BE1013071A5 - Element de coupe a surface de contact superabrasive controlee, trepans de forage ainsi equipes et procedes de forage. - Google Patents
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Abstract
Eléments de coupe établissant une surface superabrasive relativement constante en contact avec la formation, dépendant du poids appliqué au trépan au cours d'une partie substantielle de la durée de vie utile d'un élément de coupe à face de coupe circulaire ou d'un autre élément de coupe comportant une arete de coupe non linéaire, par exemple à partir d'une usure diamétrale d'environ 5% jusqu'à une usure diamétrale supérieure à environ 30% dans le cas d'un élément de coupe circulaire, mesurée à travers la face de coupe. La table superabrasive de l'élément de coupe est configurée à l'intérieur, à l'extérieur ou dans les deux directions pour varier la profondeur radialement et latéralement, en fonction des besoins, de sorte qu'un accroissement de la largeur de la zone de contact ou de la zone du méplat d'usure avec la formation et les variations de la profondeur de la table lors de l'ususre de l'élément de coupe se compensent pratiquement. Le taux de pénétration d'un trépan de forage ainsi équipé peut ainsi etre maitenu à une valeur appropriée sans accroissement substantiel du poids appliqué au trépan lors de de l'usure de l'élément de coupe,
Description
<Desc/Clms Page number 1> ÉLÉMENT DE COUPE À SURFACE DE CONTACT SUPERABRASIVE CONTRÔLÉE, TRÉPANS DE FORAGE AINSI ÉQUIPÉS ET PROCÉDÉS DE FORAGE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne en général des éléments de coupe pour des trépans de forage rotatifs pour le forage souterrain et plus spécifiquement des éléments de coupe établissant une surface de contact superabrasive contrôlée au cours d'une partie prédominante de la vie utile de l'élément de coupe, ainsi que des trépans ainsi équipés et des procédés de forage correspondants. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Les trépans rotatifs constituent le type prédominant de trépans de forage utilisés pour le forage souterrain de formations de pétrole, de gaz, géothermiques et autres. Parmi les types de trépans rotatifs utilisés, les trépans dits à dispositifs de coupe fixes ou "à lames" n'ont cessé d'accroître leur part de marché au cours des dernières décades. Cet accroissement de la part de marché peut être attribué à un certain nombre de facteurs, les facteurs les plus importants concernant la vaste disponibilité et les performances des éléments de coupe superabrasifs. Les éléments de coupe superabrasifs ont dans l'état présent typiquement la forme d'une couche ou"table"d'aggloméré compact de diamant polycristallin (PDC), formée sur un substrat de support, composé typiquement de carbure de tungstène (WC) cimenté ou fritté dans une presse dans des conditions à pression et température extrêmement élevées. D'autres matériaux superabrasifs sont connus, englobant les PDC thermiquement stables, les films diamantés et les agglomérés compacts de nitrure de bore cubique. La présente invention peut être appliquée avec des éléments de coupe utilisant un quelconque matériau superabrasif. Plusieurs configurations physiques de tables superabrasives pour éléments de coupe sont connues, englobant une forme carrée,"en forme de pierre tombale", et une forme triangulaire. La forme la plus commune est toutefois circulaire, supportée par un substrat circulaire de dimensions similaires. Ces tables superabrasives circulaires sont normalement formées aux dimensions pratiquement requises dans une presse, mais peuvent être découpées d'ébauches plus grandes, en forme de disque. Les autres formes connues doivent en général être découpées d'une ébauche plus grande en <Desc/Clms Page number 2> forme de disque, entraînant ainsi un grand volume de déchets, réduisant le rendement au cours de la fabrication et accroissant les frais de fabrication. Comme représenté dans les figures 1 et 2 des dessins, l'élément de coupe selon la technique en forme de disque 10 englobe une table superabrasive PDC circulaire 12, de profondeur pratiquement constante, montée sur un substrat en WC en forme de disque 14. La table 12 englobe une face de coupe 16, une arête de coupe 18 au niveau de la périphérie de la face de coupe 16 et un côté 20 vers l'arrière de l'arête de coupe 18 (dans la direction du déplacement de l'élément de coupe, en cas d'une coupe face avant). L'élément de coupe 10 serait typiquement orienté sur un trépan de forage ayant au moins une inclinaison arrière négative nominale, de sorte que la face de coupe 16 est"inclinée"à l'écart de la formation en cours de forage. Comme l'arête de coupe 18 et le côté 20 de la table superabrasive 12 de l'élément de coupe 10 contactent en premier lieu la formation en présence de l'application d'un poids au trépan (WOB) au niveau de l'emplacement 22 de l'arête de coupe 18, on peut voir que la zone de contact superabrasive est extrêmement réduite tant en ce qui concerne la profondeur longitudinale et l'épaisseur que la largeur, en partie par suite de l'inclinaison arrière ci-dessus. Pour un WOB donné, la charge résultante par unité de surface au niveau du côté 20 de la table superabrasive 12 contactant la formation en cours de forage est ainsi extrêmement élevée. Par suite de la forme circulaire de la table 12, l'élément de coupe 10 commençant à s'user, un"méplat d'usure"étant formé sur un côté de la face de coupe 16, la table 12 et le substrat 14 agencé derrière celle-ci, la zone de contact du matériad superabrasif en présence d'un WOB, ou la force dite normale appliquée le long de l'axe du train de tiges à laquelle le trépan est fixé, est notablement accrue en largeur et donc dans l'ensemble de la zone. La surface de contact accrue exige par conséquent un accroissement du WOB pour maintenir la charge de l'élément de coupe en termes de charge par unité de surface superabrasive en contact avec la formation, pour maintenir un taux de pénétration (ROP) acceptable. L'accroissement du WOB entraîne toutefois aussi un accroissement de l'usure sur la table superabrasive ainsi que le risque d'un écaillage et d'une cassure correspondante. L'exigence d'un accroissement du WOB peut en outre affecter les performances de forage en termes d'une réduction du pouvoir de direction d'un trépan, et entraîner le blocage d'un moteur de fond lorsque le couple requis pour tourner en présence d'un WOB excessif est <Desc/Clms Page number 3> dépassé, avec une perte conséquente de l'orientation de la face de l'outil. En regardant les largeurs relatives de la surface de contact au niveau de l'emplacement 22, de l'emplacement 24 (l'élément de coupe étant usé à environ 20% du diamètre) et de l'emplacement 26 (l'élément de coupe étant usé à environ 40% du diamètre et se rapprochant typiquement de la fin de sa vie utile, dans la mesure où celle-ci n'est pas encore dépassée), la surface de contact superabrasive peut être accrue de plus d'un ordre de grandeur à partir du moment où un élément de coupe s'engage pour la première fois dans une formation et la fin de sa vie utile, exigeant ainsi un accroissement correspondant du WOB pour maintenir le ROP dans une formation donnée. Cet accroissement non approprié de la surface de contact superabrasive existe dans les éléments de coupe PDC conventionnels supportant des tables superabrasives d'épaisseur constante, d'une épaisseur d'environ 0,030 pouce. En cas de développement d'éléments de coupe supportant des tables à épaisseur accrue, par exemple des tables d'une épaisseur uniforme de 0,070 pouce et de 0,100 pouce, l'accroissement de la surface de contact est exacerbé. L'accroissement de la surface du méplat d'usure de tels éléments de coupe PDC d'un diamètre de 13 mm (0,529 pouce) est illustré dans la figure 9, montrant respectivement la surface de contact superabrasive par rapport au pourcentage de l'usure diamétrale de la face de coupe par les lignes A, B et C pour des éléments de coupe comportant une table superabrasive d'une épaisseur de 0,030, 0,070 et 0,100 pouce. Pour chacune des épaisseurs des tables de 0,030, 0,070 et 0,100 pouce, la zone de contact est plus que doublée entre une usure diamétrale de 5% et 30% de la table superabrasive. Pour les tables superabrasives d'une épaisseur de 0,070 pouce et de 0,100, pouce, la zone de contact est plus spécifiquement accrue rapidement en termes absolus, jusqu'à plus de 0,02 pouce carré (la zone de contact superabrasive maximale pour un élément de coupe PDC de 13 mm, à table d'une épaisseur de 0,030 pouce), exigeant ainsi des accroissements substantiels et non appropriés du WOB à un stade très précoce de la durée de vie de l'élément de coupe pour maintenir la charge par unité de surface du matériau superabrasif contactant la formation. L'utilisation d'une face de coupe carrée ou en forme de pierre tombale établirait évidemment une surface de contact superabrasive relativement constante, mais de telles configurations sont peu appropriées pour d'autres raisons, comme indiqué ci-dessus. Il existe donc une demande dans la technique pour un élément de coupe comportant une face de coupe <Desc/Clms Page number 4> circulaire et une table superabrasive, le terme"circulaire"utilisé dans le cadre de la présente description englobant un segment d'un cercle ou un segment comportant une arête de coupe arquée ou non linéaire, établissant une surface de contact superabrasive relativement constante au cours d'une grande partie de la vie utile de l'élément de coupe. DESCRIPTION DE L'INVENTION Contrairement aux éléments de coupe circulaires ou en forme de disque de l'état de la technique, les éléments de coupe selon l'invention comportent des tables superabrasives ayant des configurations telles que l'aire de surface du matériau superabrasif en contact avec la formation en cours de découpage par l'élément de coupe, dépendant du WOB, atteint rapidement une valeur relativement stable, cette valeur restant relativement constante au-delà d'une partie substantielle de la vie utile de l'élément de coupe, par exemple pour une usure allant d'environ 5% à environ 30% à travers le diamètre de la face de coupe. La présente invention établit cette valeur relativement stable d'une valeur relativement réduite, par exemple de 0,018 à environ 0,021 pouce carré pour un élément de coupe d'un diamètre de 13 mm (0,529 pouce). Une forme de réalisation de l'élément de coupe selon la présente invention comporte une face de coupe plane et une surface de jonction non plane entre la table superabrasive et le substrat de support, au moins une saillie à orientation radiale, ayant pratiquement la forme d'un triangle isocèle, à épaisseur accrue de la table superabrasive étant agencée près de la périphérie de la table superabrasive, la base du triangle étant orientée vers la formation. L'épaisseur et la largeur de la saillie superabrasive sont progressivement réduites à partir d'un emplacement adjacent à l'arête de coupe, au niveau de la périphérie de la table superabrasive non usée vers le centre de l'élément de coupe. Au cours du forage, la réduction de l'épaisseur et de la largeur de la saillie superabrasive lors de l'usure de l'élément de coupe est pratiquement compensée par un accroissement de la largeur de contact avec la formation de la table superabrasive en tant qu'ensemble, par suite d'un intervalle de contact latéral accru des parties plus fines de la table, flanquant latéralement la saillie lors de l'usure de l'élément de coupe en cours d'utilisation. Dans la pratique, il peut être indiqué de fabriquer un tel élément de coupe avec par exemple quatre saillies triangulaires à des intervalles de rotation de 900, en vue de maintenir des configurations de contrainte symétriques au niveau de la surface de jonction entre la table <Desc/Clms Page number 5> superabrasive et le substrat. Une telle forme de réalisation peut utiliser des saillies subissant immédiatement une réduction de la profondeur à partir de la périphérie de la face de coupe, ou peut maintenir une profondeur initiale constante ou même une réduction de la profondeur sur une distance mesurable à partir de la périphérie de la table, pour fournir une masse superabrasive robuste, en vue d'établir et de maintenir le contact initial avec la formation jusqu'à l'établissement définitif du méplat d'usure. Une autre forme de réalisation de l'invention concerne un élément de coupe utilisant une table superabrasive comportant une partie plus épaisse de largeur constante, située le long d'un rayon de l'élément de coupe, l'épaisseur de la table étant réduite de façon non linéaire en direction du centre de l'élément de coupe, proportionnellement à l'accroissement de la largeur de la surface de contact de la table superabrasive, de sorte à maintenir une surface de contact superabrasive pratiquement constante pendant une partie importante de la durée de vie de l'élément de coupe. Il est possible d'utiliser des éléments de coupe selon l'invention comportant des tables superabrasives utilisant des saillies superabrasives ou des accroissements de l'épaisseur, agencés devant les faces de coupe des tables ou débordant de celles-ci. Une saillie triangulaire ou d'une autre forme peut par exemple se situer sur la face de coupe, la face de coupe pouvant avoir une configuration convexe, avec une profondeur superabrasive accrue sous forme d'une nervure bombée à extension diamétrale. Les éléments de coupe selon la présente invention peuvent en outre EMI5.1 comporter des tables de coupe à profondeur variable, les variations de la 1 profondeur pouvant être internes (au niveau de la surface de jonction du substrat) et externes (sous forme d'une saillie débordant de la face de coupe, ou d'une face de coupe non plane) ou les deux. L'invention peut aussi être réalisée sous forme d'un élément de coupe semi-circulaire, circulaire à un tiers ou ayant une autre fraction circulaire, comportant une saillie de table superabrasive interne ou externe, ou les deux, avec une profondeur et/ou une largeur à variation appropriée, en fonction des cas, s'étendant à partir d'une arête de coupe arquée au niveau d'une périphérie de la table vers un point central à partir duquel s'étend le rayon définissant l'arête de coupe. L'invention peut aussi être utilisée avec des éléments de coupe comportant des arêtes de coupe ayant un rayon différent d'un rayon constant, par exemple des <Desc/Clms Page number 6> arêtes de coupe en ellipse, pour compenser les accroissements de la surface de contact superabrasive. On comprendra finalement que des variations extrêmes concernant l'inclinaison arrière d'un élément de coupe, monté sur un trépan de forage, peuvent exiger un certain ajustement de la configuration en termes de variations de l'épaisseur et de la largeur des parties plus profondes de la table superabrasive pour assurer une surface de contact superabrasive pratiquement constante, dépendant du WOB, étant donné qu'un élément de coupe à inclinaison arrière élevée présente une surface de contact plus grande à la formation qu'un élément de coupe à faible inclinaison vers l'arrière, les surfaces de contact d'éléments de coupe supportant des tables superabrasives particulièrement épaisses étant particulièrement affectées par de grandes inclinaisons arrière. L'invention englobe également des procédés de forage avec des trépans équipés d'éléments de coupe selon l'invention, une surface de contact superabrasive pratiquement constante pouvant être maintenue avec la formation, un ROP essentiellement constant pouvant être maintenu pendant une partie substantielle de la durée de vie d'un élément de coupe, en présence de l'application d'un W08 relativement constant. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Les figures 1 et 2 sont respectivement une vue latérale et frontale d'un élément de coupe superabrasif circulaire selon l'état de la technique ; les figures 3A, 3B et 3C sont respectivement des vues en perspective, frontale et latérale en couper d'un substrat pour une première forme de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue en perspective d'un élément de coupe de la première forme de réalisation de l'invention ; les figures 5A, 5B et 5C sont respectivement des vues latérale, frontale et en perspective d'une variante de la première forme de réalisation, la figure 5D étant une vue latérale agrandie de la zone de l'arête de coupe de la table superabrasive, la figure 5E étant une vue en perspective de la face d'attaque du substrat pour cette variante ; les figures 6A, 6B et 6C sont respectivement des vues en perspective, frontale et latérale en coupe d'un substrat pour une autre variante de la première forme de réalisation ; <Desc/Clms Page number 7> les figures 7A et 7B sont respectivement des vues frontale et latérale d'une deuxième forme de réalisation de l'invention ; les figures 8A et 8B sont respectivement des vues frontale et latérale d'une troisième forme de réalisation de l'invention ; la figure 9 est un graphique montrant la zone du méplat d'usure superabrasif en fonction du pourcentage de l'usure diamétrale de la table superabrasive circulaire ; les figures 10A, 10B et 10C représentent respectivement des formes de réalisation additionnelles de l'élément de coupe selon l'invention, comportant des arêtes de coupe arquées et des faces de coupe non circulaires ; et la figure Il représente un trépan de forage rotatif comportant des éléments de coupe selon l'invention qui y sont montés. MEILLEUR MODE D'EXÉCUTION DE L'INVENTION Une première forme de réalisation 100 de l'élément de coupe selon la présente invention sera décrite ci-dessous en référence aux figures 3A à 3C et 4. L'élément de coupe 100 englobe un substrat 102 sous forme d'un cylindre en tronc de cône longitudinal, préformé, composé de WC fritté ou cimenté ou d'un autre matériau approprié, connu dans la technique. La face arrière 104 du substrat 102 est plate, comme représenté, la face d'attaque 106 supportant une table superabrasive 130 (voir figure 4) étant non plane, comprenant plusieurs entailles essentiellement triangulaires 108 à des intervalles de 90 , les entailles 108 étant séparées par des nervures 110, convergeant au niveau du centre 124 du substrat 102, les surfaces supérieures 111 des nervures 110 étant pratiquement situées sur le même plan transversal à l'axe longitudinal L de l'élément de coupe 100, de sorte à présenter une forme en"croix"à l'observateur. Les entailles essentiellement triangulaires 108 peuvent être caractérisées comme étant en général isocèles, chacune étant limité par deux côtés linéaires 112 définissant un angle a d'environ 600 entre eux, une courte limite intérieure arquée 114 connectant les côtés linéaires convergeants 112, et une arête arquée ou base externe 116 s'étendant entre les côtés 112 et coïncidant avec la périphérie externe ou le côté 122 du substrat 102 dans un élément de coupe fini 100. Les transitions, par exemple au niveau du numéro de référence 120, entre les fonds 118 des entailles 108 vers les côtés 112 et la limite 114 et entre les côtés 112 et la limite 114 vers les surfaces supérieures de la nervure 111, sont de préférence arrondies plutôt <Desc/Clms Page number 8> que de former un angle aigu, par exemple le long d'un rayon d'environ 0,02 pouce. Comme représenté, les fonds des entailles 118 sont relativement plats, angulaires ou inclinés le long du rayon du substrat 102 à un angle d'inclinaison ss d'environ 100 par rapport aux surfaces supérieures 111 des nervures 110, et situés de sorte qu'une ligne s'étendant de chaque fond 118 vers le centre 124 couperait une ligne parallèle aux surfaces supérieures 111, à environ 0,010 pouce au-dessous (c. à. d. dans le substrat 102) et à une distance radiale d'environ 0,060 pouce du centre 124, de sorte à établir une réduction de l'épaisseur des entailles 108 lors de leur extension du côté 122 du substrat 102 vers le centre correspondant 124. Comme représenté dans la figure 4, la table superabrasive 130, composée de préférence d'un PDC, est formée sur la face d'attaque 106 du substrat 102, ceci étant bien connu dans la technique. La table 130 présente une face de coupe pratiquement plane 132, des saillies superabrasives 134 remplissant les entailles 108 du substrat 102. La profondeur de la table superabrasive 130 au niveau des saillies 134 peut par exemple représenter environ 0,080 pouce au niveau de l'arête de coupe 136. Le reste de la table 130, à l'exception des saillies 134, comprenant pratiquement une surface de table située au-dessus du"croisement"des nervures 110, et le centre 124 du substrat 102, comprend des parties ayant une épaisseur superabrasive réduite et pratiquement constante, par exemple de l'ordre de 0,040 pouce. La surface de la face de coupe 132 a en outre de préférence un degré élevé de lissé, comme décrit et revendiqué dans les brevets US 5447208 et 5653300 de Lund et al., cédés au cessionnaire de la présente invention. Au moins une partie des surfaces de la face de coupe de toutes les formes de réalisation de l'invention présente de préférence un haut degré de lissé, selon les instructions des brevets de Lund et al. En service, l'élément de coupe 100 est de préférence agencé avec une des entailles du substrat 108 et sa saillie de matériau superabrasif associée 134 dans une orientation à l'écart de la face du trépan sur lequel l'élément de coupe 100 est monté, et en direction de la formation devant être découpée par l'élément de coupe 100 au cours d'une action de coupe du type à cisaillement. Après un accroissement initial rapide de la surface de contact superabrasive, un point de contact initial au niveau de l'arête de coupe 136 de la table 130 se transformant latéralement en un méplat au cours des premiers 5% ou moins de l'usure diamétrale de la face de coupe, une telle orientation assure que les accroissements latéraux ultérieurs du méplat d'usure seront pratiquement compensés par les réductions de la <Desc/Clms Page number 9> profondeur et de la largeur de la saillie 134, jusqu'à l'usure diamétrale de la face de coupe de plus d'environ 30%. Comme représenté par la ligne D dans la figure 9, la surface de contact superabrasive de la forme de réalisation de l'élément de coupe 100 en question, ne sera accrue, pour un élément de coupe d'un diamètre de 13 mm, que d'environ 0,018 pouce carré à environ 0,201 pouce carré lors de l'usure de l'élément de coupe 100 dans le cadre de l'intervalle ci-dessus, et seulement à environ 0,028 pouce carré lors d'une usure diamétrale de 40% de la face de coupe, un point dépassant largement sa durée de vie utile typique. Les figures SA à 5E représentent une première variante de l'élément de coupe 200 de la première forme de réalisation. L'élément de coupe 200 englobe un substrat 202 comportant des entailles 208 agencées entre des nervures à extension radiale 210, agencées à des intervalles circonférentiels de 90 , comme dans le cas de l'élément de coupe 100. Contrairement à l'élément de coupe 100, les nervures 210 sont toutefois définies par des surfaces latérales inclinées 212 (voir figures 5A et 5D) s'étendant vers le bas sur chaque côté d'une nervure 210, à partir du sommet 214 de la nervure vers les fonds 218 des entailles latéralement adjacentes 208. Dans cette variante 200, les fonds des entailles 218 sont pratiquement parallèles au plan de la face de coupe 232 et transversales à l'axe longitudinal de l'élément de coupe 200, plutôt que d'être inclinés, comme dans le cas de l'élément de coupe 100. Contrairement à l'élément de coupe 100, les côtés des nervures 210 sont en outre pratiquement parallèles, les nervures 210 gardant une section transversale pratiquement constante jusqu'à la rencontre avec les nervures adjacentes 210 en direction du centre 224 du substrat 202, plutôt que d'avoir une inclinaison vers le bas des nervures lors de leur approche du centre. L'épaisseur Tl de la table superabrasive 230 au niveau des saillies 234 de la table superabrasive 230 située au-dessus des fonds des entailles 218 correspond à environ 0,080 pouce, l'épaisseur de la table T2 au-dessus des sommets 214 des nervures 210 correspondant à environ 0,040 pouce. Dans le cas de la variante 200, la surface de contact superabrasive est maintenue relativement constante au cours de l'usure de l'élément de coupe par l'intermédiaire d'une sélection appropriée des épaisseurs relatives des parties de la table au-dessus des fonds 218 et des sommets 214 des nervures, du degré de réduction de la largeur des entailles 208 lors de l'usure de l'élément de coupe 200 et des angles des inclinaisons latérales <Desc/Clms Page number 10> des surfaces latérales 212 des nervures s'étendant entre les sommets 214 des nervures et les fonds 218 des nervures. Dans le cas de l'élément de coupe 200, l'arête de coupe 236 est en outre chanfreinée à une largeur radiale d'environ 0,015 pouce, à un angle de 45 par rapport à la face de coupe 232, et (comme représenté dans la figure 5A) au moins une partie du côté de la table 230 peut former un angle y d'environ 10 par rapport au côté 222 du substrat 202, selon les instructions du brevet 5437343 de Cooley et al., cédé au cessionnaire de la présente invention. Comme représenté dans la figure 5C, un chanfrein et un côté angulaire de la table peuvent aussi être éliminés, en fonction des besoins. Les figures 6A à 6C illustrent un substrat 302 pour une autre variante 300 de la première forme de réalisation de l'élément de coupe selon l'invention. Le substrat 302 est similaire au substrat 102, sauf que la face d'attaque 306 englobe des entailles ayant pratiquement la forme de triangles isocèles 308, comportant des fonds topographiques composites 318, comprenant chacune une plateforme externe, arquée, plate 317, orientée de façon pratiquement parallèle aux surfaces supérieures 311 des nervures 310, la plateforme 317 s'étendant radialement vers l'intérieur sur une distance mesurable D3 (par exemple de l'ordre de 0,030 pouce) vers une surface interne pratiquement plate 319. La surface 319 peut effectivement être caractérisée comme ayant une forme concave très étroite, à peine perceptible, comprenant une section d'un cône de révolution. La surface 319 est inclinée le long d'un rayon du substrat 302 à un angle ss, par exemple de l'ordre de 100 pour un élément de coupe d'un diamètre de 0,529 pouce ou de 13 mm, vers les sommets 3l des nervures 310 et agencée de sorte à couper une ligne parallèle aux sommets des nervures 311 et située à 0, 010 pouce au-dessous de ceux-ci, à environ 0,060 pouce radialement vers l'extérieur du centre 324, de sorte à réduire la profondeur de l'entaille 308 lors de la réduction de la distance radiale du centre 324 du substrat 302. Les fonds topographiques composites 318 sont délimités par une paire de côtés linéaires, à orientation convergente 312 des nervures adjacentes 310 (définissant de nouveau un angle inclus d'environ 600), connectés au niveau de leurs extrémités radialement internes par la limite arquée 314 et au niveau de leurs extrémités radialement externes par la base ou l'arête externe arquée 316 s'étendant entre elles et pratiquement coïncidente avec la périphérie externe ou le côté 322 du substrat 302 dans un élément de coupe 300 fini. La limite 321 entre la plateforme 317 et une <Desc/Clms Page number 11> surface interne plate 319 est de préférence arquée ou arrondie, plutôt que d'être aiguë, par exemple sur un rayon d'environ 0,125 pouce. L'extérieur d'un élément de coupe comportant le substrat 302 serait pratiquement identique à l'élément de coupe 100 (voir figure 4), et n'est donc pas illustré séparément, les numéros de référence applicables à l'élément de coupe 300 étant toutefois indiqués dans la figure 4 en vue d'une plus grande clarté. Les transitions, par exemple au niveau du numéro de référence 320 entre la périphérie externe de la plateforme 317 et la surface 319 ainsi que qu'entre les côtés 312 et la limite 314 et entre les côtés 312 et la limite 314 et les sommets des nervures 311 sont arrondies, comme dans le cas du substrat 302. La présence de la plateforme 317 au niveau de la périphérie externe de chaque entaille 308 établit une profondeur accrue du matériau superabrasif (voir figure 4) dans les saillies 334 de la table superabrasive 330 au niveau de l'arête de coupe 336, pour soutenir les impacts initiaux avec la formation avant la formation d'un méplat d'usure, permettant ainsi de former un élément de coupe plus robuste. La plateforme 317 peut même être inclinée vers le bas (voir figure 6C) lors de son extension radiale vers l'intérieur à partir du côté 322 du substrat 302, comme indiqué par les tirets 317', pour établir une épaisseur effective encore accrue de la table superabrasive 330 dans une saillie 334 orientée vers la formation et alignée avec la force résultante agissant sur l'arête de coupe de la face de coupe, l'angle d'inclinaison B de la surface 319 pouvant en outre être supérieur à 10 (comme-indiqué aussi par les tirets 319') en vue d'une adaptation à cette configuration de la plateforme 317. Les figures 7A et 7B illustrent une deuxième forme de réalisation 500 de l'élément de coupe selon la présente invention. L'élément de coupe 500 englobe un substrat 502 sur lequel est formée une table superabrasive 530. La table 530 englobe au moins une saillie radiale ou diamétrale 534, ayant une largeur pratiquement constante et une épaisseur accrue par rapport au reste de la table 530. La saillie 534 est la plus épaisse près de l'arête de coupe 536, son épaisseur étant réduite de façon non linéaire (par exemple le long d'un rayon de courbure R) lors de son approche du centre 525 du substrat 502. Lors de l'usure de la face de coupe 532 et de la table 530 en direction du centre 525 en cours d'utilisation, la profondeur réduite de la saillie 534 est ainsi compensée par l'accroissement de la surface de contact superabrasive avec la formation établie par la largeur accrue des zones de tables plus fines 533 flanquant la saillie 534. <Desc/Clms Page number 12> Les figures 8A et 8B illustrent une troisième forme de réalisation 600 de l'élément de coupe selon la présente invention. L'élément de coupe 600 englobe un substrat 602 sur lequel est formée une table superabrasive 630, une surface de jonction pratiquement plane ou une limite étant agencée entre les deux éléments. La table 630 englobe une saillie radiale 634 débordant de la face de coupe 632, la profondeur et la largeur de la saillie 634 étant réduites en direction du centre 624 du substrat 602, de sorte que la surface de contact superabrasive avec la formation reste essentiellement constante lors de l'usure de l'arête de coupe 636 pour former un méplat au cours du forage, l'accroissement de la largeur radiale du méplat d'usure est compensée par la réduction de la dimension de contact de la saillie 634. Comme indiqué par les tirets 640, la saillie 634 peut aussi s'étendre à partir de l'arrière de la table 630 ainsi qu'à partir de la face de coupe 632. Les figures 10A, 10B et 10C illustrent respectivement des éléments de coupe comportant des arêtes de coupe arquées et des tables superabrasives ainsi que des faces de coupe non circulaires. L'élément de coupe 700 de la figure 10A a une configuration semi-cylindrique, avec une table superabrasive semi-circulaire 730, la saillie 734 s'étendant vers l'arrière de celle-ci dans le substrat de support. L'élément de coupe 800 de la figure 10B a une configuration cylindrique à un tiers, avec une table superabrasive circulaire à un tiers 830, la saillie 834 s'étendant vers l'arrière de celle-ci dans le substrat de support. L'élément de coupe 900 de la figure 10C a une configuration en ellipse, avec une table superabrasive en ellipse 930, la saillie 934 s'étendant vers l'arrière de celle-ci dans le substrat de support. La figure 11 illustre un trépan de forage sous forme d'un trépan à lames rotatif 1000 comportant des éléments de coupe 100,200 et 300 qui y sont montés selon la présente invention. Comme indiqué ci-dessus, les éléments de coupe selon la présente invention peuvent utiliser de quelconques matériaux superabrasifs connus, englobant, sans limitation, les PDC, les PDC thermiquement stables, les films diamantés, et les agglomérés compacts de nitrure de bore cubique. Les tables superabrasives selon l'invention peuvent être formées comme des masses superabrasives indépendantes et utilisées comme éléments de coupe fixés directement à la face du trépan, par exemple par brasure ou au cours d'une infiltration d'un trépan du type à matrice, en plus de la formation sur des substrats de support, selon la technique conventionnelle des PDC. <Desc/Clms Page number 13> Les substrats peuvent avoir la forme de cylindres ou de goujons, en fonction des besoins, la manière de fixation des éléments de coupe à la face du trépan étant sans conséquence pour l'invention. Les hommes de métier comprendront que les éléments de coupe selon l'invention permettent le maintien d'un WOB en présence d'un ROP donné (ou d'un intervalle de ROP) dans le cadre de valeurs contrôlées, non désavantageuses, par l'intermédiaire du contrôle de la surface de contact superabrasive des éléments de coupe sur le trépan avec une formation en cours de forage. La présente invention englobe ainsi des procédés de forage nouveaux et non évidents. Les éléments de coupe et les trépans de forage selon la présente invention ont certes été décrits en référence de certaines formes de réalisation illustrées, mais les hommes de métier comprendront qu'elle n'y est pas limitée. Des additions, des suppressions et des modifications pourront être apportées aux formes de réalisation illustrées, des combinaisons des caractéristiques des différentes formes de réalisation étant également possibles, sans se départir de l'objectif de l'invention EMI13.1 exposé dans les revendications annexées. 1
Claims (1)
- REVENDICATIONS 1. Elément de coupe destiné à être utilisé sur un trépan de forage pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : une table superabrasive comportant une face de coupe non perforée s'étendant dans deux dimensions et devant être orientée sur ledit trépan de forage de manière généralement transversale à une direction prévue du déplacement de l'élément de coupe lors de la rotation dudit trépan de forage, ladite table superabrasive comportant une arête de coupe périphérique arquée entre ladite face de coupe non perforée et une partie latérale de ladite table superabrasive :et ladite table superabrasive englobant au moins une saillie superabrasive solidaire, ayant une forme pratiquement triangulaire s'étendant transversalement à ladite face de coupe non perforée entre un emplacement adjacent à ladite arête de coupe et un emplacement adjacent à une région interne de ladite table superabrasive. ladite au moins une saillie superabrasive solidaire étant délimitée latéralement par deux surfaces latérales pratiquement linéaires convergeant en direction de ladite région interne, une surface de délimitation interne arquée adjacente à ladite région interne connectant les extrémités internes desdites deux surfaces latérales pratiquement linéaires, et une base périphérique externe arquée.2. Elément de coupe selon la revendication 1. dans lequel ladite table superabrasive est configurée, lorsque ledit élément de coupe est orienté sur ledit trépan de forage de sorte que ladite au moins une saillie superabrasive solidaire fait face à ladite formation souterraine, de façon à établir une surface de contact superabrasive pratiquement constante avec ladite formation souterraine au niveau de ladite arête de coupe périphérique arquée de ladite table superabrasive après l'usure de ladite arête de coupe superabrasive périphérique, formant une arête pratiquement linéaire au cours dudit forage ainsi que pour une partie additionnelle substantielle de l'usure latérale ultérieure de la table superabrasive.3. Elément de coupe selon la revendication 2. dans lequel ladite surface de contact superabrasive pratiquement constante englobe une surface de contact légèrement accrue après la formation de ladite arête pratiquement linéaire.4. Elément de coupe selon la revendication 1. dans lequel ladite surface de contact superabrasive pratiquement constante est établie en présence d'une usure d'environ cinq pour cent à environ trente pour cent de ladite face de coupe non perforée, mesurée dans une direction de l'usure de ladite table superabrasive au cours dudit forage. <Desc/Clms Page number 15>5. Elément de coupe selon la revendication 4, dans lequel ladite surface de contact superabrasive pratiquement constante englobe une surface de contact légèrement accrue après la formation de ladite arête pratiquement linéaire.6. Elément de coupe selon la revendication 1. dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire a une section transversale pratiquement rectangulaire, transversalement à une ligne entre ladite partie latérale de la table superabrasive et ladite région interne de ladite table superabrasive.7. Elément de coupe selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire s'étend de manière abrupte dans une direction latérale, le long d'au moins une partie de sa longueur, vers une partie à épaisseur réduite de ladite table superabrasive.8. Elément de coupe selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire s'étend pratiquement vers une région centrale de ladite table superabrasive.9. Elément de coupe selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire a une épaisseur pratiquement constante sur une distance radiale mesurable, vers l'intérieur de ladite arête de coupe périphérique arquée.10. Elément de coupe selon la revendication 1. dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire a une épaisseur croissante sur une distance radiale mesurable, vers l'intérieur de ladite arête de coupe périphérique arquée. il. Elément de coupe selon la revendication 1, englobant en outre un substrat de support adjacent à une face de ladite table superabrasive opposée à ladite face de coupe non perforée.12. Elément de coupe selon la revendication 11, dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire s'étend dans une entaille de forme similaire dans ledit substrat de support.13. Elément de coupe selon la revendication 1. dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire déborde de ladite face de coupe non perforée.14. Elément de coupe selon la revendication 13, dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire déborde aussi de ladite table superabrasive derrière ladite face de coupe non perforée.15. Elément de coupe selon 1a revendication 1. dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire déborde de ladite table superabrasive derrière ladite face de coupe non perforée.16. Elément de coupe selon la revendication 1. dans lequel ladite forme pratiquement triangulaire comprend une forme triangulaire pratiquement isocèle. <Desc/Clms Page number 16> 17. Elément de coupe selon la revendication 1. dans lequel ladite au moins une saillie superabrasive solidaire a une épaisseur réduite entre ladite base périphérique externe arquée et ladite limite interne.18. Elément de coupe selon la revendication 1. dans lequel lesdites deux surfaces EMI16.1 latérales pratiquement linéaires et ladite surface de délimitation, délimitant latéralement ladite au moins une saillie superabrasive solidaire, sont orientées de manière oblique par rapport à ladite face de coupe.19. Elément de coupe destiné à être utilisé sur un trépan de forage pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : une table superabrasive comportant une face de coupe s'étendant en général dans un plan bidimensionnel et devant être orientée sur ledit trépan de forage de manière généralement transversale à une direction prévue du déplacement de l'élément de coupe, ladite table superabrasive comportant une arête de coupe périphérique arquée entre ladite face de coupe et une partie latérale de ladite table superabrasive ;et un substrat de support, comportant une extrémité adjacente à une face de ladite table superabrasive opposée à ladite face de coupe, une partie latérale coïncidant pratiquement avec ladite partie latérale de ladite table superabrasive et englobant plusieurs entailles sur ladite extrémité agencées entre plusieurs nervures à extension pratiquement radiale, chaque nervure desdites plusieurs nervures à extension pratiquement radiale s'étendant de ladite partie latérale dudit substrat de support vers un emplacement mutuellement proche dans une partie interne de ladite table superabrasive. lesdites plusieurs nervures à extension pratiquement radiale ayant chacune une section transversale pratiquement constante, définie par des surfaces latérales inclinées vers le bas, s'étendant vers des bases desdites plusieurs entailles :ladite table superabrasive s'étendant au-dessus de ladite extrémité du substrat de support, englobant plusieurs saillies superabrasives qui en font partie intégrante et s'étendant transversalement au plan bidimensionnel de ladite face de coupe, dans lesdites plusieurs entailles sur ladite extrémité du substrat de support.20. Elément de coupe selon la revendication 19. dans lequel lesdites saillies superabrasives ont au moins une largeur ou une profondeur réduite entre un emplacement adjacent à ladite arête de coupe périphérique et ledit emplacement adjacent à ladite partie interne de la table superabrasive.21. Elément de coupe selon la revendication 20. dans lequel ladite réduction d'au moins la largeur ou la profondeur de la saillie est pratiquement linéaire au-delà d'au moins une partie d'une longueur de la saillie entre ledit emplacement proche de l'arête de coupe périphérique et ledit emplacement adjacent à ladite partie interne de la table superabrasive. <Desc/Clms Page number 17>22. Elément de coupe selon la revendication 19, dans lequel lesdites saillies ont chacune une forme pratiquement triangulaire.23. Elément de coupe selon la revendication 22, dans lequel ladite forme pratiquement triangulaire comprend une forme triangulaire pratiquement isocèle.24. Elément de coupe selon la revendication 19, dans lequel lesdites plusieurs saillies superabrasives s'étendent progressivement dans une direction latérale, le long d'au moins une partie de leurs extensions respectives, entre ladite partie latérale de la table superabrasive et ladite partie interne de ladite table superabrasive. vers une partie à épaisseur réduite de ladite table superabrasive.25. Elément de coupe pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : une table superabrasive pratiquement circulaire, comportant une face de coupe non perforée et une face arrière opposée s'étendant dans deux dimensions, de manière généralement transversale à une direction prévue du déplacement de l'élément de coupe, un côté entre ladite face de coupe non perforée et ladite face arrière opposée, et une arête de coupe définie entre ladite face de coupe non perforée et ledit coté, le long d'une partie périphérique de ladite table superabrasive pratiquement circulaire ;ladite table superabrasive englobant en outre plusieurs saillies solidaires espacées circonférentiellement, s'étendant transversalement par rapport à au moins une face de ladite table superabrasive, chacune desdites saillies desdites plusieurs saillies solidaires espacées circonférentiellement s'étendant de manière pratiquement radiale vers l'intérieur, d'un emplacement adjacent audit côté vers un emplacement plus proche d'un centre de ladite table superabrasive, et ayant une forme pratiquement triangulaire, délimitée latéralement par deux surfaces latérales pratiquement linéaires convergeant en direction dudit centre de ladite table superabrasive, une surface de délimitation arquée interne connectant les extrémités internes desdites deux surfaces latérales pratiquement linéaires, et une base périphérique externe arquée.26. Elément de coupe selon la revendication 25. dans lequel lesdites saillies ont une épaisseur réduite entre lesdits emplacements adjacents au côté de ladite table superabrasive et lesdits emplacements adjacents au centre de ladite table superabrasive.27. Elément de coupe selon la revendication 26. dans lequel ladite réduction de l'épaisseur de la saillie est pratiquement linéaire au-delà d'au moins une partie de ladite extension de la saillie s'étendant de manière pratiquement radiale vers l'intérieur.28. Elément de coupe selon la revendication 25. dans lequel lesdites saillies ont une section transversale pratiquement rectangulaire, transversalement par rapport à une ligne radiale s'étendant entre ladite partie périphérique de ladite table superabrasive et le centre de ladite table superabrasive. <Desc/Clms Page number 18> 29. Elément de coupe selon la revendication 25, dans lequel lesdites saillies s'étendent progressivement dans une direction latérale, le long d'au moins une partie de leurs longueurs, vers une partie à épaisseur réduite de ladite table superabrasive. 30.Elément de coupe selon la revendication 25, dans lequel lesdites saillies s'étendent chacune de façon abrupte dans une direction latérale, le long d'au moins une partie de leurs extensions respectives, s'étendant de manière pratiquement radiale vers l'intérieur, vers une partie à épaisseur réduite de ladite table superabrasive.31. Elément de coupe selon la revendication 25. dans lequel au moins certaines desdites plusieurs saillies solidaires espacées circonférentiellement ont une épaisseur pratiquement constante sur une distance radiale mesurable vers l'intérieur dudit côté.32. Elément de coupe selon la revendication 25. dans lequel au moins certaines desdites saillies ont une épaisseur accrue sur une distance radiale mesurable vers l'intérieur dudit côté.33. Elément de coupe selon la revendication 25, englobant en outre un substrat de support adjacent à ladite face arrière de ladite table superabrasive.34. Elément de coupe selon la revendication 33. dans lequel lesdites saillies s'étendent dans des entailles de forme similaire dans ledit substrat de support.35. Elément de coupe selon la revendication 25. dans lequel lesdites saillies débordent de ladite face de coupe.36. Elément de coupe selon la revendication 35, dans lequel lesdites saillies débordent aussi de ladite face arrière.37. Elément de coupe selon la revendication 25. dans lequel lesdites saillies débordent de ladite face arrière.38. Elément de coupe selon la revendication 25, dans lequel ladite forme pratiquement triangulaire comprend une forme triangulaire pratiquement isocèle.39. Elément de coupe selon la revendication 25. dans lequel lesdites deux surfaces latérales pratiquement linéaires et ladite surface de délimitation arquée interne délimitant latéralement lesdits plusieurs saillies solidaires espacées circonférentiellement sont orientées de manière oblique par rapport à ladite face de coupe non perforée.40. Trépan de forage rotatif pour le forage d'une formation souterraine. comprenant : un corps de trépan comportant au moins un élément de coupe qui y est monté, ledit au moins un élément de coupe comprenant : une table superabrasive pratiquement circulaire, comportant une face de coupe non perforée et une face arrière opposée s'étendant dans deux dimensions, de manière <Desc/Clms Page number 19> généralement transversale à une direction prévue du déplacement de l'élément de coupe. un côté entre ladite face de coupe non perforée et ladite face arrière opposée. et une arête de coupe définie entre ladite face de coupe non perforée et ledit coté le long d'une partie périphérique de ladite table superabrasive ;ladite table superabrasive englobant en outre plusieurs saillies espacées circonférentiellement, s'étendant transversalement par rapport à au moins une face de ladite table superabrasive. chacune desdites saillies s'étendant de manière pratiquement radiale vers l'intérieur, d'un emplacement adjacent audit côté vers un emplacement plus proche d'un centre de ladite table superabrasive, et ayant une forme pratiquement triangulaire, délimitée latéralement par deux surfaces latérales pratiquement linéaires convergeant en direction dudit centre de ladite table superabrasive, une surface de délimitation arquée interne connectant les extrémités internes desdites deux surfaces latérales pratiquement linéaires, et une base périphérique externe arquée.41. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40, dans lequel lesdites saillies ont une épaisseur réduite entre lesdits emplacements adjacents au côté de ladite table superabrasive et lesdits emplacements adjacents au centre de ladite table superabrasive.42. Trépan de forage rotatif selon la revendication 41, dans lequel ladite réduction de l'épaisseur est pratiquement linéaire au-delà d'au moins une partie de ladite extension de la saillie s'étendant de manière pratiquement radiale vers l'intérieur.43. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. dans lequel lesdites saillies-ont une section transversale pratiquement rectangulaire, transversalement par rapport à une ligne radiale s'étendant entre ladite partie périphérique de ladite table superabrasive et le centre de ladite table superabrasive.44. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40, dans lequel lesdites saillies s'étendent progressivement dans une direction latérale. le long d'au moins une partie de leurs extensions respectives, entre le côté de ladite table superabrasive et le centre de ladite table superabrasive, vers une partie à épaisseur réduite de ladite table superabrasive.45. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. dans lequel lesdites saillies s'étendent de manière pratiquement abrupte dans une direction latérale. le long d'au moins une partie de leurs longueurs, vers une partie à épaisseur réduite de ladite table superabrasive.46. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. dans lequel au moins certaines desdites plusieurs saillies espacées circonférentiellement se rencontrent au niveau du centre de ladite table superabrasive. <Desc/Clms Page number 20> 47. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. dans lequel au moins certaines desdites plusieurs saillies espacées circonférentiellement ont une épaisseur pratiquement constante sur une distance radiale mesurable vers l'intérieur dudit côté. 48. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. dans lequel au moins certaines desdites plusieurs saillies espacées circonférentiellement ont une épaisseur accrue sur une distance radiale mesurable vers l'intérieur dudit côté.49. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. englobant en outre un substrat de support adjacent à ladite face arrière opposée de ladite table superabrasive. ledit au moins un élément de coupe étant fixé audit corps du trépan pratiquement à travers ledit substrat de support.50. Trépan de forage rotatif selon la revendication 49, dans lequel lesdites saillies s'étendent dans des saillies de forme similaire dans ledit substrat de support.51. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. dans lequel au moins certaines desdites plusieurs saillies espacées circonférentiellement débordent de ladite face de coupe.52. Trépan de forage rotatif selon la revendication 51. dans lequel au moins certaines desdites plusieurs saillies espacées circonférentiellement débordent de ladite face arrière opposée.53. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. dans lequel au moins certaines desdites plusieurs saillies espacées circonférentiellement débordent de ladite face arrière opposée.54. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. dans lequel ladite forme pratiquement triangulaire comprend une forme triangulaire pratiquement isocèle.55. Trépan de forage rotatif selon la revendication 40. dans lequel lesdites deux surfaces latérales pratiquement linéaires et ladite surface de délimitation arquée interne délimitant latéralement chacune desdites plusieurs saillies espacées circonférentiellement sont orientées de manière oblique par rapport à ladite face de coupe non perforée.56. Trépan de forage rotatif pour le forage d'une formation souterraine, comprenant : un corps de trépan ; au moins un élément de coupe monté sur ledit corps du trépan et comprenant : une table superabrasive pratiquement circulaire, comportant une face de coupe et une face arrière opposée s'étendant dans deux dimensions, de manière généralement transversale à une direction prévue du déplacement de l'élément de coupe, un côté entre ladite face de coupe et ladite face arrière, et une arête de coupe définie entre <Desc/Clms Page number 21> ladite face de coupe et ledit coté. le long d'une partie périphérique de ladite table superabrasive pratiquement circulaire ;et un substrat de support, comportant une extrémité adjacente à une face de ladite table superabrasive opposée à ladite face de coupe, une partie latérale coïncidant pratiquement avec ledit côté le long d'une partie périphérique de ladite table superabrasive et englobant plusieurs entailles sur ladite extrémité agencées entre plusieurs nervures à extension pratiquement radiale, chaque nervure desdites plusieurs nervures à extension pratiquement radiale s'étendant de ladite partie latérale dudit substrat de support vers un emplacement adjacent à un centre de ladite table superabrasive. lesdites plusieurs nervures à extension pratiquement radiale ayant chacune une section transversale pratiquement constante et étant définies par des surfaces latérales inclinées vers le bas. s'étendant vers des bases desdites plusieurs entailles :ladite table superabrasive s'étendant au-dessus de ladite extrémité du substrat de support, englobant plusieurs saillies superabrasives qui en font partie intégrante et s'étendant transversalement à un plan de ladite face de coupe, dans lesdites plusieurs entailles sur ladite extrémité du substrat de support.57. Trépan de forage rotatif selon la revendication 56. dans lequel lesdites saillies superabrasives ont au moins une largeur ou une profondeur réduite entre lesdits emplacements adjacents au côté de ladite table superabrasive et lesdits emplacements adjacents au centre de ladite table superabrasive.58. Trépan de forage rotatif selon la revendication 57, dans lequel lesdites réductions de la largeur et de la profondeur de la saillie superabrasive sont pratiquement linéaires au-delà d'au moins une partie d'une extension d'une saillie entre le côté de ladite table superabrasive et le centre de ladite table superabrasive.59. Trépan de forage rotatif selon la revendication 56, dans lequel lesdites saillies superabrasives ont une section transversale pratiquement rectangulaire, transversalement par rapport à une direction de leur allongement.60. Trépan de forage rotatif selon la revendication 56. dans lequel lesdites saillies superabrasives ont une forme pratiquement triangulaire.61. Trépan de forage rotatif selon la revendication 60, dans lequel ladite forme pratiquement triangulaire comprend une forme triangulaire pratiquement isocèle.62. Trépan de forage rotatif selon la revendication 56, dans lequel lesdites saillies superabrasives s'étendent progressivement dans une direction latérale, le long d'au moins une partie de leurs extensions respectives entre le côté de ladite table superabrasive et le centre de ladite table superabrasive, vers une partie à profondeur réduite de ladite table superabrasive. <Desc/Clms Page number 22>63. Trépan de forage rotatif selon la revendication 56, dans lequel lesdites saillies superabrasives s'étendent de manière pratiquement abrupte dans une direction latérale, le long d'au moins une partie de leurs longueurs, vers une partie à profondeur réduite de ladite table superabrasive.64. Trépan de forage rotatif selon la revendication 56, dans lequel au moins certaines desdites plusieurs saillies superabrasives se rencontrent au niveau du centre de ladite table superabrasive.65. Trépan de forage rotatif selon la revendication 56. dans lequel au moins certaines desdites saillies superabrasives ont une profondeur pratiquement constante sur une distance radiale mesurable vers l'intérieur dudit côté, 66. Trépan de forage rotatif selon la revendication 56, dans lequel au moins certaines desdites saillies superabrasives ont une profondeur accrue sur une distance radiale mesurable vers l'intérieur dudit côté.67. Trépan de forage rotatif selon la revendication 56, dans lequel au moins certaines desdites saillies superabrasives débordent aussi de ladite face de coupe.
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---|---|---|---|
BE9800671A BE1013071A5 (fr) | 1997-09-23 | 1998-09-17 | Element de coupe a surface de contact superabrasive controlee, trepans de forage ainsi equipes et procedes de forage. |
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Families Citing this family (44)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6571891B1 (en) | 1996-04-17 | 2003-06-03 | Baker Hughes Incorporated | Web cutter |
US6199645B1 (en) * | 1998-02-13 | 2001-03-13 | Smith International, Inc. | Engineered enhanced inserts for rock drilling bits |
US6401845B1 (en) * | 1998-04-16 | 2002-06-11 | Diamond Products International, Inc. | Cutting element with stress reduction |
US6202772B1 (en) * | 1998-06-24 | 2001-03-20 | Smith International | Cutting element with canted design for improved braze contact area |
US6527069B1 (en) * | 1998-06-25 | 2003-03-04 | Baker Hughes Incorporated | Superabrasive cutter having optimized table thickness and arcuate table-to-substrate interfaces |
US6412580B1 (en) * | 1998-06-25 | 2002-07-02 | Baker Hughes Incorporated | Superabrasive cutter with arcuate table-to-substrate interfaces |
CA2276841C (fr) | 1998-07-07 | 2004-12-14 | Smith International, Inc. | Insertions non planaires et non axisymetriques |
GB9911139D0 (en) * | 1999-05-14 | 1999-07-14 | Camco Int Uk Ltd | Preform cutting elemenys for rotary drill bits |
GB2375128B (en) * | 2000-06-27 | 2003-04-23 | Baker Hughes Inc | Cutter for a drill bit |
US6390181B1 (en) * | 2000-10-04 | 2002-05-21 | David R. Hall | Densely finned tungsten carbide and polycrystalline diamond cooling module |
US6550556B2 (en) | 2000-12-07 | 2003-04-22 | Smith International, Inc | Ultra hard material cutter with shaped cutting surface |
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 |
US6513608B2 (en) | 2001-02-09 | 2003-02-04 | Smith International, Inc. | Cutting elements with interface having multiple abutting depressions |
US6604588B2 (en) | 2001-09-28 | 2003-08-12 | Smith International, Inc. | Gage trimmers and bit incorporating the same |
US6994615B2 (en) * | 2002-07-10 | 2006-02-07 | Diamond Innovations, Inc. | Cutting tools with two-slope profile |
EP1628805B1 (fr) | 2003-05-27 | 2007-02-07 | Element Six (PTY) Ltd | Elements abrasifs a base de diamant polycristallin |
US6962218B2 (en) * | 2003-06-03 | 2005-11-08 | Smith International, Inc. | Cutting elements with improved cutting element interface design and bits incorporating the same |
US7726420B2 (en) * | 2004-04-30 | 2010-06-01 | Smith International, Inc. | Cutter having shaped working surface with varying edge chamfer |
US7243745B2 (en) * | 2004-07-28 | 2007-07-17 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements and rotary drill bits including same |
US7287610B2 (en) * | 2004-09-29 | 2007-10-30 | Smith International, Inc. | Cutting elements and bits incorporating the same |
GB2438319B (en) | 2005-02-08 | 2009-03-04 | Smith International | Thermally stable polycrystalline diamond cutting elements and bits incorporating the same |
US7798258B2 (en) * | 2007-01-03 | 2010-09-21 | Smith International, Inc. | Drill bit with cutter element having crossing chisel crests |
KR100942983B1 (ko) * | 2007-10-16 | 2010-02-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자 및 그 제조방법 |
US8083012B2 (en) | 2008-10-03 | 2011-12-27 | Smith International, Inc. | Diamond bonded construction with thermally stable region |
US8887839B2 (en) * | 2009-06-25 | 2014-11-18 | Baker Hughes Incorporated | Drill bit for use in drilling subterranean formations |
US8757299B2 (en) | 2009-07-08 | 2014-06-24 | Baker Hughes Incorporated | Cutting element and method of forming thereof |
RU2012103934A (ru) * | 2009-07-08 | 2013-08-20 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Режущий элемент для бурового долота, используемого для бурения подземных пород |
BR122013018435A2 (pt) | 2009-07-27 | 2016-04-05 | Baker Hughes Inc | artigo abrasivo e método para a formação do referido artigo |
US8689911B2 (en) * | 2009-08-07 | 2014-04-08 | Baker Hughes Incorporated | Cutter and cutting tool incorporating the same |
SA111320374B1 (ar) | 2010-04-14 | 2015-08-10 | بيكر هوغيس انكوبوريتد | طريقة تشكيل الماسة متعدد البلورات من الماس المستخرج بحجم النانو |
BR112012027211A2 (pt) * | 2010-04-23 | 2017-07-18 | Bayer Hughes Incorporated | elementos de corte para ferramentas de sondagem da terra, ferramentas de sondagem da terra incluindo tais elementos de corte e métodos relacionados. |
US9243452B2 (en) | 2011-04-22 | 2016-01-26 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods |
US9650837B2 (en) | 2011-04-22 | 2017-05-16 | Baker Hughes Incorporated | Multi-chamfer cutting elements having a shaped cutting face and earth-boring tools including such cutting elements |
US9482057B2 (en) | 2011-09-16 | 2016-11-01 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements and related methods |
US9428966B2 (en) | 2012-05-01 | 2016-08-30 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods |
US9103174B2 (en) | 2011-04-22 | 2015-08-11 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements and related methods |
US8991525B2 (en) | 2012-05-01 | 2015-03-31 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring tools having cutting elements with cutting faces exhibiting multiple coefficients of friction, and related methods |
US8807247B2 (en) | 2011-06-21 | 2014-08-19 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements, and methods of forming such cutting elements for earth-boring tools |
US9140072B2 (en) | 2013-02-28 | 2015-09-22 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements including non-planar interfaces, earth-boring tools including such cutting elements, and methods of forming cutting elements |
CN103670284A (zh) * | 2013-12-03 | 2014-03-26 | 常州深倍超硬材料有限公司 | 抗冲击耐磨工具 |
CN111425142A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-07-17 | 深圳市阿特拉能源技术有限公司 | 聚晶金刚石复合片和pdc钻头 |
USD1026981S1 (en) * | 2021-10-14 | 2024-05-14 | Sf Diamond Co., Ltd. | Polycrystalline diamond compact with a tripartite raised surface |
USD1026980S1 (en) * | 2021-10-14 | 2024-05-14 | Sf Diamond Co., Ltd. | Polycrystalline diamond compact with a raised surface and groove therein |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5351772A (en) * | 1993-02-10 | 1994-10-04 | Baker Hughes, Incorporated | Polycrystalline diamond cutting element |
US5437343A (en) | 1992-06-05 | 1995-08-01 | Baker Hughes Incorporated | Diamond cutters having modified cutting edge geometry and drill bit mounting arrangement therefor |
US5447208A (en) | 1993-11-22 | 1995-09-05 | Baker Hughes Incorporated | Superhard cutting element having reduced surface roughness and method of modifying |
US5486137A (en) * | 1993-07-21 | 1996-01-23 | General Electric Company | Abrasive tool insert |
GB2300016A (en) * | 1995-04-22 | 1996-10-23 | Camco Drilling Group Ltd | Preform elements faced with superhard material |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU577958B2 (en) | 1985-08-22 | 1988-10-06 | De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited | Abrasive compact |
GB2188354B (en) * | 1986-03-27 | 1989-11-22 | Shell Int Research | Rotary drill bit |
CA1331520C (fr) | 1987-10-12 | 1994-08-23 | De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) | Produits abrasifs |
IE61697B1 (en) | 1987-12-22 | 1994-11-16 | De Beers Ind Diamond | Abrasive product |
IE892863L (en) | 1988-09-09 | 1990-03-09 | Galderma Rech Dermatologique | Abrasive compacts |
US4954139A (en) * | 1989-03-31 | 1990-09-04 | The General Electric Company | Method for producing polycrystalline compact tool blanks with flat carbide support/diamond or CBN interfaces |
SE9002137D0 (sv) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | Diamant Boart Stratabit Sa | Improved tools for cutting rock drilling |
US5120327A (en) | 1991-03-05 | 1992-06-09 | Diamant-Boart Stratabit (Usa) Inc. | Cutting composite formed of cemented carbide substrate and diamond layer |
US5238074A (en) | 1992-01-06 | 1993-08-24 | Baker Hughes Incorporated | Mosaic diamond drag bit cutter having a nonuniform wear pattern |
US5355969A (en) | 1993-03-22 | 1994-10-18 | U.S. Synthetic Corporation | Composite polycrystalline cutting element with improved fracture and delamination resistance |
US5484330A (en) | 1993-07-21 | 1996-01-16 | General Electric Company | Abrasive tool insert |
US5494477A (en) | 1993-08-11 | 1996-02-27 | General Electric Company | Abrasive tool insert |
US5435403A (en) | 1993-12-09 | 1995-07-25 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements with enhanced stiffness and arrangements thereof on earth boring drill bits |
US5605198A (en) | 1993-12-09 | 1997-02-25 | Baker Hughes Incorporated | Stress related placement of engineered superabrasive cutting elements on rotary drag bits |
US5590729A (en) | 1993-12-09 | 1997-01-07 | Baker Hughes Incorporated | Superhard cutting structures for earth boring with enhanced stiffness and heat transfer capabilities |
GB9412247D0 (en) | 1994-06-18 | 1994-08-10 | Camco Drilling Group Ltd | Improvements in or relating to elements faced with superhard material |
GB9412779D0 (en) | 1994-06-24 | 1994-08-17 | Camco Drilling Group Ltd | Improvements in or relating to elements faced with superhard materials |
US5709279A (en) | 1995-05-18 | 1998-01-20 | Dennis; Mahlon Denton | Drill bit insert with sinusoidal interface |
US5566779A (en) | 1995-07-03 | 1996-10-22 | Dennis Tool Company | Insert for a drill bit incorporating a PDC layer having extended side portions |
US5645617A (en) | 1995-09-06 | 1997-07-08 | Frushour; Robert H. | Composite polycrystalline diamond compact with improved impact and thermal stability |
US5647449A (en) | 1996-01-26 | 1997-07-15 | Dennis; Mahlon | Crowned surface with PDC layer |
US5788001A (en) * | 1996-04-18 | 1998-08-04 | Camco Drilling Group Limited Of Hycalog | Elements faced with superhard material |
US5711702A (en) | 1996-08-27 | 1998-01-27 | Tempo Technology Corporation | Curve cutter with non-planar interface |
-
1997
- 1997-09-23 US US08/935,931 patent/US6202771B1/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-09-03 GB GB9819098A patent/GB2329405B/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-17 BE BE9800671A patent/BE1013071A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1998-09-22 IT IT1998TO000801A patent/IT1304650B1/it active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5437343A (en) | 1992-06-05 | 1995-08-01 | Baker Hughes Incorporated | Diamond cutters having modified cutting edge geometry and drill bit mounting arrangement therefor |
US5351772A (en) * | 1993-02-10 | 1994-10-04 | Baker Hughes, Incorporated | Polycrystalline diamond cutting element |
US5486137A (en) * | 1993-07-21 | 1996-01-23 | General Electric Company | Abrasive tool insert |
US5447208A (en) | 1993-11-22 | 1995-09-05 | Baker Hughes Incorporated | Superhard cutting element having reduced surface roughness and method of modifying |
US5653300A (en) | 1993-11-22 | 1997-08-05 | Baker Hughes Incorporated | Modified superhard cutting elements having reduced surface roughness method of modifying, drill bits equipped with such cutting elements, and methods of drilling therewith |
GB2300016A (en) * | 1995-04-22 | 1996-10-23 | Camco Drilling Group Ltd | Preform elements faced with superhard material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2329405B (en) | 2002-06-26 |
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GB9819098D0 (en) | 1998-10-28 |
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US6202771B1 (en) | 2001-03-20 |
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