[发明专利]用于钻土工具的切削元件、包括这种切削元件的钻土工具以及相关方法

说明书

优先权声明

本申请要求享受2012年5月22日提交的发明名称为"用于钻土工具的切削元件、包括这种切削元件的钻土工具以及相关方法"的美国专利申请序列号13/477,905的优先权。

技术领域

本发明的实施例涉及钻土工具、用于这种钻土工具的切削元件以及相关方法。

背景技术

在地下地层中形成井眼用于各种目的，包括例如从地下地层开采石油和天然气以及从地下地层开采地热。可以使用钻头(例如回转式钻土钻头)在地下地层中形成井眼。不同类型的回转式钻土钻头在本领域中是公知的，包括例如固定切削刃钻头(其在本领域中通常称为"刮刀"钻头)、滚动刀具钻头(其在本领域中通常称为"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刀具两者)。使钻头旋转并向地下地层中推进。当钻头旋转时，其刀具或者研磨结构切削、压碎、剪切和/或磨损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最大外径上的切削结构限定。

钻头直接或间接联接到本领域中称为"钻柱"的部件的端部上，所述钻柱包括端对端连接的一系列细长管状段，其从地层地表延伸到井眼中。通常可以将包括钻头在内的各种工具和部件一起联接到在被钻进的井眼的底部处的钻柱的远端。工具和部件的这种组件在本领域中称为"底部钻具组合"(BHA)。

通过从地层表面旋转钻柱而可以使钻头在井眼内旋转，或者通过将钻头连接到井下马达而可以使钻头旋转，所述井下马达也联接于钻柱并且领近井眼底部配置。井下马达可以包括例如具有轴的液压Moineau型马达，钻头安装到所述轴上，通过泵送流体(例如钻井泥浆或流体)可以使轴转动，所述流体从地层地表向下穿过钻柱中心、穿过液压马达，从钻头中的喷嘴出来，穿过钻柱外表面与井眼内地层的暴露表面之间的环形空间向上返回到地层地表。

发明内容

在有些实施例中，本公开内容包括一种用于钻土工具的成型切削元件。该切削元件包括基底和配置在基底上的超研磨材料块(a volume of superabrasive material)。超研磨材料块具有非平面前切削面和侧向侧表面。切削元件还包括从前切削面延伸到超研磨材料块中的凹部和从超研磨材料块的前切削面向外延伸的突起两项中的至少一项。

在另外的实施例中，本公开内容包括一种用于钻土工具的切削元件，所述切削元件包括基底和配置在基底上的超研磨材料块。块超研磨材料具有前切削面和侧向侧表面。切削元件还包括从前切削面延伸到超研磨材料块中的凹部和从超研磨材料块的前切削面向外延伸的突起两项中的至少一项。所述凹部和突起两项中的至少一项包括在至少大体上横向于切削元件的中心轴线定向的方向上跨所述前切削面线性延伸的至少一个线性段。

在另外的实施例中，本公开内容包括一种用于钻土工具的切削元件。该切削元件包括基底和配置在基底上的超研磨材料块。超研磨材料块具有前切削面和侧向侧表面。切削元件还包括从前切削面延伸到超研磨材料块中的多个离散的、侧向隔离的凹部和从超研磨材料块的前切削面向外延伸的多个离散的、侧向隔离的突起两项中的至少一项。

在另外的实施例中，本公开内容包括一种用于钻土工具的切削元件。该切削元件包括基底和配置在基底上的超研磨材料块。所述超研磨材料块具有前切削面和侧向侧表面。所述切削元件还包括细长凹部和细长突起两项中的至少一项，所述细长凹部延伸到所述前切削面中并沿着螺旋形路径从紧邻切削元件的中心轴线的位置延伸到切削元件的侧向周缘，而所述细长凸起从所述前切削面向外延伸并沿着螺旋形路径从紧邻切削元件的中心轴线的位置延伸到切削元件的侧向周缘。

在另外的实施例中，本公开内容包括一种用于钻土工具的切削元件。该切削元件包括基底和配置在基底上的超研磨材料块。超研磨材料块具有前切削面和侧向侧表面。切削元件还包括从所述前切削面延伸到超研磨材料块中的凹部，和从超研磨材料块的前切削面向外延伸的突起两项中的至少一项。另外，一凹部从超研磨材料块的侧向侧表面延伸到超研磨材料块中。

本发明的另外的实施例包括钻土工具，所述钻土工具包括在此所述的切削元件的一个或更多个任意实施例，所述切削元件连接于钻土工具的本体。这种钻土工具可以包括例如回转式钻头，例如固定切削刃回转式钻头或滚动牙轮回转式钻头。

本发明的另外的实施例包括形成在此所述的切削元件的方法。