CN101627177A - 将耐磨材料应用于地钻工具外表面的方法及获得的结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地钻工具，包含置于形成于地钻工具钻头体的外表面的至少一个凹部内的耐磨材料。所述耐磨材料的暴露面基本与邻近所述耐磨材料的钻头体外表面齐平。在一些实施例中，这些凹部可形成于地钻旋转工具刮刀的地层接合表面，并且靠近固定于地钻工具钻头体的一个或多个镶嵌体、或靠近固定于地钻工具钻头体的一个或多个切削元件。还公开了一种形成地钻工具的方法，包括用耐磨材料填充在钻头体外表面形成的一个或多个凹部，并使所述耐磨材料的暴露面基本与钻头体的外表面齐平。

Description

将耐磨材料应用于地钻工具外表面的方法及获得的结构

优先权声明

本申请要求2006年9月29日申请的、题目为“包含置于其外表面内形成的凹部内的耐磨材料的地钻旋转钻头(Earth-Boring RotaryDrill Bits Including Wear-Resistant Material Disposed In RecessesFormed In Exterior Surfaces Thereof)”的美国临时专利申请系列第60/848,154号的申请日的权益，以及2006年8月30日申请的、题目为“包括镍基基质材料和硬质颗粒的复合材料、含有该材料的工具，以及使用该材料的方法(Composite Materials Including Nickel-BasedMatrix Materials And Hard Particles，Tools Including Such Materials，And Methods Of Using Such Materials)”的美国专利申请系列第11/513,677号的申请日的权益。

技术领域

本发明整体涉及旋转钻头和其它地钻工具、制作地钻工具的方法以及增强地钻工具耐磨性的方法。

背景技术

地钻旋转钻头通常用于在地层中钻孔或钻井。一类旋转钻头为固定切削元件钻头(经常称作“刮刀”钻头)，通常包括多个固定于钻头体表面及保径区域的切削元件。通常，固定切割元件类钻头的切削元件或者为盘状，或者在有些情况下为更加细长的基本圆柱形状。在每个切削元件基底的大致圆形端面上，可能会有一个包含硬的、超耐磨材料(例如，形成所谓“金刚石平台(diamond table)”的相互束缚的多晶金刚石颗粒)的切削面。这些切削元件通常被称为“聚晶金刚石复合片”(PDC)切削元件或切削件。通常，PDC切削元件与钻头体分开制作，然后固定于该钻头体外表面上形成的凹窝内。粘结材料(如粘合剂)或更通常地铜锌合金可能被用于将这些切削元件固定到钻头体上。

地钻旋转钻头的钻头体可以固定于具有美国石油学会(API)标准螺纹的硬化钢的接头部分上，以便将钻头连接到钻柱上。钻柱包括钻头和地表其它钻井设备之间首尾相连的空心管和设备段。像转盘或顶驱装置这样的设备可用于旋转钻孔内的钻柱和钻头。或者，可直接将钻头的接头部分与井下马达的传动轴联结，然后将马达用于旋转该钻头。

参照图1，常规的固定切削元件旋转钻头10包括钻头体12，该钻头体通常具有径向凸起和纵向延伸的翼或刮刀14，翼或刮刀由排屑槽16分隔开。在刮刀14的表面20上有多个PDC切削元件18，这些切削元件在钻头体12的表面20上延伸。钻头体12的表面20包括用于啮合所钻地层的刮刀14的表面，以及钻头体12位于孔道与排屑槽16内的外表面。多个PDC切削元件18可沿着每个刮刀14设置于刮刀14上所形成的凹窝22内，并且可由支持物24从后面支撑，该支持物可与钻头体12一体形成。

钻头10还可包括API螺纹连接部分30，用以将钻头10连接到钻柱上(未示出)。另外，纵向孔(未示出)纵向延伸穿过钻头体12的至少一部分，内部流体通道(未示出)提供纵向孔和喷嘴32之间的流体连通，喷嘴32位于钻头体12的表面20上，并且与通向排屑槽16的孔道连通。

在钻井操作过程中，钻头10被放置在井眼底部并旋转，同时钻井液穿过纵向孔、内部流体通道以及喷嘴32被泵送至钻头体12的表面20。当钻头10旋转时，PDC切削元件18刮削并剪切地下地层。地层切削物与钻井液混合并悬浮于其内，且穿过排屑槽16，经钻孔壁与钻柱外表面之间的环形空间升至地层表面。

发明内容

在一些实施例中，本发明包括具有耐磨材料的地钻工具，该耐磨材料置于由外表面延伸至钻体内的一个或多个凹部内。该耐磨材料的暴露面基本与其附近的钻头体外表面齐平。所述的一个或多个凹部可沿由钻头体外表面之间的相交线所限定的边缘延伸，邻近该钻头体内的一个或多个耐磨嵌入物，和/或邻近固定于该钻头体的一个或多个切削元件。

在另外一些实施例中，本发明包括形成地钻工具的方法。这些方法包括在钻头体外表面内的至少一个凹部内提供耐磨材料，并使该耐磨材料的暴露面与邻近该耐磨材料的钻头体的外表面基本齐平。

附图说明

尽管本说明书以特别指出并明确声明本发明内容的权利要求结束，但本发明的许多特征和优点可在结合附图阅读下面对本发明的描述之后更容易地确定，其中：

图1为示例性固定切削元件地钻旋转钻头的透视图。

图2为另一个固定切削元件地钻旋转钻头的侧视图，该图示出了形成于钻头刮刀内的大体纵向延伸的凹部，所述凹部用以容纳耐磨材料于其内。

图3为图2所示钻头的一个刮刀的局部侧视图，该图示出了刮刀的各部分。

图4为图2所示钻头刮刀的截面视图，该图是大体垂直于钻头纵轴线截取的，进一步示出刮刀内形成的、用以容纳耐磨材料于其内的凹部。

图5为图2所示的钻头刮刀的截面视图，该图与图4所示图相似，并进一步示出放置在预先设置于刮刀中的凹部内的耐磨材料。

图6为另一个固定切削元件地钻旋转钻头的侧视图，与图2所示相似，示出了形成于钻头刮刀内的、用于将耐磨材料容纳于其内的、大体沿周向延伸的凹部。

图7为再一个固定切削元件地钻旋转钻头的侧视图，与图2和图6所示相似，示出在该钻头刮刀内形成的用以容纳耐磨材料于其内的大体周向延伸的凹部和大体纵向延伸的凹部。

图8为与图4和图5所示相似的截面视图，示出了大致围绕耐磨嵌入物周边形成的用以容纳耐磨材料于其内的凹部，耐磨嵌入物位于地钻旋转钻头刮刀的地层接合表面内。

图9为固定于地钻旋转钻头刮刀上的切削元件的透视图，示出了大致围绕切割元件周边形成的、用以容纳耐磨材料于其内的凹部。

图10为图9所示的切削元件和刮刀的一部分的截面视图，该图大致垂直于该切削元件纵轴线截取，进一步示出了大致围绕该切削元件周边形成的凹部。

图11为图9所示的切削元件和刮刀的一部分的另一截面视图，该图大致平行于该切削元件纵轴线截取，进一步示出大致围绕该切削元件周边形成的凹部。

图12为图9所示的切削元件和刮刀的透视图，进一步示出置于围绕该切削元件周边设置的凹部内的耐磨材料。

图13为与图10所示类似的切削元件和刮刀的截面视图，进一步示出置于围绕该切削元件周边设置的凹部内的耐磨材料。

图14为与图11所示类似的切削元件和刮刀的截面视图，进一步示出置于围绕该切削元件周边形成的凹部内的耐磨材料。

图15为又一个固定切削元件地钻旋转钻头的端视图，该图大体上示出了形成于钻头刮刀的前部和锥体内的、用以容纳耐磨材料于其内的凹部。

具体实施方式

本文所提供的图示不是任何特定钻头、切削元件或钻头的其它特征的实际视图，仅为用以描述本发明的理想表示。另外，各图之间的共同元件可能保留相同的数字标号。

本发明可用于增强地钻旋转钻头的耐磨性。本发明的地钻旋转钻头40的一种实施例在图2中示出。钻头40与之前参考图1所描述的钻头10大体相似，其包括多个由排屑槽16分隔开的刮刀14。

图3为图2所示的钻头10的一个刮刀14的局部侧视图。如图3所示，每个刮刀14可包括锥形区域50(具有倒置锥形形状的区域)，前端区域52、侧翼区域54、轴肩区域56，以及保径区域58(侧翼区域54和轴肩区域56可在本领域内合称为该刮刀的“侧翼”或“轴肩”)。在另外一些实施例中，刮刀14可不包括锥形区域50。这些区域中的每一个区域都包括一个暴露的外表面，用以在钻井过程中与井眼内的地层接合。锥形区域50、前端区域52和侧翼区域54用以接合油井钻孔底部的地层表面，并用于支撑大部分的钻压(WOB)。这些区域承载了用以切削或刮削钻孔底部地下地层的切削元件18的大部分。轴肩区域56和保径区域58用以接合钻孔侧面的地层表面。

当刮刀14的各个区域的地层接合表面滑过或刮削地层时，刮刀14的材料在地层接合表面处就有可能被磨损。刮刀14在地层接合表面处的这种材料磨损会导致切削元件的损耗和/或钻头的不稳定性(例如钻头涡动)，这可能会进一步导致钻头40的灾难性故障。

为努力减少刮刀14在地层接合表面处的材料磨损，各种耐磨结构和材料被放置在刮刀14的这些暴露外表面上和/或内部。例如，将由耐磨材料(例如碳化钨)制成的诸如砖、柱和耐磨结等嵌入物嵌入到刮刀14的地层接合表面内。

再参照图2，多个耐磨嵌入物26(例如，其中的每一个都可以包含碳化钨砖)可在刮刀14的保径区域58内、于刮刀14的地层接合表面21处嵌入到刮刀14内。在另外一些实施例中，刮刀14可在刮刀14的其它区域的地层接合表面上或内包含耐磨结构，这些其它区域包括锥体区域50、前端区域52、侧翼区域54和轴肩区域56(见图3)。例如，在刮刀的锥体区域50和前端区域52中的至少一个区域的地层接合表面上或地层接合表面内、在一个或多个切削元件18的后方以可旋转的方式设置耐磨嵌入物。

常规地，还可将耐磨材料(例如：表面耐磨堆焊材料)应用于刮刀14的地层接合表面上的选定位置。例如，可使用氧乙炔炬或弧焊机至少局部地熔化耐磨材料，随后可将该熔化的耐磨材料应用于刮刀14的地层接合表面，以允许冷却固化。

在本发明的实施例中，在钻头40的一个或多个地层接合表面内可以形成凹部，并且可用耐磨材料填充这些凹部。作为一个非限制性实例，用以容纳耐磨材料于其内的凹部42可形成于刮刀14内，如图2所示。凹部42可大致沿一个或多个刮刀14纵向延伸。纵向延伸的凹部42可形成于一个或多个刮刀14的地层接合表面21和旋转前缘面46的相交线所限定的边缘处，或者沿着该边缘设置，或者邻近该边缘设置。另外，纵向延伸的凹部42可形成于刮刀14的地层接合表面21和旋转后缘面48的相交线所限定的边缘处，或沿着该边缘设置，或邻近该边缘设置。任选地，一个或多个凹部42可与一个或多个耐磨嵌入物26相邻地(例如，就旋转方向而言的前方和后方)沿着刮刀14延伸，如图2所示。

图4为图2所示的刮刀14沿图2内所示的剖切线4-4截取的截面视图。如图4所示，凹部42可具有大致半圆形的横截面形状。然而，在另一些实施例中，凹部42可具有任意横截面形状，例如大致三角形、大致矩形(例如正方形)，或任何其它的形状。

凹部42在刮刀14内的形成方式或其设置方式可取决于刮刀14的材质。例如，如果刮刀14包含钢或其他金属合金，可使用例如标准铣床或其它标准机加工工具(包括手持机加工工具)在刮刀14内形成凹部42。然而，如果刮刀14包含以相对更加坚硬的、且不易加工的颗粒作为基材的复合材料，则凹部42可在刮刀14的形成过程中设置于其内。包含以颗粒作为基材的复合材料的钻头的钻头体12传统上通过在模具内浇铸钻头体12而形成。为了在这样的钻头体12内形成凹部42，可在模具内的选定位置处设置包含有陶瓷或其它耐火材料、并且形状与待要在钻头体12内形成的凹部的所需形状相对应的嵌入物或置换物，所述选定位置对应于钻头体12中的将要形成凹部的选定位置。当围绕模具内的嵌入物或置换物浇铸或以其它方式形成钻头体12后，可将钻头体12从模具中移走，并从钻头体12中移走嵌入物或置换物，形成凹部42。另外，可使用超声波加工技术在包含以颗粒作为基材的复合材料的钻头体12内形成凹部42，该技术可包括在使用机加工工具形成钻头体12内的凹部42时将超声波振动应用于该机加工工具。

本发明不受凹部42在钻头40的钻头体12的刮刀14内的形成方式的限制，任何能够用于在某一特定钻头40内形成凹部42的方法都可用于提供体现本发明教导的钻头。

参阅图5，当凹部42在刮刀14的地层接合表面内形成后，可在凹部42内设置耐磨材料60。在一些实施例中，设置于凹部42内的耐磨材料60的暴露外表面可与邻近的刮刀14的暴露外表面共面延伸。也就是说，该耐磨材料60不会从刮刀14的表面明显突出。在这样的构造中，在用耐磨材料60填充凹部42之后的刮刀14的外表面形貌可基本与凹部42形成之前刮刀14的外表面形貌相似。换另外一种表述来说就是：在与刮刀14的邻近耐磨材料60的表面大致垂直的方向上，耐磨材料60的暴露面可与刮刀14的邻近耐磨材料60的表面基本齐平。

通过如上所述地基本维持刮刀14的外表面的最初形貌，施加于刮刀14外表面的力可以以钻头设计者想要的方式更均匀地分布于刮刀14上。相反地，当地层与耐磨材料60的从刮刀14的外表面突出的部分接合时，在刮刀内与任何从刮刀14的外表面突出的耐磨材料60相邻的区域处会产生增大的局部应力。这样增大的局部应力的大小大致与这些突出部分从刮刀14的表面沿朝向钻进地层方向延伸的距离成正比。通过使耐磨材料60的暴露外表面与刮刀14在形成凹部42之前的暴露外表面基本相配，可以减少或消除这些增大的局部应力，并由此减少磨损并增加钻头40的使用寿命。

之前结合图2、4和5所描述的凹部42相对于钻头40沿基本纵向方向延伸。而且，这些图中所示的凹部42大致位于钻头40的刮刀14的保径区域，并且沿刮刀14的地层接合表面21和刮刀14的旋转前缘面46以及刮刀14的地层接合表面21和旋转后缘面48之间的相交线所限定的边缘延伸。本发明并不限制于此，根据本发明，填充耐磨材料的凹部可设置于钻头的钻头体的任何区域内(包括刮刀14的任何区域以及不在刮刀14上的区域)。另外，在根据本发明的钻头实施例中，由耐磨材料填充的凹部可具有任何形状和任意取向。

图6示出了本发明的钻头90的另一个实施例。该钻头90基本与之前参考图2所描述的钻头40相似，包括多个由排屑槽16分隔开的刮刀14。多个耐磨嵌入物26在刮刀14的保径区域58内被嵌入到刮刀14的地层接合表面21内。钻头90还包括多个凹部92，这些凹部与每个刮刀14的包含多个耐磨嵌入物26的区域相邻地形成。凹部92可基本类似于之前结合图2、4和5中所描述的凹部42。不过，凹部92沿着与钻井过程中钻头90旋转方向平行的方向、大致绕钻头90的圆周延伸。

图7示出了本发明的钻头100的又一个实施例。钻头100基本与钻头40和钻头90类似，包括多个刮刀14、排屑槽16以及在钻头保径区域58内嵌入到每个刮刀14的地层接合表面21内的耐磨嵌入物26。不过，钻头100同时包括基本纵向延伸的凹部42(类似于钻头40中的那些凹部)和基本周向延伸的凹部92(类似于钻头90中的那些凹部)。在这个构造中，多个耐磨嵌入物26可大体被填充耐磨材料60(图5)的凹部42、92在外围包围，耐磨材料60大致填充至刮刀14的暴露外表面的高度。通过基本包围刮刀14的每个包括多个耐磨嵌入物26的区域的外围，刮刀14的邻近多个耐磨嵌入物26的材料的磨损可以得到减小或消除，由此可防止在钻井期间一个或多个耐磨嵌入物26受损。

在图7所示的实施例中，刮刀14的包括多个耐磨嵌入物26的区域的外围大体被可以填充耐磨材料60(图5)的凹部42、92包围。在另外的实施例中，钻头的一个或多个耐磨嵌入物的外围可单独地被填充耐磨材料的凹部(如凹部42、92)包围。

图8是本发明钻头的另一个实施例的刮刀14的截面视图。该截面视图类似于图4和图5所示的截面视图。然而，图8所示的刮刀14包括被填充耐磨材料60的凹部110在外围单独环绕的耐磨嵌入物26。这些凹部110可以与之前描述的凹部42、92基本类似，并且可用耐磨材料60填充。在这个构造中，嵌入物26的暴露外表面、耐磨材料60的暴露外表面、以及刮刀14的邻近耐磨材料60的区域的暴露外表面可以是共面延伸的并保持在同一平面上，以减少或消除由于任何耐磨材料60从刮刀14朝着钻进地层方向突出所引起的应力局部集中。

在另外一些实施例中，可围绕切削元件形成凹部。图9为固定于钻头刮刀14上的切削元件凹窝22内的一个切削元件18的透视图，其中的钻头类似于之前描述的每一个钻头。如图9-11中每个图所示的，凹部114可在刮刀14内形成，大体在外围环绕切削元件18。如图10和图11所示，凹部114可具有大致为三角形的横截面形状，不过在另外一些实施例中，凹部114可具有任何其它形状。可使用例如粘合剂或铜焊合金这样的粘合材料116将切削元件18固定于切削元件凹窝22内，所述粘合材料可设在交界面处，以用来将切削元件18固定和连接到刮刀14上。

图12-14分别与图9-11基本相似，但进一步示出了设置于凹部114内的耐磨材料60，凹部114围绕切削元件18设置在钻头体的刮刀14内。耐磨材料60的暴露外表面和刮刀14的邻近耐磨材料60的区域的暴露外表面可以基本共面延伸。另外，耐磨材料60可以构造成延伸不超过刮刀14的邻近表面，以减少或消除由于任何耐磨材料60从刮刀14朝钻进地层方向突出所引起的应力局部集中。

另外，在这样的构造中，耐磨材料60可以覆盖和保护用于将切削元件18固定在切削元件凹窝22内的粘合材料24的至少一部分，这样可以保护粘合材料24使之在钻进过程中免受磨损。通过保护粘合材料24使之在钻进过程中免受磨损，耐磨材料60可以帮助防止切削元件18与刮刀14分离、避免对钻头体的造成损坏、以及防止钻头的灾难性故障。

图15为本发明的地钻旋转钻头120的另一个实施例的正面端视图。如图15所示，在本发明的一些实施例中，可以在切削元件18之间设置用于容纳耐磨材料60于其内的凹部122。例如，凹部122可以在位于钻头120的锥形区域50(图3)和前端区域52(图3)中的至少一个区域内的切削元件18之间、绕着钻头纵轴线(未示出)大体沿圆周方向延伸。另外，如图15所示，在本发明的一些实施例中，在切削元件的就旋转方向而言的后方可以设置凹部124。例如，凹部124可以在位于钻头120的锥形区域50(图3)和前端区域52(图3)中的至少一个区域内的一个或多个切削元件18的就旋转方向而言的后方、沿着刮刀14的纵向延伸。在另一些实施例中，凹部124可以不是细长的，而是可具有基本为圆形或矩形的形状。这样的凹部124可以紧邻一个或多个切削元件18的就旋转方向而言的后方定位，或与切削元件18相邻地定位在就其旋转方向而言的后方，但是要定位于相邻的切削元件18之间的径向位置处(从钻头120的纵轴线进行测量)。

本文所描述的耐磨材料60可包括例如以颗粒作为基材的复合材料，所述复合材料包括遍布基材的众多硬质相区域或颗粒。硬陶瓷相区域或颗粒可以包括例如金刚石或碳化物、氮化物、氧化物和硼化物(包括碳化硼(B₄C))。作为更具体的实例，硬陶磁相区域或颗粒可以包括例如由诸如钨、钛、钼、铌、钒、铪、钽、铬、锆、铝和硅元素制成的碳化物和硼化物。举例说明但并不限于此，可用于形成硬质相区域或颗粒的材料包括碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、二硼化钛(TiB₂)、碳化铬、一氮化钛(TiN)、氧化铝(AI₂O₃)、氮化铝(AlN)，以及碳化硅(SiC)。陶瓷-金属复合材料的金属基材料可包括例如钴基、铁基、镍基、铁镍基、钴镍基、铁钴基、铝基、铜基、镁基和钛基合金。基材还可选自商用纯元素，例如钴、铝、铜、镁、钛、铁和镍。

尽管本文结合地钻旋转钻头和这些地钻旋转钻头的钻头体描述了本发明的方法和装置的实施例，但应理解本发明并不限于此。本文中所用的术语“钻头体”涵盖地钻旋转钻头(包括固定切削刃钻头和滚柱牙轮型钻头)的钻头体，以及其它地钻工具的钻头体，其它地钻工具包括但并不限于岩心钻头、双心钻头、偏心钻头、钻孔器、扩孔器，以及其它钻进和井下工具。

尽管本文参照某些优选实施例对本发明进行了描述，但所属领域的技术人员应认识到并理解本发明并不限于此。相反地，在不脱离所附权利要求所述的本发明范围的情况下，可以对这些优选实施例进行添加、删除和修改。另外，一个实施例的特征可与另外的实施例的特征组合，但仍包含在发明者所设想的本发明范围内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种地钻工具，包括：

钻头体，其包括多个刮刀，所述多个刮刀中的至少一个刮刀包括至少一个凹部，所述至少一个凹部沿着由所述至少一个刮刀的两个外表面之间的相交线所限定的边缘延伸，所述至少一个凹部从所述两个外表面的每个外表面延伸入所述至少一个刮刀中；以及

置于所述至少一个凹部内的耐磨材料，所述耐磨材料的暴露面与所述至少一个刮刀的所述两个外表面的每个外表面在所述耐磨材料附近至少基本齐平。

2.如权利要求1所述的地钻工具，其中所述耐磨材料包括表面耐磨堆焊材料。

3.如权利要求1或2所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部位于所述至少一个刮刀的前端区域和锥体区域中的至少一个区域内。

4.如权利要求1或2所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部位于所述至少一个刮刀的保径区域内。

5.如权利要求1至4中任一项所述的地钻工具，其中，所述边缘由所述至少一个刮刀的地层接合表面和所述至少一个刮刀的旋转前缘面之间的相交线限定。

6.如权利要求1至4中任一项所述的地钻工具，其中，所述边缘由所述至少一个刮刀的地层接合表面和所述至少一个刮刀的旋转后缘面之间的相交线限定。

7.如权利要求1至6中任一项所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部与所述至少一个刮刀的外表面内的至少一个耐磨嵌入物相邻地设置。

8.如权利要求7所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部大体在外围围绕所述至少一个刮刀的所述外表面内的所述至少一个耐磨嵌入物。

9.如权利要求7所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部大体在外围围绕所述至少一个刮刀的所述外表面内的多个耐磨嵌入物。

10.如权利要求1至4中任一项所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部与固定于所述至少一个刮刀的至少一个切削元件相邻地设置。

11.如权利要求10所述的地钻工具，其中，所述耐磨材料覆盖将所述至少一个切削元件至少部分地固定于所述至少一个刮刀的粘合材料。

12.一种形成地钻工具的方法，所述方法包括：

形成延伸至钻头体上至少一个刮刀中、并且沿着由所述至少一个刮刀的两个外表面之间的相交线所限定的边缘延伸的至少一个凹部；

在所述至少一个凹部内设置耐磨材料；和

使所述耐磨材料的暴露外表面与所述至少一个刮刀的所述两个外表面的每个外表面在所述耐磨材料附近至少基本齐平。

13.如权利要求12所述的方法，其中，形成至少一个凹部的步骤包括在所述至少一个刮刀中机加工形成所述至少一个凹部。

14.如权利要求12所述的方法，其中，形成所述至少一个凹部的步骤包括在所述至少一个刮刀的前端区域和锥形区域中的至少一个区域内形成所述至少一个凹部。

15.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，形成所述至少一个凹部的步骤包括沿着由所述至少一个刮刀的地层接合表面和所述至少一个刮刀的旋转前缘面之间的相交线所限定的边缘形成所述至少一个凹部。

16.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，形成所述至少一个凹部的步骤包括沿着由所述至少一个刮刀的地层接合表面和所述至少一个刮刀的旋转后缘面之间的相交线所限定的边缘形成所述至少一个凹部。

17.如权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，形成至少一个凹部的步骤包括与所述至少一个刮刀的外表面内的至少一个耐磨嵌入物相邻地形成所述至少一个凹部。

18.如权利要求17所述的方法，其中，与所述钻头体外表面内的至少一个耐磨嵌入物相邻地形成所述至少一个凹部的步骤包括使所述至少一个凹部至少大体在外围环绕所述钻头体外表面内的所述至少一个耐磨嵌入物。

19.如权利要求12至18中任一项所述的方法，其中，形成至少一个凹部的步骤包括与固定于所述至少一个刮刀的至少一个切削元件相邻地形成所述至少一个凹部。

20.如权利要求19所述的方法，还包括使所述至少一个凹部形成为至少大体在外围环绕固定于所述至少一个刮刀的所述至少一个切削元件，以及使所述耐磨材料至少大体覆盖将所述至少一个切削元件至少部分地固定于所述至少一个刮刀的粘合材料。

Claims (20)

1.一种地钻工具，包括：

具有外表面的钻头体；和

置于从所述外表面延伸到所述钻头体中的至少一个凹部内的耐磨材料，所述耐磨材料的暴露面与所述钻头体的与所述耐磨材料相邻的外表面基本齐平。

2.如权利要求1所述的地钻工具，其中，所述钻头体包括多个刮刀，所述至少一个凹部延伸到所述多个刮刀中的至少一个刮刀的地层接合表面内。

3.如权利要求2所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部位于所述至少一个刮刀的前端区域和锥体区域中的至少一个区域内。

4.如权利要求2或3所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部沿着由所述多个刮刀的所述至少一个刮刀的两个外表面之间的相交线限定的边缘延伸。

5.如权利要求4所述的地钻工具，其中，所述边缘由所述至少一个刮刀的地层接合表面和所述至少一个刮刀的旋转前缘面之间的相交线限定。

6.如权利要求4所述的地钻工具，其中，所述边缘由所述至少一个刮刀的地层接合表面和所述至少一个刮刀的旋转后缘面之间的相交线限定。

7.如权利要求1所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部与所述钻头体的所述外表面内的至少一个耐磨嵌入物相邻地设置。

8.如权利要求7所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部大体在外围围绕所述钻头体的所述外表面内的所述至少一个耐磨嵌入物。

9.如权利要求7所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部大体在外围围绕所述钻头体的所述外表面内的多个耐磨嵌入物。

10.如权利要求1所述的地钻工具，其中，所述至少一个凹部与固定于所述钻头体的所述外表面的至少一个切削元件相邻地设置。

11.如权利要求10所述的地钻工具，其中，所述耐磨材料覆盖将所述至少一个切削元件至少部分地固定于所述钻头体的所述外表面的粘合材料。

12.一种形成地钻工具的方法，所述方法包括：

在钻头体的外表面中形成至少一个凹部；

在所述至少一个凹部内设置耐磨材料；和

使所述耐磨材料的暴露外表面与邻近所述耐磨材料的钻头体外表面大体齐平。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在钻头体的外表面内形成至少一个凹部的步骤包括在所述钻头体的刮刀的地层接合表面内形成所述至少一个凹部。

14.如权利要求13所述的方法，其中，在所述刮刀的地层接合表面内形成所述至少一个凹部的步骤包括在所述刮刀的前端区域和锥形区域中的至少一个区域内形成所述至少一个凹部。

15.如权利要求13所述的方法，其中，在所述钻头体的刮刀的地层接合表面内形成所述至少一个凹部的步骤包括沿着由所述刮刀的地层接合表面和所述刮刀的旋转前缘面之间的相交线所限定的边缘形成所述至少一个凹部。

16.如权利要求13所述的方法，其中，在所述钻头体的刮刀的地层接合表面内形成所述至少一个凹部的步骤包括沿着由所述刮刀的地层接合表面和所述刮刀的旋转后缘面之间的相交线所限定的边缘形成所述至少一个凹部。

17.如权利要求12至16中任何一项所述的方法，其中，在钻头体的外表面内形成至少一个凹部的步骤包括与所述钻头体外表面内的至少一个耐磨嵌入物相邻地形成所述至少一个凹部。

18.如权利要求17所述的方法，其中，在与所述钻头体外表面内的至少一个耐磨嵌入物相邻地形成所述至少一个凹部的步骤包括使所述至少一个凹部大体在外围环绕所述钻头体外表面内的所述至少一个耐磨嵌入物。

19.如权利要求12所述的方法，其中，在钻头体的外表面内形成至少一个凹部的步骤包括与固定于所述钻头体外表面的至少一个切削元件相邻地形成所述至少一个凹部。

20.如权利要求19所述的方法，还包括使所述至少一个凹部形成为大体在外围环绕固定于所述钻头体外表面的至少一个切削元件，以及使所述至少一个凹部形成为利用耐磨材料大体覆盖将所述至少一个切削元件至少部分地固定于所述钻头体外表面的粘合材料。

Images