[发明专利]旋转钻头和设计用于定向和水平钻探的旋转钻头的方法

权利要求书

1.一种设计用于定向和水平钻探的多层井下钻探工具，该钻探工具包括：

钻头体，所述钻头体具有延伸通过其中的旋转轴线；

设置在所述钻头体的外部上的多个主刀片；

设置在所述主刀片的外部上的多个第一层切削元件；

在所述钻头体的外部上设置于所述主刀片之间的多个次级刀片；以及

设置在所述次级刀片的外部上的多个第二层切削元件，所述第二层切削元件按反向轨迹式设置构造与所述第一层的切削元件呈轨迹式设置。

2.如权利要求1所述的钻探工具，其特征在于，所述第二层切削元件相对于所述第一层切削元件为不充分暴露。

3.如权利要求2所述的钻探工具，其特征在于，所述第二层切削元件和所述第一层切削元件之间的不充分暴露的量是基于的临界切削深度控制曲线。

4.如权利要求2所述的钻探工具，其特征在于，还包括设置在所述次级刀片的外部上的多个第三层切削元件，所述第三层切削元件按反向轨迹式设置构造与所述第一层切削元件和所述第二层切削元件中的至少一个呈轨迹式设置。

5.如权利要求4所述的钻探工具，其特征在于，所述第三层切削元件相对于所述第二层切削元件为不充分暴露。

6.如权利要求1所述的钻探工具，其特征在于，所述第二层切削元件构造成控制穿透率，这样，在钻探过程中，所述第二层切削元件以所需的钻压配合地层。

7.如权利要求1所述的钻探工具，其特征在于，所述第二层切削元件构造成控制切削深度，这样，在钻探过程中，所述第二层切削元件以所需的钻压配合地层。

8.如权利要求1所述的钻探工具，其特征在于，还包括多个切削深度控制器，所述切削深度控制器设置在所述主刀片或所述次级刀片中至少一个上，并构造成控制切削深度。

9.一种设计用于定向和水平钻探的多层井下钻探工具，该钻探工具包括：

钻头体，所述钻头体具有延伸通过其中的旋转轴线；

设置在所述钻头体的外部上的多个主刀片；

设置在所述主刀片的外部上的多个第一层切削元件；

在所述钻头体的外部上设置于所述主刀片之间的多个次级刀片；以及

设置在所述次级刀片的外部上的多个第二层切削元件，所述第二层切削元件按前轨迹式设置构造与所述第一层切削元件呈轨迹式设置。

10.如权利要求9所述的钻探工具，其特征在于，所述第二层切削元件相对于所述第一层切削元件为不充分暴露。

11.如权利要求10所述的钻探工具，其特征在于，所述第二层切削元件和所述第一层切削元件之间的不充分暴露的量是基于临界切削深度控制曲线。

12.如权利要求10所述的钻探工具，其特征在于，还包括多个设置在所述次级刀片的外部上的第三层切削元件，所述第三层切削元件按前轨迹式设置构造与所述第一层切削元件和所述第二层切削元件中的至少一个呈轨迹式设置。

13.如权利要求12所述的钻探工具，其特征在于，所述第三层切削元件相对于所述第二层切削元件为不充分暴露。

14.如权利要求9所述的钻探工具，其特征在于，所述第二层切削元件构造成控制穿透率，这样，在钻探过程中，所述第二层切削元件以所需的钻压配合地层。

15.如权利要求9所述的钻探工具，其特征在于，所述第二层切削元件构造成控制切削深度，这样，在钻探过程中，所述第二层切削元件以所需的钻压配合地层。

16.如权利要求9所述的钻探工具，其特征在于，还包括多个切削深度控制器，所述切削深度控制器设置在所述主刀片或所述次级刀片中至少一个上，并构造成控制切削的深度。