[go: up one dir, main page]

CN103635654B - 在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法 - Google Patents

在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103635654B
CN103635654B CN201280031690.6A CN201280031690A CN103635654B CN 103635654 B CN103635654 B CN 103635654B CN 201280031690 A CN201280031690 A CN 201280031690A CN 103635654 B CN103635654 B CN 103635654B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutting element
sleeve pipe
hole
rotatable
locking device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280031690.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103635654A (zh
Inventor
Y·布尔汗
J·于
Y·张
Y·沈
J·M·弗伦查克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SII MegaDiamond Inc
Original Assignee
SII MegaDiamond Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SII MegaDiamond Inc filed Critical SII MegaDiamond Inc
Publication of CN103635654A publication Critical patent/CN103635654A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103635654B publication Critical patent/CN103635654B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable
    • E21B10/627—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable with plural detachable cutting elements
    • E21B10/633—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable with plural detachable cutting elements independently detachable
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E21B10/573—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts characterised by support details, e.g. the substrate construction or the interface between the substrate and the cutting element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

公开了一种具有套管的切割元件，该套管具有第一内径部以及第二内径部，其中，该第二内径部大于该第一内径部且相对于所述第一内径部位于更低的轴向位置处；具有延伸穿过的旋转轴线的可旋转切割元件，该可旋转切割元件至少部分地布置在该套管内，其中，该可旋转切割元件具有切割面和从该切割面轴向向下延伸的主体，从该主体的外部表面朝向该旋转轴线延伸的至少一个孔洞，以及布置在每一个孔洞中的锁定装置，其中，该锁定装置从该孔洞突出，以接触该套管的该第二内径部，从而将该可旋转切割元件保持在该套管内。

Description

在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚 动切割器的方法
背景技术
用于通过地质地层钻井的钻头通常在钻头结构的两个宽泛类型之一内形成。根据即将钻井的应用/地层，合适类型的钻头可以基于用于钻头的切割动作类型以及用在特定地层中它的合适性而选择。在第一种类型中的钻头通常称为“辊压锥体”钻头，其包括钻头主体，该钻头主体具有可旋转地安装至钻头主体的一个或多个辊压锥体。钻头主体通常由钢或其它高强度材料形成。辊压锥体也通常由钢或其它高强度材料形成，且包括布置在锥体附近所选位置处的多个切割元件。切割元件可以由与锥体相同的基础材料形成。这些钻头通常称为“铣齿”钻头。其它的辊压锥体钻头包括“嵌件”切割元件，其压力（干涉）配合至形成的孔中和/或机械加工至辊压锥体中。嵌件可以由例如碳化钨、天然或合成的金刚石、氮化硼、或硬材料或超硬材料中的任一种或组合来形成。
第二种类型的钻头通常称为“固定切割器”或“切削型”钻头。钻头包括具有附连至钻头主体的切割元件的钻头，其可以是钢的钻头主体或由粘结剂材料包围的由基质材料、例如碳化钨形成的基质钻头主体。切削型钻头可以通常定义为不具有移动部件的钻头。但是，本领域中已知存在不同的类型的切削型钻头和不同的形成切削型钻头的方法。例如，具有研磨材料（例如金刚石，潜铸在形成钻头主体的材料的表面中）的切削型钻头通常称为“潜铸”式钻头。具有由沉积至基体上或者粘结至基体的超硬切割表面层或“顶面”（通常由多晶金刚石材料或多晶氮化硼材料制成）制成的切割元件的切削型钻头在本领域中称为多晶金刚石压实体（polycrystalline diamond compact，PDC）钻头。
PDC钻头容易对软地层钻井，但是它们频繁地用于钻中度硬度或磨耗地层。它们用剪切动作使用小切割器来切割岩石地层，该小切割器不深深地穿透进入地层中。因为穿透的深度浅，因此通过相对高的钻头旋转速度来实现高速率的穿透。
PDC切割器在包括凿岩以及金属机械加工的工业应用中已经使用很多年了。在PDC钻头中，PDC切割器容纳于切割器凹槽之内，该切割器凹槽在自钻头主体延伸的刀片之内形成，且PDC切割器通常通过钎焊至切割器凹槽的内部表面而粘结至该刀片。PDC切割器沿着钻头主体刀片的前导边缘安置，使得随着钻头主体旋转，PDC切割器啮合且钻入地质地层。使用中，高的力可以施加在PDC切割器上，尤其在从前到后的方向上。此外，钻头和PDC切割器可以承受大体的研磨力。在一些例子中，由于一个或多个切割器的损失或由于刀片的破损，冲击、振动、以及侵蚀力引起钻头失效。
在通常的PDC切割器中，多晶金刚石（polycrystalline diamond，PCD）（或其它的超硬材料，例如多晶立方氮化硼）的压实体粘结至基体材料用以形成切割结构体，该基体材料通常是烧结的金属-碳化物。PCD包含金刚石晶粒或晶体的多晶块体，它们粘结在一起用以形成一个整体的、坚韧的、高强度的块体或晶格。所得的PCD结构产生增强的耐磨性和硬度的特性，从而使得PCD材料对于其中需要高水平的耐磨性和硬度的侵蚀性磨损和切割应用中是非常有用的。
具有包括超硬工作表面的多个切割器的现有技术PDC钻头的一个实例在图1A和1B中示出。钻头100包括钻头主体110，其具有带有螺纹的上销端部111和切割端部115。切割端部115通常包括多个肋或刀片120，该多个肋或刀片围绕钻头的旋转轴线L（也称为纵向轴线或中心轴线）排列且自该钻头主体10向外径向地延伸。切割元件或切割器150相对于工作表面以预定的角度方位和径向位置嵌入刀片120中并且相对于即将钻井的地层具有需要的后倾角和侧倾角。
多个孔口116安置在钻头主体110上在刀片120之间的区域中，该区域可以称为“缝隙”或“流体通道”。孔口116通常适于接收喷嘴。孔口116允许钻井液通过钻头在选择的方向上且在刀片120之间的流动以选择的速率进行释放，以用于润滑和冷却钻头100、刀片120以及切割器150。钻井液也在钻头100旋转和穿透地质地层时清洁和去除钻屑。在没有合适的流动特性的情况下，切割器150的不充足的冷却可能在钻井操作期间导致切割器的失效。定位流体通道用以为钻井液提供附加的流动通路并且用以为地层钻屑提供通道用以通过钻头100朝向井眼的地面（未示出）行进。
参考图1B，示出了现有技术PDC钻头的顶视图。示出的钻头的切割面118包括多个刀片120，其中，每一个刀片具有面向钻头旋转方向的前导侧部122和后尾侧部124（与前导侧部相反）以及顶侧126。每一个刀片包括自切割面118的中心大致径向布置的多个切割元件或切割器，用以通常形成行。尽管在不同的轴向位置处，特定的切割器可以占据径向位置，该位置在与其它刀片上的其它切割器处于近似的径向位置中。
在确定PDC切割器寿命中的一个重要因素是切割器的受热。受热可能对金刚石顶面引起热损坏并且最后导致破裂的形成（由于热膨胀系数的不同），该破裂可能导致多晶金刚石层的剥落、多晶金刚石与基体之间的脱层、以及引起快速研磨剂磨损的金刚石向石墨的反向转换。常规PDC切割器的热操作范围通常是700-750℃或更少。
如上所述，在空气中在高达700-750℃的温度下常规的多晶金刚石是稳定的，观测温度的增长可能导致多晶金刚石的永久损坏和结构失效。在多晶金刚石中的这个劣化是由于与金刚石相比，粘结剂材料、钴的热膨胀系数的显著不同所引起的。当加热多晶金刚石时，钴和金刚石晶格将以不同的速率膨胀，其可能引起在金刚石晶格结构体中形成破裂，并导致多晶金刚石的劣化。在极高温度下，损坏还可能由于在金刚石-金刚石颈部处石墨的形成，从而导致微结构完整性的损失和强度的损失。
在常规切削型钻头中，PDC切割器固定至钻头的表面，使得在钻井期间共同的切割面接触地层。超时和/或当对特定硬的但不必定高度磨耗岩石地层钻井时，不断接触地层的切割元件上的工作表面的边缘开始磨损，形成局部磨损平面，或形成与切割元件的剩余部分不成比例磨损的区域。由于钻头有效穿透工作材料能力的降低和由切割元件边缘的磨钝引起的穿透速率的缺失，局部磨损平面可能导致较长的钻井时间。也就是说，磨损的PDC切割器作为产生热量的摩擦承受表面，其加速了PDC切割器的磨损且减慢了钻井的穿透速率。由于常规的PDC切割器不能够充足地啮合且有效地从接触面积去除地层材料，这样的平面表面有效地阻止或严重地减少了地层切割的速率。此外，切割器通常处于恒定的热负载和机械负载之下。最终，热量沿着切割表面累积，且导致切割元件破裂。当切割元件断裂时，钻井操作可能经受穿透速率的损失，且断裂的切割元件接触第二切割元件时对其它切割元件造成额外损坏。
此外，在切割器接触点处由PCD与工作材料之间的摩擦引起的热量产生（尤其在PDC层的暴露部分处）对PCD引起破裂形式的热损坏，该破裂导致多晶金刚石层的剥落、多晶金刚石与基体之间的脱层、以及引起快速研磨剂磨损的金刚石向石墨的反向转换。常规PDC切割器的热操作范围通常是750℃或更少。
因此，在改善切割元件寿命方面存在持续的改进需求。
发明内容
在一个方面，本公开的实施例涉及一种切割元件，包括：套管，其包括第一内径部以及第二内径部，其中，所述第二内径部大于所述第一内径部且相对于所述第一内径部位于更低的轴向位置处；可旋转切割元件，所述可旋转切割元件具有延伸穿过它的旋转轴线，且所述可旋转切割元件至少部分地布置在所述套管内，其中，所述可旋转切割元件包括切割面和从所述切割面轴向向下延伸的主体、从所述主体的外部表面朝向所述旋转轴线延伸的至少一个孔洞以及布置在每一个孔洞中的锁定装置；其中，所述锁定装置从所述孔洞突出，以接触所述套管的所述第二内径部，从而将所述可旋转切割元件保持在所述套管内。
在另一个方面，本公开的实施例涉及一种形成钻头的方法，包括：提供钻头，所述钻头包括钻头主体、从所述钻头主体延伸的多个刀片以及布置在所述多个刀片中的多个切割器凹槽；将套管附连至至少一个切割器凹槽，所述套管包括：第一内径部以及第二内径部，其中，所述第二内径部大于所述第一内径部且相对于所述第一内径部位于更低的轴向位置处；将可旋转切割元件插入至所述套管中，所述可旋转切割元件具有延伸穿过它的旋转轴线，且所述可旋转切割元件包括切割面和从所述切割面轴向向下延伸的主体、从所述主体的外部表面朝向所述旋转轴线延伸的至少一个孔洞以及布置在每一个孔洞中的锁定装置；其中，所述锁定装置从所述孔洞突出，以接触所述套管的所述第二内径部，从而将所述可旋转切割元件保持在所述套管内。
在另一个方面，本文公开的实施例涉及一种切割元件，包括：套管，与所述套管的下部区域相比，所述套管的上部区域具有更小的内部半径部；可旋转切割元件，所述可旋转切割元件具有延伸穿过它的旋转轴线，且所述可旋转切割元件至少部分地布置在所述套管内，其中，所述可旋转切割元件包括临近所述套管的最上部分的切割面；其中，所述可旋转切割元件的至少一部分具有大于所述套管的上部区域的内部半径的外部半径，且所述可旋转切割元件的所述部分与所述内部半径部相比处于更低的纵向位置处。
在另一个方面，本文公开的实施例涉及一种切割元件，包括：内部支撑元件，所述内部支撑元件具有延伸穿过它的纵向轴线；从所述内部支撑元件的外部表面朝向所述纵向轴线延伸的至少一个孔洞；以及布置在每一个孔洞中的锁定装置；可旋转地安装在所述内部支撑元件上的可旋转套管切割元件，所述可旋转套管切割元件包括临近所述可旋转套管切割元件的最上部分的切割面以及形成在所述可旋转套管切割元件的内部表面内的圆周凹槽；其中，所述锁定装置从所述孔洞突出，以接触所述圆周凹槽，从而将所述可旋转套管切割元件保持在所述内部支撑元件上。
通过下文的说明书和所附权利要求书，本公开的其它方面和优点将是显而易见的。
附图说明
图1A和1B示出了常规切削型钻头的侧视图和顶视图。
图2A和2B示出了本公开的可旋转切割元件的透视图。
图3A和3B示出了根据本公开的实施例的可旋转切割元件的剖视图。
图4A和4B示出了根据本公开的实施例的可旋转切割元件的透视图和剖视图。
图5A-D示出了根据本公开的其它实施例的可旋转切割元件的剖视图。
图6A和6B示出了根据本公开的其它实施例的可旋转切割元件的剖视图。
图7A-C示出了根据本公开的实施例的可旋转切割元件的透视图。
图8A和8B示出了根据本公开的其它实施例的可旋转切割元件的剖视图。
图9A-C示出了根据本公开的一些实施例的可旋转切割元件的剖视图。
图10A-D示出了根据本公开的实施例的可旋转切割元件的剖视图和透视图。
图11根据本公开的实施例的可旋转切割元件的剖视图。
具体实施方式
本文公开的实施例总体上涉及可旋转切割元件和在钻头或其它切割工具上保持上述可旋转切割元件的方法。尤其，本公开的可旋转切割元件可以使用可调整锁定装置和/或具有多种半径的套管来保持在固定的切割器钻头上。有利地，当可旋转切割元件接触将被钻井的地层时，本文描述的可调整锁定装置和套管允许可旋转切割元件旋转，同时将可旋转切割元件保持在钻头上。
图2A和2B示出了根据本公开的可旋转切割元件组件的一个示例性实施例。如图2A中所示，可旋转切割元件200具有纵向延伸穿过可旋转切割元件200的旋转轴线A，切割面210，以及自切割面210轴向向下延伸的主体220。主体220具有外部表面222和自主体220的外部表面222朝向旋转轴线A延伸的至少一个孔洞224。切割边缘218形成在可旋转切割元件200的切割面210与外部表面222的交汇处。
如图2B中所示，可旋转切割元件200的主体220可以布置在套管230中用以形成切割器组件202，其中，套管230具有内部表面231，外部表面232，以及多种内部半径（未示出）。锁定装置240（有效增加可旋转切割元件200的一个部分的直径）布置在所述至少一个孔洞224中，其中，锁定装置240可以自孔洞224突出用以接触套管230的内部表面231、进而用以将可旋转切割元件200保持在套管230中。本公开的锁定装置可以由例如碳化物、钢、陶瓷、和/或淬硬工具钢制成。
图3A和3B示出了可调整锁定装置340将可旋转切割元件300保持在套管330之内用以形成切割器组件302的实例性实施例的剖视图。套管330具有外部表面332，内部表面331，和多种内部半径，包括在套管的上部区域338处的内部半径R1，其小于在套管的下部区域339处的内部半径R2，其中，内部表面半径自可旋转元件300的旋转轴线A处进行测量。锁定装置340自孔洞324突出用以在较大内部半径R2处接触套管330的内部表面，其中，较小内部半径防止锁定装置340移动出套管330，因此将可旋转切割元件300保持在套管330之内。锁定装置340可以是可调整的或不可调整的。例如，如图3A和3B中所示，可调整锁定装置340可以包括弹簧342和在弹簧342的两侧的销344，或弹簧342和在弹簧342的两侧的球345。弹簧342提供可调整性，例如可压缩性，因而球345或销344可以在套管330之内通过具有较小内部半径R1的上部区域338进行压缩和在具有较大内部半径R2的下部区域339处膨胀以接触内部表面331且将可旋转切割元件300锁定在套管330之内。弹簧342和球345可以作为一件或分离的多件来形成。类似地，弹簧342和销344也可以作为一件或分离的多件来形成。
图4A和4B示出了使用锁定装置440附连至套管430的可旋转切割元件400的另一个实施例的透视图和剖视图。可旋转切割元件400具有延伸穿过的旋转轴线A，切割面410，以及自切割面410轴向向下延伸的主体420。至少一个孔洞424自主体420的外部表面422朝向旋转轴线A延伸。可旋转切割元件可以至少部分地布置在套管430之内。套管430具有外部表面432，内部表面431，和多种内部半径，包括在套管的上部区域438处的内部半径R1，其小于在套管的下部区域439处的内部半径R2，其中，内部表面半径自可旋转元件400的旋转轴线A处进行测量。
可旋转切割元件400可以插入至套管430中，使得所述至少一个孔洞424与套管开口435对准。锁定装置440可以通过套管开口435插入且进入孔洞424中。锁定装置440自可旋转切割元件400突出，以在可旋转切割元件400在套管430之内旋转时接触套管430的内部表面431。锁定装置440可以可调整的或不可调整的。例如，锁定装置440可以是卷制销，其中，销材料可以被卷制成具有小于套管开口435的直径，用以通过套管开口435进行装配。一旦压缩的卷制销通过套管开口435被插入，卷制销可以部分地展开用以膨胀、进而用以装配在所述至少一个孔洞424的直径之内。可选地，锁定装置440可以是实心销。
根据本公开的套管可以布置在钻头刀片的切割器凹槽中，使得套管开口在刀片的顶部处暴露，因而锁定装置可以被插入、进入、和/或移除，而无需从钻头刀片移除整个套管。在没有进入开口的套管的实施例中，套管可以被移除，且可通过套管的背部使可旋转切割元件进入。进一步地，在下文的其它实施例中，套管可以在套管的上部区域具有金刚石顶面用以形成可旋转套管切割元件，同时将内部支撑元件固定至切割工具用以支撑可旋转套管切割元件。
根据本公开的实施例，在可旋转切割元件中的所述至少一个孔洞可以是盲孔（自外部表面部分地通过可旋转切割元件的孔洞）或通孔（自可旋转切割元件的外部表面至相反的表面完全地通过可旋转切割元件的孔洞）。例如，如图3A-4B所示，孔洞324、424可以完全地延伸通过可旋转切割元件300、400，因此形成通孔。在其他示例性实施例中，如图5A-5D所示，孔洞524可以部分地延伸进入可旋转切割元件500，因此形成盲孔。在具有形成在可旋转切割元件中的至少一个盲孔524的实施例中，如图5A-D中所示，锁定装置540可以插入每一个孔洞524中，其中，锁定装置可以是可调整的或不可调整的。例如，锁定装置540可以包括弹簧542和球545（如图5A中所示），弹簧和销544（如图5B和5C中所示），或卷制销543（如图5D中所示），用以形成可调整的锁定装置。在其它的实施例中，锁定装置可以是不可调整的。
进一步地，本公开的锁定装置可插入形成在可旋转切割元件中的盲孔中，同时可旋转切割元件布置在套管之内，或者锁定装置可以在可旋转切割元件布置在套管之内之前插入盲孔中。参考图5D，可旋转切割元件500可以在套管530之内插入，使得至少一个孔洞524与套管开口535对准。然后，锁定装置540可以通过套管开口535插入且进入可旋转切割元件500内的孔洞524中。而且，在图5D中，套管开口535直径可以大于锁定装置直径，使得锁定装置540可以通过套管开口进行装配。可选地，在具有卷制销锁定装置的实施例中，卷制销可以紧密地卷绕用以在套管开口直径之内进行装配，并且一旦卷制销通过套管开口直径装配进入，卷制销直径可以膨胀用以适配可旋转切割元件中的孔洞的直径且用以防止卷制销从套管开口脱落。尽管图5D中的套管开口提供一种方法，该方法在可旋转切割元件已经布置在套管之内之后用以将锁定装置插入可旋转切割元件中，但套管开口也可以或可选地提供接近点用于移除锁定装置而无需移除可旋转切割元件。例如，如图5C中所示，具有销544和弹簧542的锁定装置可以在形成在可旋转切割元件500中的盲孔524之内插入，然后组件可以在套管530之内插入。套管开口535可以为锁定装置提供接近点，其中，销544可以由通过套管开口535插入的工具挤压，使得可旋转切割元件500和锁定装置可以自套管530拉出而同时套管仍然附连至钻头。
如图5A和5B中所示，锁定装置540可以首先插入到可旋转切割元件500之内的孔洞524中。然后可旋转切割元件500和锁定装置540可以自套管的上部区域538或自套管的下部区域539插入套管530之内。如本文使用的，套管的上部区域和下部区域可以指套管的相对位置，其中，下部区域位于低于上部区域的轴向位置。如图5A和5B中所示，切割面510的半径可以大于套管530的多种内部表面半径中的每一个，或至少大于在上部轴向位置处的第一半径。在上述实施例中，可旋转切割元件500和锁定装置540可以自套管的上部区域538插入套管530之内，其中，锁定装置540可以是可调整的，用以通过套管530的内部表面531进行压缩。在图5C和5D中说明的实施例中，切割面510的半径也大于在上部轴向位置处的第一半径，所以可旋转切割元件500自套管的上部区域538插入套管530之内，其中，锁定装置540随后通过套管开口535插入，用以将可旋转切割元件500保持在套管530之内。
尽管图5A-D中示出的实施例示出了在可旋转切割元件中的一个孔洞和对应的锁定装置，但多于一个的孔洞可以形成在可旋转切割元件中且锁定装置布置在每一个孔洞之内。例如，图10A-B示出了具有多于一个的孔洞1024形成在其中的可旋转切割元件1000的剖视图，图10C-D示出了相应的透视图，其中，可旋转切割元件布置在套管1030之内。锁定装置1040可以布置在每一个孔洞1024之内，其中，锁定装置可以是可调整的或不可调整的。如图10A中所示，每一个锁定装置1040可以包括销1044和弹簧1042。如图10B中所示，每一个锁定装置1040可以包括球1045和弹簧1042。但是，其它的实施例也可以包括具有其它形状和尺寸的锁定装置，其中，锁定装置可以自可旋转切割元件突出用以接触套管的内部表面且将可旋转切割元件保持在套管之内。
而且，本公开的锁定装置可以包括具有不同压缩值的弹簧。例如，形成锁定装置一部分的弹簧可具有从1lb/in至50lb/in范围的弹簧系数。在其它的实施例中，锁定装置中的弹簧可以具有从3lb/in至20lb/in范围的弹簧系数。
根据本公开的其它实施例，可旋转切割元件的切割面可以具有可以通过套管的内部表面半径进行适配的半径。例如，参考图6A和6B，可旋转切割元件600的切割面610可以具有这样的半径，其大体上等于套管内部表面631的最小半径，因而，可旋转切割元件可以通过套管630进行适配。如本文使用的，大体上相等的半径包括足够的间隙用以允许可旋转切割元件600在套管630之内旋转，该间隙可以例如从大约0.003至0.030英寸变化。锁定装置，例如弹簧642和销644（图6A中所示）或不可调整的销643（图6B中所示）可以插入形成在可旋转切割元件600的主体中的孔洞642中，其中，锁定装置640自可旋转切割元件600的主体突出。然后，锁定装置和可旋转切割元件600可以自套管的下部区域639朝向套管的上部区域638插入套管630中。可选地，在具有可调整锁定装置的一些实施例中（例如图6A中所示），当可旋转切割元件自套管的上部区域向下部区域插入套管中时，可调整锁定装置可以被按压进入形成在可旋转切割元件的主体中的孔洞中。如图所示的，图6A和6B中的套管630的内部表面631具有多种半径，包括在套管的上部区域638处的内部半径R1，其值小于在套管的下部区域639处的内部半径R2，其中内部表面半径自可旋转切割元件600的旋转轴线A处进行测量。一旦将可旋转切割元件600插入且将锁定装置突出进入到套管的下部区域639时，锁定装置640可以自可旋转切割元件600突出一定距离用以可旋转地接触套管630的内部半径R2，且防止可旋转切割元件600滑出套管的上部区域638。尤其，当锁定装置可以突出用以接触套管的下部区域中的较大内部半径处时，锁定装置可能大到不能通过套管的上部区域中的较小内部半径进行适配，从而将可旋转切割元件保持在套管之内。也可以想象，本公开的任何锁定装置不需要如此大用以接触较大内部半径，而只要其大于套管的上部区域中的较小内部半径即可。
图7A-C示出了图6A和6B中示出的实施例的透视图。尤其，可旋转切割元件700可以布置在套管730之内，其中，可旋转切割元件700的切割面710的半径稍微小于套管730的内部表面半径，因而可旋转切割元件可以通过套管730进行装配。如所示的，可旋转切割元件700的外部表面722和切割面710可以交汇用以形成切割边缘718。在具有切割面710半径小于套管730的外部表面732的半径的可旋转切割元件700的实施例中，套管730可以具有斜切部733，其可以安置在刀片的顶侧处，因而当安装在转头上或其他切割工具上时，切割边缘可以接触且切割地层表面。
切割面710可以由金刚石或其它超硬材料形成。进一步地，一旦可旋转切割元件700布置在套管730之内，金刚石或超硬材料切割表面可以临近套管的上部区域，且组件可以布置在刀片上，使得切割表面接触且切割工作表面。例如，金刚石切割面可以延伸大约0.06英寸至大约0.15英寸的厚度用以形成金刚石切割顶面。在其它实施例中，可旋转切割元件可以具有从大约0.05至0.15英寸范围的厚度的金刚石或其它超硬材料顶面。
如上文所描述的，本公开的可旋转切割元件可以与锁定装置装配，且组件插入套管中，或者，可旋转切割元件可以插入套管中并且在将可旋转切割元件插入套管中之后添加所述至少一个锁定装置。进一步地，本公开的可旋转切割元件可以自套管的下部区域或自套管的上部区域插入套管中。但是可旋转切割元件也可以通过其它方式布置在套管之内。例如，根据本公开的其它实施例，可旋转切割元件可以自套管的下部区域和套管的上部区域插入套管中。参考图8A，可旋转切割元件800可以通过螺纹方式旋入布置在套管830之内的可旋转基部802中。如示出的，可旋转基部802可以具有这样的直径，其在套管内部表面831的较大直径836之内适配，但在套管内部表面831的较小直径834之内不适配。因此，可旋转基部802可以通过套管的较大下部区域839插入套管830中，且可旋转切割元件800可以通过套管的上部区域838插入且通过螺纹方式旋入可旋转基部802中。孔洞824可以形成在可旋转基部802中且与形成在套管830中的进入孔洞835对准，因而锁定工具（未示出）可以通过进入孔洞835插入且进入可旋转基部孔洞824中，以在可旋转切割元件800通过螺纹方式旋入可旋转基部802时保持住可旋转基部802。一旦将可旋转切割元件800通过螺纹方式旋入可旋转基部802中，锁定工具可以自进入孔洞835和可旋转基部孔洞824移除，且可旋转切割元件800和可旋转基部802两者均可以在套管830之内旋转。可旋转基部802可以通过机械连接方式（例如螺纹）或通过钎焊或类似的方式与可旋转切割元件800接合用以将上述两件锁定在一起。
现在参考图8B，可旋转切割元件800可以螺纹连接至可旋转基部802，其中，可旋转切割元件800具有可变形区域803和螺纹区域804。尤其，可旋转基部802可以放置在套管830之内。然后，套管830可以钎焊或者其它方式附连至钻头主体。然后，可旋转切割元件800可以通过将可旋转切割元件800旋入具有相应螺纹的可旋转基部802中而被插入套管830中。可旋转切割元件800的螺纹区域804可以螺纹连接进入可旋转基部802中，使得可旋转切割元件800的可变形区域803也可以在可旋转基部802之内螺纹连接。可旋转基部802中的螺纹可以咬入可变形区域803中且然后防止可旋转切割元件从套管830出来。可变形区域803可以由例如塑料、特氟隆（Teflon）、橡胶制成。
根据一些实施例，可旋转切割元件可以被保持在套管之内而无需使用锁定装置。具有可旋转切割元件保持在套管中而无需使用锁定装置的切割元件的示例性实施例在图9A-C中示出，其中，在轴向下部位置处的可旋转切割元件的直径大于在轴向上部位置处的直径。如图9A-C中所示，切割元件可以具有套管930，其具有在套管930的上部区域938处的内部半径R1的值小于在套管930的下部区域939处的内部半径R2。具有延伸通过的旋转轴线A的可旋转切割元件900可以至少部分地布置在套管930之内。可旋转切割元件900具有临近套管930的最上部的金刚石切割面910，其中，可旋转切割元件900的至少一部分具有的外部半径大于套管的上部区域938的内部半径R1，且其中，可旋转切割元件的该部分位于低于内部半径R1的纵向位置处。如图9A中所示，套管930的内部表面931可以具有自上部区域938至下部区域939纵向延伸的连续增加的半径。如图9B中所示，套管930的内部表面931可以在套管的一部分处具有恒定的内部半径，且在另一个部分处，套管930可以具有朝下部轴向位置延伸的连续增加的半径。在其它的实施例中，套管930可以具有两个或更多个具有恒定内部半径的部分。例如，如图9C中所示，套管930可以在上部区域938处具有第一恒定内部半径R1，且在下部区域939处具有第二恒定内部半径R2，其中，在下部区域处的第二恒定内部半径R2大于第一恒定内部半径。
通过本领域已知的方法，例如钎焊，可以通过附连套管至钻头切割器凹槽而将本公开的切割元件附连至钻头。尤其，钻头具有钻头主体，多个自钻头主体延伸的刀片（其中，每一个刀片均具有前导面，后尾面和顶侧），以及布置在多个刀片中的多个切割器凹槽。切割器凹槽可以形成在刀片的顶侧中的前导面处，使得一旦布置在切割器凹槽中，切割元件可以接触且切割工作表面。根据本文公开的实施例的切割元件的套管可以在其中布置有或没有布置可旋转切割元件的情况下附连至至少一个切割器凹槽。套管可以使用本领域中已知的钎焊工艺附连至钻头主体。可选地，在本公开的其它实施例中，套管可以在渗透或烧结工艺过程中直接渗透或铸造到钻头主体中。套管可以具有第一内径和第二内径，其中，第二内径大于第一内径。
具有延伸穿过的旋转轴线的可旋转元件（在附连至切割器凹槽之前或之后插入套管之内）可以具有切割面，自切割面向下延伸的主体，外部表面，以及形成在切割面与外部表面交汇处的切割边缘。至少一个孔洞可以形成在可旋转切割元件主体中，且自主体的外部表面朝向旋转轴线延伸，而且锁定装置可以布置在每一个孔洞中。锁定装置可以自孔洞突出用以接触套管的第二内径，因而将可旋转切割元件保持在套管之内。可选地，本文公开的可旋转切割元件的特征可以用在机械地附连至套管而不能在套管之内旋转的切割元件上。
本公开的套管可以进一步具有进入孔洞，或开口，其中，锁定装置可以通过套管开口（例如在套管附连至切割器凹槽之后可旋转切割元件插入套管之内的实施例中）插入可旋转切割元件之内的孔洞中，和/或其中，锁定装置可以通过开口移除（例如，用以更换可旋转切割元件）。在上述实施例中，进入孔洞或开口可以面向刀片的顶侧安置，使得锁定装置可以被接近而无需移除套管。
在一些实施例中，具有切割面的套管可以可旋转地安装至内部支撑元件用以形成可旋转套管切割元件。例如，参考图11，可旋转套管切割元件1150可旋转地安装至内部支撑元件1160。内部支撑元件1160具有延伸穿过的纵向轴L和自内部支撑元件1160的外部表面1161朝向纵向轴L延伸的至少一个孔洞1124。可旋转套管切割元件1150具有临近可旋转套管切割元件的最上部的切割面1110。切割面可以包括超硬材料，例如，金刚石顶面。如图11中所示，圆周凹槽1155形成在可旋转套管切割元件1150的内部表面1131之内。锁定装置1140布置在内部支撑元件1160的孔洞1124中，其中，锁定装置1140自孔洞1124突出，用以接触圆周凹槽1155，从而将可旋转套管切割元件1150保持至内部支撑元件1160。如上文所描述，锁定装置可以包括例如，弹簧和球组件，或者弹簧和销组件。进一步地，具有可旋转套管切割元件的实施例可以具有在切割面处暴露的内部支撑元件的一部分，或者可选地，可旋转套管切割元件的切割面可以覆盖内部支撑元件。
进一步地，可旋转切割元件可以由一件进行机械加工，或者可以由多于一件制成。例如，在具有金刚石切割面的实施例中，可旋转切割元件可以由碳化物基体和例如通过本领域中已知的方式形成在碳化物基体的上部表面上或附连至碳化物基体的上部表面的金刚石顶面形成。可选地，本公开的可旋转切割元件可以由相同材料的多于一件来形成。
本文描述的每一个实施例可以具有包括在其中的至少一种超硬材料。上述的超硬材料可以包括常规的多晶金刚石顶面（间隙空间内可以存在金属组分（例如金属催化剂）的互相连接的金刚石微粒的顶面）；热稳定金刚石层（即，具有比常规多晶金刚石更大的热稳定性，750℃），例如，其通过从互相连接的金刚石微粒之间的间隙空间去除大体上所有金属形成、或由金刚石/碳化硅复合材料形成；或其它超硬材料例如立方氮化硼。进一步地，在特殊的实施例中，内部可旋转切割元件可以整体由超硬材料形成，但是该元件也可以包括多个金刚石等级，例如，用于形成梯度结构（在等级间具有缓变的或非缓变的过渡）。在特殊的实施例中，具有较小粒度和/或较高金刚石密度的第一金刚石等级可以用于形成内部可旋转切割元件的上部部分（当安装在钻头或其它工具上时其形成切割边缘），而具有较大粒度和/或较高金属含量的第二金刚石等级可以用于形成切割元件的下部非切割部分。进一步地，也在本公开的范围之内的是，可以使用多于两个金刚石等级。
如本领域中已知的，热稳定性金刚石可以以不同的方式形成。通常的多晶金刚石层包括单独的金刚石“晶体”，它们是互相连接的。单独的金刚石晶体因此形成晶格结构。金属催化剂，例如钴，可以用于促进金刚石微粒的再结晶和晶格结构的形成。因此，钴微粒通常在金刚石晶格结构中的间隙空间之内发现。钴具有与金刚石相比显著不同的热膨胀系数。因此，当加热金刚石顶面时，钴和金刚石晶格将会以不同的速率膨胀，从而引起在晶格结构中形成破裂且导致金刚石顶面的劣化。
为了排除这个问题，可以使用强酸来从多晶金刚石晶格结构（或者一个薄体积或整个压片（tablet））“浸滤”钴，用以至少减少加热时不同速率下的来自加热金刚石-钴复合材料所经历的损坏。“浸滤”工艺的实例可以在，例如美国专利号4,288,248和4,104,344中找到。简短地说，强酸，通常氢氟酸或几种强酸的组合，可以用于处理金刚石顶面，从PDC复合材料去除至少一部分的钴-催化剂。合适的酸可以包括：硝酸、氢氟酸、盐酸、硫酸、磷酸或高氯酸、或这些酸的组合。此外，腐蚀剂，例如氢氧化钠和氢氧化钾，已经用于碳化物工业，用以从碳化物复合材料吸收金属元素。此外，其它的酸和基本的浸滤剂可以根据需要而使用。本领域的普通技术人员将理解，浸滤剂的摩尔浓度可以根据需要浸滤的时间、考虑到的危险等来调整。
通过浸滤掉钴，形成热稳定的多晶（thermally stable polysrystalline，TSP）金刚石。在特定的实施例中，为了获得热稳定性而不会缺失耐冲击性，仅仅浸滤选择部分的金刚石复合材料。如本文使用的，术语TSP包括上述（即，部分和全部浸滤）混合物的两者。在浸滤之后仍然存在的间隙体积可以通过促进合并或通过用次级材料填充体积来减少，例如通过现有技术中已知的和在美国专利号5,127,923中描述的工艺，该专利在本文中以参考的形式引用其全部内容。
可选地，TSP可以通过在挤压机中使用除了钴之外的粘结剂（一个例子是硅）形成金刚石层的来形成，该粘结剂具有比钴更近似于金刚石的热膨胀系数。在制造工艺期间，大部分，80至90体积百分比的硅与金刚石晶格反应用以形成碳化硅，其也具有近似于金刚石的热膨胀。当加热时，任何剩余的硅、碳化硅、以及金刚石晶格将与钴与金刚石的膨胀速率相比以更近似的速率膨胀，从而产生更加热稳定的层。即使当切割器温度达到1200℃时，具有TSP切割层的PDC切割器具有相对低的磨损速率。但是，本领域技术人员将会认识到，热稳定性金刚石层可以由本领域中已知的其它方法形成，包括，例如，通过在金刚石层的形成中改变工艺条件。
切割面布置在其上的基体可以由多种硬的或超硬的微粒形成。在一个实施例中，基体可以由合适的材料，例如碳化钨、碳化钽或碳化钛形成。此外，不同的粘结金属可以包括在基体中，例如钴、镍、铁、金属合金、或它们的混合物。在基体中，金属碳化钨颗粒在金属粘结剂，例如钴，之内被支撑。此外，基体可以由烧结的碳化钨复合材料结构形成。已知除了碳化钨和钴之外，可以使用不同的金属碳化钨复合材料和粘结剂。因此，对使用碳化钨和钴的引述仅仅是为了说明的目的，不旨在于限制使用的基体和粘结剂类型。在另一个实施例中，基体也可以由金刚石超硬材料形成，例如多晶金刚石和热稳定性金刚石。尽管说明的实施例示出了切割面和基体作为两个不同部分，本领域技术人员应该理解在本公开的公开范围之内的是，切割面和基体是整体的、相同的组分。在上述的一个实施例中可以优选的是，具有形成切割面和基体或不同层的单一金刚石复合材料。
外部套管可以由各种材料形成。在一个实施例中，外部套管可以由合适的材料形成，例如碳化钨、碳化钽、或碳化钛。此外，不同的粘结金属可以包括在外部支撑元件中，例如钴、镍、铁、金属合金、或它们的混合物，使得金属碳化钨颗粒在金属粘结剂之内被支撑。在一个特别的实施例中，外部支撑元件是具有从6至13百分比的钴含量的硬质碳化钨。也在本公开的范围之内的是，外部套管（包括后保持机构）也可以包括更润滑的材料用以减小摩擦系数。套管可以整体由上述材料形成或其一部分（例如上部区域的内部表面）包括上述的润滑材料。例如，套管可以包括金刚石，类似金刚石的涂层，或其它固体薄膜润滑剂。
在其它实施例中，外部套管可以由合金钢、镍基合金、或钴基合金形成。本领域技术人员也将会认识到，切割元件构件可以用耐磨堆焊（hardfacing）材料涂覆，以增加腐蚀保护。上述的涂层可以通过本领域中已知的各种技术实施，例如，爆燃枪（detonation gun，d-枪）和喷雾-熔丝技术。
本公开的切割元件可以包含在各种类型的切割工具中，包括例如在固定切割器钻头中的切割器，或在辊压锥体钻头中的嵌件。具有本公开的切割元件的钻头可包括单个可旋转切割元件，剩余的切割元件是常规的切割元件；所有切割元件均是可旋转的；或是可旋转的与传统的切割元件之间的任意组合。
在一些实施例中，可以选择固定的切割器钻头的刀片上或辊压锥体钻头的锥体上的切割元件的位置，使得可旋转切割元件位于经历最大磨损的区域中。例如，在特殊的实施例中，可旋转切割元件可以位于固定切割器钻头的肩部或鼻部区域。此外，本领域技术人员将认识到，对本公开的切割元件的尺寸不存在限制。例如，在不同的实施例中，切割元件可以以多种尺寸（包括但不限于：9mm、13mm、16mm、以及19mm）形成。
进一步地，本领域技术人员也将理解，如上文描述的任何设计变形，包括，例如，侧倾、后倾、几何形状的变化、表面改变/蚀刻、密封、轴承、材料复合物等，可以以各种组合被包括，而不限于上文所描述的本公开的切割元件中的那些。在一个实施例中，切割器可以具有0至±45度范围的侧倾。在另一个实施例中，切割器可以具有从大约5至35度范围的后倾。
切割器可以以选择的侧倾安置在刀片上，用以协助去除钻屑且增加穿透速率。具有侧倾地布置在钻头上的切割器可以当钻头旋转时在径向和切线方向被向前驱使。在一些实施例中，因为径向方向可以协助内部可旋转切割元件相对于外部支撑元件的移动，上述的旋转可以允许更多的钻屑的去除，且提供改进的穿透速率。本领域普通技术人员将会意识到，关于本公开的切割元件可以使用任何的后倾和侧倾组合用以增强旋转性和/或改进钻井效率。
当切割元件接触地层时，切割元件的旋转运动可以是连续的或不连续的。例如，当切割元件以确定的侧倾和/或后倾安装时，切割力可以总体上指向一个方向。提供定向的切割力可以允许切割元件具有连续的旋转运动，从而进一步增强钻井效率。
但是，根据其它实施例，上文公开的可旋转切割元件中的一个或多个能够被改变成为机械固定至套管，因此形成固定的切割器。例如，在更改为机械固定至套管的实施例中，套管的内部表面可以具有配置为与布置在切割元件中的至少一个锁定装置相应且保持该锁定装置的表面几何形状，使得切割元件不能自由地围绕它的轴线旋转。
有利地，本公开的实施例可以允许可旋转切割元件被安装至其中形成有常规切割器凹槽的钻头，也同样提供移除和替换磨损的可旋转切割工具的更方便的工艺。通过使用具有可调整特征的锁定装置，本公开也可以提供一种将可旋转切割元件插入套管中而无需自钻头主体拆卸套管的方法。此外，本公开也可以有利地提供一种将可旋转切割元件包括在具有与常规的切割器凹槽相同几何尺寸的切割器凹槽之内的方法。
可旋转切割元件可以避免由通常的固定切割器产生的高温。因为现有技术切割元件的切割表面经常地在一个固定地点处接触地层，能够迅速形成磨损平面且因此引起摩擦热量。热量可能积累，且引起由于如上文讨论的金刚石与催化剂之间的热不匹配所导致的切割元件的失效。因为接触地层的边缘改变，根据本发明的实施例可以避免上述的热量积累。在切割元件的边缘处的较低温度可以降低潜在的破裂，从而延长切割元件的功能寿命。通过降低由切割元件的切割表面经受的热的和机械的负载，切割元件寿命可以增加，从而允许更高效的钻井。
进一步地，切割元件的可旋转部分的旋转可以允许切割表面使用切割表面的全部外部边缘，而不是如现有技术中所提供的那样使用外部边缘的相同部分，来切割地层。切割元件的全部的边缘可以接触地层，产生更一致的切割元件边缘磨损，从而防止局部的磨损平面区域的形成。因为边缘磨损更一致，切割元件可以不迅速地磨损，从而具有较长的井下寿命，且因此增加钻井操作的整体效率。
此外，因为随着切割元件的可旋转切割部分旋转接触地层的切割元件的边缘改变，切割边缘可以保持锋利。锋利的切割边缘可以在钻地层时增加穿透的速率，从而增加钻井操作的效率。进一步地，随着切割元件的可旋转部分旋转，可以施加液压力至切割表面用以冷却和清洁切割元件的表面。
虽然本发明关于有限数量的实施例，但受益于本公开，本领域技术人员将理解，能够设计出其它的实施例而不脱离如本文公开的本发明的范围。因此，本发明的保护范围应仅由所附权利要求所限制。

Claims (20)

1.一种切割元件，包括：
套管，其包括：
第一内径部；以及
第二内径部，其中，所述第二内径部大于所述第一内径部且相对于所述第一内径部位于更低的轴向位置处；以及
可旋转切割元件，所述可旋转切割元件具有延伸穿过它的旋转轴线，且所述可旋转切割元件至少部分地布置在所述套管内，其中，所述可旋转切割元件包括：
切割面和从所述切割面轴向向下延伸的主体；
从所述主体的外部表面朝向所述旋转轴线延伸的至少一个孔洞，所述孔洞不是环绕可旋转切割元件的整个圆周延伸；以及
布置在每一个孔洞中的锁定装置；
其中，所述锁定装置从所述孔洞突出，以接触所述套管的所述第二内径部，从而将所述可旋转切割元件保持在所述套管内。
2.根据权利要求1所述的切割元件，其中，所述锁定装置包括至少一个弹簧和至少一个球，其中，所述至少一个弹簧布置在所述至少一个孔洞内，所述至少一个球接触所述第二内径部。
3.根据权利要求1所述的切割元件，其中，所述锁定装置包括至少一个弹簧和至少一个销，其中，所述至少一个弹簧布置在所述至少一个孔洞内，所述至少一个销接触所述第二内径部。
4.根据权利要求1所述的切割元件，其中，所述锁定装置包括卷制销或实心销。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的切割元件，其中，所述至少一个孔洞包括至少一个盲孔。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的切割元件，其中，所述至少一个孔洞包括具有两个开口的一个通孔。
7.根据权利要求6所述的切割元件，其中，一个弹簧布置在所述通孔中，两个球布置在所述两个开口中，使得所述两个球接触所述第二内径部。
8.根据权利要求6所述的切割元件，其中，一个弹簧布置在所述通孔中，两个销布置在所述两个开口中，使得所述两个销接触所述第二内径部。
9.根据权利要求1至4、7至8中任意一项所述的切割元件，其中，所述主体的一部分的半径小于切割面的半径。
10.根据权利要求9所述的切割元件，其中，所述切割面的半径等于所述套管的外部表面的半径。
11.根据权利要求1至4、7至8、10中任意一项所述的切割元件，其中，所述套管附连至钻头主体。
12.根据权利要求1至4、7至8、10中任意一项所述的切割元件，其中，所述可旋转切割元件由一个以上的构件形成。
13.一种形成钻头的方法，包括：
提供钻头，所述钻头包括：
钻头主体；
从所述钻头主体延伸的多个刀片；以及
布置在所述多个刀片中的多个切割器凹槽；
将套管附连至至少一个切割器凹槽，所述套管包括：
第一内径部；以及
第二内径部，其中，所述第二内径部大于所述第一内径部且相对于所述第一内径部位于更低的轴向位置处；以及
将可旋转切割元件插入至所述套管中，所述可旋转切割元件具有延伸穿过它的旋转轴线，且所述可旋转切割元件包括：
切割面和从所述切割面轴向向下延伸的主体；
从所述主体的外部表面朝向所述旋转轴线延伸的至少一个孔洞，所述孔洞不是环绕可旋转切割元件的整个圆周延伸；以及
布置在每一个孔洞中的锁定装置；
其中，所述锁定装置从所述孔洞突出，以接触所述套管的所述第二内径部，从而将所述可旋转切割元件保持在所述套管内。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述套管被钎焊至所述至少一个切割器凹槽中。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述套管被渗透附连至所述至少一个切割器凹槽中。
16.根据权利要求13至15中任意一项所述的方法，其中，所述锁定装置包括至少一个弹簧和至少一个球，其中，所述至少一个弹簧布置在所述至少一个孔洞内且所述至少一个球接触所述第二内径部。
17.根据权利要求13至15中任意一项所述的方法，其中，所述锁定装置包括至少一个弹簧和至少一个销，其中，所述至少一个弹簧布置在所述至少一个孔洞内且所述至少一个销接触所述第二内径部。
18.一种切割元件，包括：
内部支撑元件，所述内部支撑元件具有延伸穿过它的纵向轴线；
从所述内部支撑元件的外部表面朝向所述纵向轴线延伸的至少一个孔洞；以及
布置在每一个孔洞中的锁定装置；以及
可旋转地安装在所述内部支撑元件上的可旋转套管切割元件，所述可旋转套管切割元件包括：
临近所述可旋转套管切割元件的最上部分的切割面；以及
形成在所述可旋转套管切割元件的内部表面内的圆周凹槽；
其中，所述至少一个孔洞包括具有两个开口的至少一个通孔或至少一个盲孔，以及
其中，所述锁定装置从所述孔洞突出，以接触所述圆周凹槽，从而将所述可旋转套管切割元件保持在所述内部支撑元件上。
19.根据权利要求18所述的切割元件，其中，所述锁定装置包括至少一个弹簧和至少一个球，其中，所述至少一个弹簧布置在所述至少一个孔洞内且所述至少一个球接触所述圆周凹槽。
20.根据权利要求18所述的切割元件，其中，所述锁定装置包括至少一个弹簧和至少一个销，其中，所述至少一个弹簧布置在所述至少一个孔洞内且所述至少一个销接触所述圆周凹槽。
CN201280031690.6A 2011-04-26 2012-04-26 在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法 Active CN103635654B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161479151P 2011-04-26 2011-04-26
US61/479,151 2011-04-26
US201161556454P 2011-11-07 2011-11-07
US61/556,454 2011-11-07
PCT/US2012/035140 WO2012149120A2 (en) 2011-04-26 2012-04-26 Methods of attaching rolling cutters in fixed cutter bits using sleeve, compression spring, and/or pin(s)/ball(s)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103635654A CN103635654A (zh) 2014-03-12
CN103635654B true CN103635654B (zh) 2017-07-07

Family

ID=47067047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280031690.6A Active CN103635654B (zh) 2011-04-26 2012-04-26 在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9187962B2 (zh)
CN (1) CN103635654B (zh)
AU (1) AU2012249669B2 (zh)
BR (1) BR112013027545A2 (zh)
CA (1) CA2834357A1 (zh)
MX (1) MX336818B (zh)
WO (1) WO2012149120A2 (zh)

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA025749B1 (ru) 2011-02-10 2017-01-30 Смит Интернэшнл, Инк. Вооружение для бурового долота с фиксированными резцами и других скважинных породоразрушающих инструментов
WO2012149086A2 (en) 2011-04-26 2012-11-01 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond compact cutters with conic shaped end
CN103635654B (zh) * 2011-04-26 2017-07-07 史密斯国际有限公司 在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法
US9347275B2 (en) 2011-06-22 2016-05-24 Smith International, Inc. Fixed cutter drill bit with core fragmentation feature
US9291000B2 (en) 2011-11-14 2016-03-22 Smith International, Inc. Rolling cutter with improved rolling efficiency
JP6127463B2 (ja) * 2011-11-30 2017-05-17 三菱マテリアル株式会社 掘削工具
WO2013085869A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-13 Smith International Inc. Rotating cutting elements for pdc bits
US9322219B2 (en) 2011-12-05 2016-04-26 Smith International, Inc. Rolling cutter using pin, ball or extrusion on the bit body as attachment methods
WO2013101578A1 (en) 2011-12-29 2013-07-04 Smith International Inc. Spacing of rolling cutters on a fixed cutter bit
US9482056B2 (en) 2011-12-30 2016-11-01 Smith International, Inc. Solid PCD cutter
US9328564B2 (en) 2012-03-09 2016-05-03 Smith International, Inc. Cutting elements retained within sleeves
WO2014031263A1 (en) 2012-08-21 2014-02-27 Smith International, Inc. Rolling cutter with close loop retaining ring
WO2014078683A1 (en) * 2012-11-15 2014-05-22 Smith International, Inc. Method of using spring loaded blocker to retain rolling cutters or mechanical lock cutters
WO2014105454A1 (en) 2012-12-26 2014-07-03 Smith International, Inc. Rolling cutter with bottom support
US20150050083A1 (en) * 2013-08-15 2015-02-19 Smith International, Inc. Locking ring with stabilizing blades
US10301881B2 (en) 2013-09-11 2019-05-28 Smith International, Inc. Fixed cutter drill bit with multiple cutting elements at first radial position to cut core
US10125550B2 (en) 2013-09-11 2018-11-13 Smith International, Inc. Orientation of cutting element at first radial position to cut core
JP6193717B2 (ja) * 2013-10-16 2017-09-06 株式会社サン機工 超硬工具
US9803427B1 (en) * 2014-03-27 2017-10-31 U.S. Synthetic Corporation Systems and methods for mounting a cutter in a drill bit
US9476257B2 (en) 2014-05-07 2016-10-25 Baker Hughes Incorporated Formation-engaging assemblies and earth-boring tools including such assemblies
US9359826B2 (en) 2014-05-07 2016-06-07 Baker Hughes Incorporated Formation-engaging structures having retention features, earth-boring tools including such structures, and related methods
US10502001B2 (en) 2014-05-07 2019-12-10 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Earth-boring tools carrying formation-engaging structures
US20160084010A1 (en) * 2014-09-23 2016-03-24 Shear Bits, Ltd Gouging cutter structure and drill bit made therewith
CN106687659A (zh) * 2014-10-06 2017-05-17 哈里伯顿能源服务公司 用于井下钻井工具上的钻井元件的固定机构
WO2016073809A1 (en) * 2014-11-06 2016-05-12 Smith International, Inc. Roller cutting element construction
US10125548B2 (en) 2014-12-22 2018-11-13 Smith International, Inc. Drill bits with core feature for directional drilling applications and methods of use thereof
US10280688B2 (en) 2015-01-26 2019-05-07 Halliburton Energy Services, Inc. Rotating superhard cutting element
KR102013441B1 (ko) 2015-06-26 2019-08-22 핼리버튼 에너지 서비시즈 인코퍼레이티드 납땜 및 기계식 로킹을 사용한 tsp 다이아몬드 링의 부착
CN105156035B (zh) * 2015-08-24 2017-03-29 长江大学 一种活齿pdc钻头
CN108138543B (zh) 2015-09-29 2020-08-18 史密斯国际有限公司 滚动切削器稳定性的改进
WO2017058430A1 (en) * 2015-09-29 2017-04-06 Smith International, Inc. Rotating cutting structures and structures for retaining the same
US10066444B2 (en) 2015-12-02 2018-09-04 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools including selectively actuatable cutting elements and related methods
US10214968B2 (en) 2015-12-02 2019-02-26 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools including selectively actuatable cutting elements and related methods
CN105401886B (zh) * 2015-12-14 2017-10-03 华北水利水电大学 凸起条钻头
US10458190B2 (en) 2016-03-31 2019-10-29 Smith International, Inc. PDC cutter with depressed feature
US10760346B2 (en) 2017-07-28 2020-09-01 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Rotatable cutters and elements, earth-boring tools including the same, and related methods
US10100584B1 (en) 2017-07-28 2018-10-16 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Rotatable cutting elements for earth-boring tools and earth-boring tools so equipped
US11142959B2 (en) 2017-07-28 2021-10-12 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Rotatable cutters and elements for use on earth-boring tools in subterranean boreholes, earth-boring tools including same, and related methods
US10851592B2 (en) 2017-07-28 2020-12-01 Baker Hughes Movable cutters and devices including one or more seals for use on earth-boring tools in subterranean boreholes and related methods
US10450805B2 (en) 2017-07-28 2019-10-22 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Rotatable cutting elements including rolling-element bearings and related earth-boring tools and methods
US10415317B2 (en) 2017-07-28 2019-09-17 Baker Hughes, LLC Cutting element assemblies comprising rotatable cutting elements and earth-boring tools comprising such cutting element assemblies
US10487590B2 (en) 2017-07-28 2019-11-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting element assemblies and downhole tools comprising rotatable cutting elements and related methods
US10450806B2 (en) 2017-07-28 2019-10-22 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting element assemblies comprising rotatable cutting elements
US10697247B2 (en) * 2017-07-28 2020-06-30 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Rotatable cutters and elements for use on earth-boring tools in subterranean boreholes, earth-boring tools including same, and related methods
US20190063163A1 (en) * 2017-08-28 2019-02-28 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting element assemblies comprising rotatable cutting elements insertable from the back of a blade
US10458188B2 (en) * 2017-10-26 2019-10-29 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting element assemblies comprising rotatable cutting elements, earth-boring tools including such cutting element assemblies, and related methods
US10619421B2 (en) * 2017-11-13 2020-04-14 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Methods of forming stationary elements of rotatable cutting elements for use on earth-boring tools and stationary elements formed using such methods
US10724304B2 (en) * 2017-11-13 2020-07-28 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Cutting element assemblies and downhole tools comprising rotatable and removable cutting elements and related methods
WO2019152057A1 (en) * 2018-02-05 2019-08-08 Halliburton Energy Services, Inc. Compliant rolling element retainer
USD875147S1 (en) * 2018-05-10 2020-02-11 Seed Technologies Corp., Ltd. Drill bit
US11220868B2 (en) * 2018-06-13 2022-01-11 Schlumberger Technology Corporation Split threads for fixing accessories to a body
US12312868B2 (en) * 2018-11-26 2025-05-27 Ulterra Drilling Technologies, L.P. Drill bit for boring earth and other hard materials
CN110259388B (zh) * 2019-06-19 2021-03-09 西南石油大学 一种减缓岩石对齿冲击力的自适应全向变角pdc钻头齿
AU2020380264A1 (en) 2019-11-06 2022-05-05 National Oilwell DHT, L.P. Mechanical attachment of cutting elements to an earth-boring bit
US11248419B2 (en) * 2020-02-14 2022-02-15 Halliburton Energy Services, Inc. Hybrid drill bit
US11053742B1 (en) * 2020-02-21 2021-07-06 Halliburton Energy Services, Inc. Cutter retention for rotatable cutter
CN113607900B (zh) * 2021-08-02 2024-02-20 山西麦畦食品有限公司 一种食品质量安全采样装置及其采样方法
WO2023042076A1 (en) 2021-09-14 2023-03-23 King Abdullah University Of Science And Technology Sensor receptacle for well tool
USD1023312S1 (en) * 2022-03-18 2024-04-16 Gc Corporation Hemostatic agent material
CN115584937A (zh) * 2022-06-30 2023-01-10 河南黄河旋风股份有限公司 使用可转动高效切削长寿命金刚石聚晶复合片的钻头
US11946321B2 (en) * 2022-08-04 2024-04-02 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Cutting element assemblies and downhole tools comprising rotatable and removable cutting elements and related methods
US12258815B2 (en) 2023-01-20 2025-03-25 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Earth-boring tools including rotatable cutting elements, rotatable cutting elements, and associated components and methods
CN218991507U (zh) * 2023-02-22 2023-05-09 中石化江钻石油机械有限公司 一种金刚石复合片

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4026605A (en) * 1976-01-06 1977-05-31 Fansteel Inc. Mining tool
US4199035A (en) * 1978-04-24 1980-04-22 General Electric Company Cutting and drilling apparatus with threadably attached compacts
US4553615A (en) * 1982-02-20 1985-11-19 Nl Industries, Inc. Rotary drilling bits
US6142250A (en) * 1997-04-26 2000-11-07 Camco International (Uk) Limited Rotary drill bit having moveable formation-engaging members
CN101525982A (zh) * 2008-03-04 2009-09-09 煤炭科学研究总院西安研究院 钻探用内芯可脱式钻头

Family Cites Families (144)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1790613A (en) * 1931-01-27 A corpo
US1723381A (en) * 1922-07-25 1929-08-06 Universal Rotary Bit Company Rotary drill bit
US3442342A (en) 1967-07-06 1969-05-06 Hughes Tool Co Specially shaped inserts for compact rock bits,and rolling cutters and rock bits using such inserts
US3581835A (en) 1969-05-08 1971-06-01 Frank E Stebley Insert for drill bit and manufacture thereof
US3788409A (en) 1972-05-08 1974-01-29 Baker Oil Tools Inc Percussion bits
US3970158A (en) 1975-04-28 1976-07-20 Hughes Tool Company Tooth loading for earth boring bits
US4047583A (en) 1976-06-01 1977-09-13 Dresser Industries, Inc. Earth boring cutting element retention system
US4104344A (en) 1975-09-12 1978-08-01 Brigham Young University High thermal conductivity substrate
SE411929B (sv) 1977-03-03 1980-02-11 Sandvik Ab Borrkrona for bergborrning
US4108260A (en) 1977-04-01 1978-08-22 Hughes Tool Company Rock bit with specially shaped inserts
DE2719330C3 (de) * 1977-04-30 1984-01-05 Christensen, Inc., 84115 Salt Lake City, Utah Drehbohrmeißel
CS202186B1 (en) * 1977-11-29 1980-12-31 Jaroslav Vasek Knite incl. the knife holder determined for disconnectig the materials part. rocks
US4288248A (en) 1978-03-28 1981-09-08 General Electric Company Temperature resistant abrasive compact and method for making same
US4350215A (en) * 1978-09-18 1982-09-21 Nl Industries Inc. Drill bit and method of manufacture
US4323130A (en) 1980-06-11 1982-04-06 Strata Bit Corporation Drill bit
US4334585A (en) 1980-07-14 1982-06-15 Smith International, Inc. Insert retention and cooling apparatus for drag bits
US4381825A (en) 1981-08-27 1983-05-03 Strata Bit Corporation Drill bit nozzle
US4442909A (en) 1981-09-21 1984-04-17 Strata Bit Corporation Drill bit
US4396077A (en) 1981-09-21 1983-08-02 Strata Bit Corporation Drill bit with carbide coated cutting face
EP0084418A3 (en) * 1982-01-20 1983-08-10 Unicorn Industries Limited Improved drill bit and method
US4494618A (en) 1982-09-30 1985-01-22 Strata Bit Corporation Drill bit with self cleaning nozzle
US4478297A (en) 1982-09-30 1984-10-23 Strata Bit Corporation Drill bit having cutting elements with heat removal cores
US4529048A (en) 1982-10-06 1985-07-16 Megadiamond Industries, Inc. Inserts having two components anchored together at a non-perpendicular angle of attachment for use in rotary type drag bits
US4505342A (en) 1982-11-22 1985-03-19 Nl Industries, Inc. Drill bit
US4724913A (en) 1983-02-18 1988-02-16 Strata Bit Corporation Drill bit and improved cutting element
US4632196A (en) 1983-02-18 1986-12-30 Strata Bit Corporation Drill bit with shrouded cutter
US4570725A (en) 1984-01-31 1986-02-18 Nl Industries, Inc. Drill bit cutter
US4605157A (en) 1984-01-31 1986-08-12 Nl Industries, Inc. Drill bit manufacturing method
US4593776A (en) 1984-03-28 1986-06-10 Smith International, Inc. Rock bits having metallurgically bonded cutter inserts
US4525178A (en) 1984-04-16 1985-06-25 Megadiamond Industries, Inc. Composite polycrystalline diamond
US4597456A (en) 1984-07-23 1986-07-01 Cdp, Ltd. Conical cutters for drill bits, and processes to produce same
US5127923A (en) 1985-01-10 1992-07-07 U.S. Synthetic Corporation Composite abrasive compact having high thermal stability
EP0219959B1 (en) 1985-10-18 1992-04-29 Smith International, Inc. Rock bit with wear resistant inserts
US4654947A (en) * 1985-12-02 1987-04-07 W. Wesley Perry Drill bit and method of renewing drill bit cutting face
US4751972A (en) 1986-03-13 1988-06-21 Smith International, Inc. Revolving cutters for rock bits
US4767050A (en) 1986-03-24 1988-08-30 General Electric Company Pocketed stud for polycrystalline diamond cutting blanks and method of making same
US4722405A (en) 1986-10-01 1988-02-02 Dresser Industries, Inc. Wear compensating rock bit insert
GB8711255D0 (en) 1987-05-13 1987-06-17 Nl Petroleum Prod Rotary drill bits
US4832139A (en) 1987-06-10 1989-05-23 Smith International, Inc. Inclined chisel inserts for rock bits
US4756631A (en) * 1987-07-24 1988-07-12 Smith International, Inc. Diamond bearing for high-speed drag bits
US4821819A (en) 1987-08-11 1989-04-18 Kennametal Inc. Annular shim for construction bit having multiple perforations for stress relief
US4813501A (en) * 1987-12-02 1989-03-21 Mills Machine Company Rotary mining bit
GB8805789D0 (en) 1988-03-11 1988-04-13 Reed Tool Co Improvements in/relating to cutter assemblies for rotary drill bits
US4811801A (en) 1988-03-16 1989-03-14 Smith International, Inc. Rock bits and inserts therefor
GB2216929B (en) 1988-04-05 1992-11-04 Reed Tool Co Improvements in or relating to cutting elements for rotary drill bits
US4887493A (en) 1988-07-13 1989-12-19 Reed Tool Company Roller cutter drill bit and method of forming
SE469395B (sv) 1988-07-28 1993-06-28 Sandvik Ab Borrkrona med haardmetallskaer
US4981184A (en) 1988-11-21 1991-01-01 Smith International, Inc. Diamond drag bit for soft formations
GB8901729D0 (en) 1989-01-26 1989-03-15 Reed Tool Co Improvements in or relating to cutter assemblies for rotary drill bits
US5061293A (en) 1989-04-04 1991-10-29 Barr John D Cutting elements for rotary drill bits
US5161627A (en) 1990-01-11 1992-11-10 Burkett Kenneth H Attack tool insert with polycrystalline diamond layer
GB2240797B (en) 1990-02-09 1994-03-09 Reed Tool Co Improvements in cutting elements for rotary drill bits
US5040623A (en) * 1990-08-30 1991-08-20 Edward Vezirian Controlled true geometry rock bit with one piece body
US5119714A (en) 1991-03-01 1992-06-09 Hughes Tool Company Rotary rock bit with improved diamond filled compacts
US5159857A (en) 1991-03-01 1992-11-03 Hughes Tool Company Fixed cutter bit with improved diamond filled compacts
US5120327A (en) 1991-03-05 1992-06-09 Diamant-Boart Stratabit (Usa) Inc. Cutting composite formed of cemented carbide substrate and diamond layer
US5172779A (en) 1991-11-26 1992-12-22 Smith International, Inc. Radial crest insert
US5287936A (en) 1992-01-31 1994-02-22 Baker Hughes Incorporated Rolling cone bit with shear cutting gage
US5323865A (en) 1992-09-23 1994-06-28 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit with an advantageous insert cutting structure
GB2273306B (en) 1992-12-10 1996-12-18 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to cutting elements for rotary drill bits
US5285859A (en) 1993-02-12 1994-02-15 Baker Hughes Incorporated Drill bit cutter mounting system providing selectable orientation of the cutting element
ZA941116B (en) 1993-03-05 1994-08-30 Smith International Polycrystalline diamond compact
US5460233A (en) 1993-03-30 1995-10-24 Baker Hughes Incorporated Diamond cutting structure for drilling hard subterranean formations
US5431239A (en) 1993-04-08 1995-07-11 Tibbitts; Gordon A. Stud design for drill bit cutting element
US5467669A (en) 1993-05-03 1995-11-21 American National Carbide Company Cutting tool insert
US5351768A (en) 1993-07-08 1994-10-04 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit with improved cutting structure
US5484191A (en) 1993-09-02 1996-01-16 The Sollami Company Insert for tungsten carbide tool
US5379853A (en) 1993-09-20 1995-01-10 Smith International, Inc. Diamond drag bit cutting elements
US5415244A (en) 1994-02-28 1995-05-16 Smith International, Inc. Conical inserts for rolling cone rock bits
SE507098C2 (sv) 1994-10-12 1998-03-30 Sandvik Ab Stift av hårdmetall och bergborrkrona för slående borrning
EP0707130B1 (en) 1994-10-15 2003-07-16 Camco Drilling Group Limited Rotary drill bits
GB9508892D0 (en) 1995-05-02 1995-06-21 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to cutting elements for rotary drill bits
US5535839A (en) 1995-06-07 1996-07-16 Brady; William J. Roof drill bit with radial domed PCD inserts
US5697462A (en) 1995-06-30 1997-12-16 Baker Hughes Inc. Earth-boring bit having improved cutting structure
US5678645A (en) 1995-11-13 1997-10-21 Baker Hughes Incorporated Mechanically locked cutters and nozzles
US5709278A (en) 1996-01-22 1998-01-20 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with contoured inserts and compacts
US5722497A (en) 1996-03-21 1998-03-03 Dresser Industries, Inc. Roller cone gage surface cutting elements with multiple ultra hard cutting surfaces
US5803196A (en) 1996-05-31 1998-09-08 Diamond Products International Stabilizing drill bit
US5752573A (en) 1996-08-12 1998-05-19 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit having shear-cutting elements
GB9621217D0 (en) * 1996-10-11 1996-11-27 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to preform cutting elements for rotary drill bits
US6116359A (en) 1997-03-17 2000-09-12 Baker Hughes Inc. Tri-cone kerf gage
US6029759A (en) 1997-04-04 2000-02-29 Smith International, Inc. Hardfacing on steel tooth cutter element
US5979579A (en) 1997-07-11 1999-11-09 U.S. Synthetic Corporation Polycrystalline diamond cutter with enhanced durability
EP0916804A1 (en) 1997-11-14 1999-05-19 General Electric Company Polycrystalline diamond cutting element
SE513015C2 (sv) 1997-11-19 2000-06-19 Sandvik Ab Rullborrkrona och stiftrulle för bergborrning
US6199645B1 (en) 1998-02-13 2001-03-13 Smith International, Inc. Engineered enhanced inserts for rock drilling bits
US5887580A (en) 1998-03-25 1999-03-30 Smith International, Inc. Cutting element with interlocking feature
CA2276841C (en) 1998-07-07 2004-12-14 Smith International, Inc. Unplanar non-axisymmetric inserts
US6065552A (en) 1998-07-20 2000-05-23 Baker Hughes Incorporated Cutting elements with binderless carbide layer
US7334652B2 (en) 1998-08-31 2008-02-26 Halliburton Energy Services, Inc. Roller cone drill bits with enhanced cutting elements and cutting structures
SE9803997L (sv) 1998-11-20 2000-05-21 Sandvik Ab En borrkrona och ett stift
US6241035B1 (en) 1998-12-07 2001-06-05 Smith International, Inc. Superhard material enhanced inserts for earth-boring bits
US6227318B1 (en) 1998-12-07 2001-05-08 Smith International, Inc. Superhard material enhanced inserts for earth-boring bits
US6290008B1 (en) 1998-12-07 2001-09-18 Smith International, Inc. Inserts for earth-boring bits
US6371225B1 (en) 1999-04-16 2002-04-16 Baker Hughes Incorporated Drill bit and surface treatment for tungsten carbide insert
US6394199B1 (en) 1999-10-05 2002-05-28 Schlumberger Technology Corp. Non-circular gauge reaming row inserts
SE516432C2 (sv) 2000-05-03 2002-01-15 Sandvik Ab Rullborrkrona för roterande krossande bergborrning och metod för att tillverka rullborrkronan samt krossande organ för roterande, krossande borrning
US6443246B1 (en) 2000-11-02 2002-09-03 Baker Hughes Incorporated Long barrel inserts for earth-boring bit
US20020084112A1 (en) 2001-01-04 2002-07-04 Hall David R. Fracture resistant domed insert
US6619411B2 (en) 2001-01-31 2003-09-16 Smith International, Inc. Design of wear compensated roller cone drill bits
US6488106B1 (en) 2001-02-05 2002-12-03 Varel International, Inc. Superabrasive cutting element
US6510910B2 (en) 2001-02-09 2003-01-28 Smith International, Inc. Unplanar non-axisymmetric inserts
US6808031B2 (en) * 2001-04-05 2004-10-26 Smith International, Inc. Drill bit having large diameter PDC cutters
US6604588B2 (en) 2001-09-28 2003-08-12 Smith International, Inc. Gage trimmers and bit incorporating the same
US20040026983A1 (en) 2002-08-07 2004-02-12 Mcalvain Bruce William Monolithic point-attack bit
US7032693B2 (en) 2002-08-30 2006-04-25 Smith International, Inc. Preformed tooth for tooth bit
US20040065484A1 (en) 2002-10-08 2004-04-08 Mcalvain Bruce William Diamond tip point-attack bit
US6997273B2 (en) 2002-11-15 2006-02-14 Smith International, Inc. Blunt faced cutter element and enhanced drill bit and cutting structure
US6883624B2 (en) 2003-01-31 2005-04-26 Smith International, Inc. Multi-lobed cutter element for drill bit
US7066286B2 (en) 2004-03-25 2006-06-27 Baker Hughes Incorporated Gage surface scraper
US20050257963A1 (en) 2004-05-20 2005-11-24 Joseph Tucker Self-Aligning Insert for Drill Bits
US7152703B2 (en) 2004-05-27 2006-12-26 Baker Hughes Incorporated Compact for earth boring bit with asymmetrical flanks and shoulders
US7475744B2 (en) 2005-01-17 2009-01-13 Us Synthetic Corporation Superabrasive inserts including an arcuate peripheral surface
US8016056B2 (en) 2005-07-01 2011-09-13 Sandvik Intellectual Property Ab Asymmetric graded composites for improved drill bits
US7559695B2 (en) 2005-10-11 2009-07-14 Us Synthetic Corporation Bearing apparatuses, systems including same, and related methods
US7604073B2 (en) * 2005-10-11 2009-10-20 Us Synthetic Corporation Cutting element apparatuses, drill bits including same, methods of cutting, and methods of rotating a cutting element
US7624825B2 (en) 2005-10-18 2009-12-01 Smith International, Inc. Drill bit and cutter element having aggressive leading side
US20070151769A1 (en) 2005-11-23 2007-07-05 Smith International, Inc. Microwave sintering
US20080264696A1 (en) 2005-12-20 2008-10-30 Varel International, Ind., L.P. Auto adaptable cutting structure
WO2007098159A2 (en) * 2006-02-23 2007-08-30 Baker Hughes Incorporated Backup cutting element insert for rotary drill bits
US7703559B2 (en) * 2006-05-30 2010-04-27 Smith International, Inc. Rolling cutter
US7699126B2 (en) 2006-06-05 2010-04-20 Smith International, Inc. Cutting element having asymmetrical crest for roller cone drill bit
US7712692B2 (en) 2006-06-16 2010-05-11 Hall David R Rotary impact mill
CA2658363A1 (en) 2006-07-25 2008-01-31 Ulterra Drilling Technologies, L.P. Helical chisel insert for rock bits
US7434635B2 (en) 2006-08-11 2008-10-14 Sandvik Intellectual Property Ab Tin seat for rock drill insert
US7743855B2 (en) 2006-09-05 2010-06-29 Smith International, Inc. Drill bit with cutter element having multifaceted, slanted top cutting surface
US7866585B2 (en) 2006-09-21 2011-01-11 Hall David R Rotary shaft impactor
US7631709B2 (en) 2007-01-03 2009-12-15 Smith International, Inc. Drill bit and cutter element having chisel crest with protruding pilot portion
US7686106B2 (en) 2007-01-03 2010-03-30 Smith International, Inc. Rock bit and inserts with wear relief grooves
US7798258B2 (en) 2007-01-03 2010-09-21 Smith International, Inc. Drill bit with cutter element having crossing chisel crests
US8016059B2 (en) 2007-02-09 2011-09-13 Smith International, Inc. Gage insert
US20080251293A1 (en) * 2007-04-12 2008-10-16 Ulterra Drilling Technologies, L.L.C. Circumvolve cutters for drill bit
US7681673B2 (en) 2007-06-12 2010-03-23 Smith International, Inc. Drill bit and cutting element having multiple cutting edges
US8011456B2 (en) * 2007-07-18 2011-09-06 Baker Hughes Incorporated Rotationally indexable cutting elements and drill bits therefor
US7762359B1 (en) * 2007-08-22 2010-07-27 Us Synthetic Corporation Cutter assembly including rotatable cutting element and drill bit using same
US8028773B2 (en) 2008-01-16 2011-10-04 Smith International, Inc. Drill bit and cutter element having a fluted geometry
US8281881B2 (en) 2008-03-11 2012-10-09 Smith International, Inc. Rolling cone drill bit having cutting elements with improved orientations
US8061455B2 (en) 2009-02-26 2011-11-22 Baker Hughes Incorporated Drill bit with adjustable cutters
WO2010144837A2 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Smith International, Inc. Cutter assemblies, downhole tools incorporating such cutter assemblies and methods of making such downhole tools
GB2493322B (en) 2010-05-19 2018-04-04 Smith International Rolling cutter bit design
US8991523B2 (en) 2010-06-03 2015-03-31 Smith International, Inc. Rolling cutter assembled directly to the bit pockets
CN103635654B (zh) * 2011-04-26 2017-07-07 史密斯国际有限公司 在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法
US9291000B2 (en) * 2011-11-14 2016-03-22 Smith International, Inc. Rolling cutter with improved rolling efficiency
WO2014031263A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 Smith International, Inc. Rolling cutter with close loop retaining ring

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4026605A (en) * 1976-01-06 1977-05-31 Fansteel Inc. Mining tool
US4199035A (en) * 1978-04-24 1980-04-22 General Electric Company Cutting and drilling apparatus with threadably attached compacts
US4553615A (en) * 1982-02-20 1985-11-19 Nl Industries, Inc. Rotary drilling bits
US6142250A (en) * 1997-04-26 2000-11-07 Camco International (Uk) Limited Rotary drill bit having moveable formation-engaging members
CN101525982A (zh) * 2008-03-04 2009-09-09 煤炭科学研究总院西安研究院 钻探用内芯可脱式钻头

Also Published As

Publication number Publication date
MX2013012476A (es) 2014-01-31
AU2012249669A1 (en) 2013-11-07
BR112013027545A2 (pt) 2017-01-10
CN103635654A (zh) 2014-03-12
AU2012249669B2 (en) 2016-09-29
MX336818B (es) 2016-02-02
CA2834357A1 (en) 2012-11-01
US9187962B2 (en) 2015-11-17
WO2012149120A2 (en) 2012-11-01
WO2012149120A3 (en) 2013-03-14
US20120273281A1 (en) 2012-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103635654B (zh) 在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法
USRE48455E1 (en) Rolling cutter
CN104662252B (zh) 具有闭合保持环的滚动切割器
CN104066919B (zh) Pdc钻头上的牙轮的放置
US8783387B2 (en) Cutter geometry for high ROP applications
US9464486B2 (en) Rolling cutter with bottom support
US20110284293A1 (en) Rolling cutter bit design
US20180171795A1 (en) Rotating elements for downhole cutting tools
US20130112485A1 (en) Plow-shaped cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods
CN103492661A (zh) 具有圆锥形端部的多晶金刚石压实体切割器
US10774594B2 (en) Rotating cutting structures and structures for retaining the same
CN104302863A (zh) 保持在套管内的切割元件
US20150047910A1 (en) Downhole cutting tools having rolling cutters with non-planar cutting surfaces
CN104136705A (zh) 滚动式切割器在固定切割器钻头上的间隔放置
US9482058B2 (en) Cutting structures and structures for retaining the same
WO2016081807A1 (en) Rolling cutter assemblies and components incorporated therein
US20150075873A1 (en) Subsurface drilling tool

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant