[发明专利]被配置成减轻金刚石台故障的切割元件、包括这种切割元件的钻地工具以及相关方法

说明书

本发明提供一种切割元件，所述切割元件被配置成减轻其前切割面上的剥落。所述切割元件包括：金刚石台，所述金刚石台具有限定在其上的所述前切割面；以及至少一个凹部，所述至少一个凹部限定在所述金刚石台的所述前切割面上。所述至少一个凹部的宽度在25.0μm到650μm的范围内，且其深度在25.0μm到600μm的范围内。本发明还提供形成切割元件的方法，所述切割元件被配置成减轻其前切割面上的剥落。所述方法包括在金刚石台的前切割面上形成至少一个凹部，所述至少一个凹部的宽度在25.0μm到650μm的范围内，且其深度在25.0μm到600μm的范围内。本发明还提供使用切割元件的方法，所述切割元件被配置成减轻其前切割面上的剥落。

优先权主张

本申请要求于2015年3月12日提交的美国临时专利申请序列号14/656,036“Cutting Elements Configured to Mitigate Diamond Table Failure，Earth-BoringTools Including Such Cutting Elements，and Related Methods”的提交日的权益。

技术领域

本公开的实施例涉及钻地工具、包括用于这种钻地工具的金刚石台的切割元件以及相关方法。

发明背景

出于各种目的在地下地层中形成井孔，包括例如从地下地层中提取石油和天然气以及从地下地层中提取地热。可以使用例如钻地旋转钻头的钻头在地下地层中形成井孔。不同类型的钻地旋转钻头在本领域中是已知的，包括例如固定切割器钻头(其在本领域中常常被称为“刮刀”钻头)、滚刀钻头(其在本领域中常常被称为“凿岩”钻头)、孕镶金刚石钻头和混合钻头(其可以包括例如固定切割器和滚刀两者)。钻头旋转并前进到地下地层中。当钻头旋转时，切割器或其研磨结构切割、粉碎、剪切和/或研磨掉地层材料以形成井孔。由钻头钻出的井孔的直径可以由设置在钻头的最大外径处的切割结构限定。

钻头直接或间接地耦接到本领域中所谓的“钻柱”的一端，钻柱包括一系列端到端连接的细长管状段，从地层的表面延伸到井孔中。常常，包括钻头的各种工具与部件可以在被钻井孔的底部处的钻柱远端处耦接在一起。工具与部件的此组件在本领域中被称为“井底钻具组件”(BHA)。

可以通过使钻柱从地层的表面旋转而使钻头在井孔内旋转，或可以通过将钻头耦接到井下马达来使钻头旋转，所述井下马达也耦接到钻柱且靠近井孔底部而设置。井下马达可以包括例如具有安装有钻头的轴的液压姆瓦诺(Moineau)型马达，通过泵送流体(例如钻井泥浆或流体)从地层表面向下穿过钻柱中心、液压马达，从钻头的喷嘴流出，然后穿过在钻柱外表面与井孔内的地层暴露表面之间的环形空间返回到地层表面，可以使液压姆瓦诺型马达旋转。

例如在固定切割器和混合旋转钻头以及其它钻削工具中使用的常规多晶金刚石复合(PDC)切割结构中的裂片和裂纹在用这种切割结构进行钻削时是常见的问题。这种切割结构的PDC台中的剥落可能会大大降低钻头和其它钻削工具的有效性，且常常使PDC台不能使用，使得包括PDC台的切割结构必须被完全更换，然后才能在另一次钻削操作中使用钻头或其它钻削工具。

公开内容

本发明内容既不识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不以任何方式限制所要求保护的主题的范围。

本公开的一些实施例包括切割元件。所述切割元件可以包括：具有前切割面的金刚石台，所述切割面具有外周边缘：以及至少一个凹部，所述至少一个凹部限定在所述金刚石台的所述前切割面上。所述至少一个凹部可以包括侧壁，所述侧壁与所述金刚石台的所述前切割面相交且延伸到所述金刚石台内的底壁，且其中所述至少一个凹部的侧壁与所述金刚石台的所述前切割面的最靠近所述前切割面的所述外周边缘的交点位于距所述金刚石台的所述前切割面的所述外周边缘达0.5mm到4.0mm的距离处，且其中所述至少一个凹部的宽度在25.0μm到650μm的范围内，且其深度在25.0μm到600μm的范围内。