[发明专利]设计和制造具有可预测漂移特征的钻地旋转钻头的方法以及构造为具有预测漂移特征的钻头

权利要求书

1.一种在钻进至少一个地下地层中使用的方法，该方法包括：

提供具有钻头体的旋转钻头，所述钻头体包括安装于其上的多个切削元件；和

预测旋转钻头的至少一个漂移特征，包括：

测量旋转钻头上的多个切削元件中的至少一部分切削元件的位置和朝向；

利用通过测量至少一部分切削元件的位置和朝向获得的至少一部分测量值计算旋转钻头的不平衡力的大小和方向；和

将旋转钻头的不平衡力的计算大小和方向与具有计算不平衡力和已知漂移特征的至少一个其它旋转钻头的不平衡力的大小和方向进行比较以预测旋转钻头的漂移特征。

2.如权利要求1所述的方法，其中，提供旋转钻头包括：

在旋转钻头的表面上提供多个纵向延伸的刀片，所述刀片界定了位于其间的排屑槽；和

将多个切削元件中的至少一个切削元件安装在多个纵向延伸刀片中的每个刀片上。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：

使旋转钻头构造为沿与所述多个刀片中的刀片相关的预定方向具有计算不平衡力以给旋转钻头赋予所述至少一个漂移特征；

至少部分地考虑钻头的所述至少一个漂移特征以界定穿过下伏地层的钻头轨迹；和

利用旋转钻头沿穿过所述至少一个地下地层的界定的钻头轨迹进行钻孔。

4.如权利要求3所述的方法，其中，使旋转钻头构造为具有计算不平衡力包括将多个切削元件中的每个切削元件在计算的位置和以计算的朝向固定到所述多个刀片中的刀片上以使旋转钻头产生不平衡力。

5.如权利要求3或4所述的方法，其中，使旋转钻头构造为具有计算的不平衡力包括选择尺寸、相对于旋转钻头的径向位置，、相对于旋转钻头的纵向位置、后倾角和多个切削元件中至少一个切削元件的侧倾角中的至少一个。

6.如权利要求3-5中任意一项所述的方法，其中，使旋转钻头构造为具有计算的不平衡力包括下列之一，使旋转钻头构造为沿朝向多个纵向延伸刀片中的刀片延伸的方向具有计算不平衡力以使旋转钻头向左漂移，以及使旋转钻头构造为沿朝向界定在所述多个纵向延伸刀片中的两个刀片之间的排屑槽延伸的方向具有计算不平衡力。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，提供旋转钻头包括设计旋转钻头以具有所述至少一个漂移特征，设计旋转钻头包括：

构建数据库，其包括计算不平衡力的大小和方向以及多个参考旋转钻头中每一个的观测漂移特征；

选择旋转钻头具有的所述至少一个漂移特征；

对于具有与旋转钻头要呈现的所述至少一个选定漂移特征类似的观测漂移特征的多个参考旋转钻头中的至少一个参考旋转钻头，访问数据库以识别计算不平衡力的大小和方向；和

使旋转钻头呈现不平衡力，该不平衡力具有与所述至少一个参考旋转钻头的计算不平衡力的大小和方向大体上匹配的大小和方向。

8.如权利要求7所述的方法，其中，访问数据库还包括确定旋转钻头中的多个切削元件的至少一部分切削元件的位置和朝向，以使旋转钻头产生不平衡力的计算大小和方向，导致旋转钻头具有至少一个漂移特征；并且其中，使旋转钻头呈现不平衡力还包括根据多个切削元件的至少一部分切削元件的确定位置和朝向制造旋转钻头。

9.如权利要求7或8所述的方法，其中，构建数据库包括：

制造多个参考旋转钻头，每个钻头包括固定安装在其表面上的多个切削元件；

测量位于多个参考旋转钻头的每个参考旋转钻头表面上的多个切削元件的至少一部分切削元件的位置和朝向；

利用至少一部分切削元件的测量的位置和朝向计算多个参考旋转钻头的每个参考旋转钻头的不平衡力的大小和方向；和

将多个参考旋转钻头的每个参考旋转钻头的不平衡力的计算大小和方向添加到数据库中。

10.如权利要求9所述的方法，其中，构建数据库还包括：

利用多个参考旋转钻头的每个参考旋转钻头钻进至少一个地下地层；

确定多个参考旋转钻头的每个参考旋转钻头的漂移特征；和

将与每个参考旋转钻头的漂移特征相关的信息添加到数据库中。