[发明专利]具有被构造用于减小钻头游动的保径插件的钻地工具以及利用钻地工具的钻探方法

说明书

本发明公开了一种用于去除钻孔中的地下地层材料的钻头，包括：钻头体，该钻头体包括纵向轴线；多个刀片，该多个刀片沿着钻头体的面区域从纵向轴线径向向外延伸并且沿着钻头体的保径区域轴向延伸；以及插件，该插件在保径区域中联接到至少一个刀片。该插件包括细长本体，该细长本体具有上表面、下表面和纵向轴线，该纵向轴线居中地延伸穿过细长本体并且与上表面和下表面相交。该上表面包括支承表面，该支承表面用于支撑钻头并且提供正在钻探的地下地层抵靠插件与其摩擦而不超过所选择地层的抗压强度的表面。该插件联接到刀片，使得其上表面径向延伸超过刀片的外表面，并且其下表面径向延伸至低于刀片的外表面。

优先权声明

根据35U.S.C.§119(e)，本专利申请要求2017年9月29日提交的美国临时专利申请序列号62/565,375的权益，该专利申请的公开内容据此全文以引用方式并入本文。本专利申请的主题还涉及与其在同一日期提交的标题为“Earth-Boring Tools Having aSelectively Tailored Gauge Region for Reduced Bit Walk and Method of Drillingwith Same(具有用于减小钻头游动的选择性定制的保径区域的钻地工具以及利用钻地工具的钻探方法)”的美国专利申请________(代理人案卷号1684-13916.1US)的主题。本专利申请的主题还涉及与其在同一日期提交的标题为“Earth-boring Tools Having aGaugeRegion Configured for Reduced Bit Walk and Method of Drilling withSame(具有被构造用于减小钻头游动的保径区域的钻地工具以及利用钻地工具的钻探方法)”的美国专利申请_______(代理人案卷号1684-14412US)的主题。

技术领域

在各种实施方案中，本公开整体涉及具有径向延伸的刀片和轴向延伸的刀片的钻地工具诸如钻头。更具体地，本公开涉及包括至少一个插件的钻头，该至少一个插件安装在钻头的保径区域中以减小钻头在定向钻探钻孔时的偏差。

背景技术

旋转钻头通常用于在地球地层中钻探钻孔或井筒。一种类型的旋转钻头为固定刀具钻头(通常称为“刮刀”钻头)。钻探地球地层的过程可视化为三维过程，因为钻头不仅可沿着竖直轴线线性地穿透地层，而且可有意地或无意地沿着弯曲路径钻探或者相对于理论竖直轴线成角度钻探以及相对于理论竖直轴线沿特定侧向方向钻探，该理论竖直轴线沿基本上平行于地球重力场的方向延伸到地球地层中。如本文所用，术语“定向钻探”是指以下两个过程：将钻头沿着某个期望轨迹穿过地球地层引导到预定目标位置以形成钻孔；以及将钻头沿着预定义轨迹在除沿基本上平行于地球重力场的方向直接向下进入地球地层之外的方向引导到已知目标或未知目标。

已开发出用于定向钻探的若干方法。例如，容积(Moineau)式马达以及涡轮已与偏转装置(诸如弯壳体、弯接头、偏心稳定器以及它们的组合)结合使用，以在钻头仅由马达驱动轴旋转时实现定向的非线性钻探，以及在钻头通过马达轴和钻柱的叠加旋转而旋转时实现线性钻探。