到井孔中。常常，包括鉆頭的各種工具與部件可以在被鉆井孔的底部處的鉆柱遠(yuǎn)端處耦接在一起。工具與部件的此組件在本領(lǐng)域中被稱為“井底鉆具組件”(BHA)。

可以通過使鉆柱從地層的表面旋轉(zhuǎn)而使鉆頭在井孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，或可以通過將鉆頭耦接到井下馬達(dá)來使鉆頭旋轉(zhuǎn)，所述井下馬達(dá)也耦接到鉆柱且靠近井孔底部而設(shè)置。井下馬達(dá)可以包括例如具有安裝有鉆頭的軸的液壓姆瓦諾(Moineau)型馬達(dá)，通過泵送流體(例如鉆井泥漿或流體)從地層表面向下穿過鉆柱中心、液壓馬達(dá)，從鉆頭的噴嘴流出，然后穿過在鉆柱外表面與井孔內(nèi)的地層暴露表面之間的環(huán)形空間返回到地層表面，可以使液壓姆瓦諾型馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。

例如在固定切割器和混合旋轉(zhuǎn)鉆頭以及其它鉆削工具中使用的常規(guī)多晶金剛石復(fù)合(PDC)切割結(jié)構(gòu)中的裂片和裂紋在用這種切割結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆削時是常見的問題。這種切割結(jié)構(gòu)的PDC臺中的剝落可能會大大降低鉆頭和其它鉆削工具的有效性，且常常使PDC臺不能使用，使得包括PDC臺的切割結(jié)構(gòu)必須被完全更換，然后才能在另一次鉆削操作中使用鉆頭或其它鉆削工具。

公開內(nèi)容

本發(fā)明內(nèi)容既不識別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不以任何方式限制所要求保護(hù)的主題的范圍。

本公開的一些實(shí)施例包括切割元件。所述切割元件可以包括：具有前切割面的金剛石臺，所述切割面具有外周邊緣：以及至少一個凹部，所述至少一個凹部限定在所述金剛石臺的所述前切割面上。所述至少一個凹部可以包括側(cè)壁，所述側(cè)壁與所述金剛石臺的所述前切割面相交且延伸到所述金剛石臺內(nèi)的底壁，且其中所述至少一個凹部的側(cè)壁與所述金剛石臺的所述前切割面的最靠近所述前切割面的所述外周邊緣的交點(diǎn)位于距所述金剛石臺的所述前切割面的所述外周邊緣達(dá)0.5mm到4.0mm的距離處，且其中所述至少一個凹部的寬度在25.0μm到650μm的范圍內(nèi)，且其深度在25.0μm到600μm的范圍內(nèi)。