CN103492661A - 具有圆锥形端部的多晶金刚石压实体切割器 - Google Patents

具有圆锥形端部的多晶金刚石压实体切割器 Download PDF

Info

Publication number
CN103492661A
CN103492661A CN201280020271.2A CN201280020271A CN103492661A CN 103492661 A CN103492661 A CN 103492661A CN 201280020271 A CN201280020271 A CN 201280020271A CN 103492661 A CN103492661 A CN 103492661A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutting element
cutting
rotatable
matrix
rotatable cutting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201280020271.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Y·张
Y·沈
Y·布尔汗
J·史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Smith International Inc
SII MegaDiamond Inc
Original Assignee
SII MegaDiamond Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SII MegaDiamond Inc filed Critical SII MegaDiamond Inc
Publication of CN103492661A publication Critical patent/CN103492661A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E21B10/573—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts characterised by support details, e.g. the substrate construction or the interface between the substrate and the cutting element

Abstract

一种切割元件，其可以具有一个基体；以及一个超硬材料层，其具有布置在该基体的上表面上的一个大体上平坦的上表面；其中该基体的该上表面与该基体的下端部之间的侧表面的至少一部分形成至少一个圆锥表面，其中该至少一个圆锥表面延伸的高度与该基体与超硬材料层的总高度之比为大约1:10至9:10，并且其中该基体包括一个大体上平坦的下表面。该切割元件还可以是可旋转切割元件，其至少部分地由外部支撑元件围绕。

Description

具有圆锥形端部的多晶金刚石压实体切割器
背景技术
不同类型和形状的地质钻井钻头用于地质钻井工业中的不同的应用中。例如，地质钻井钻头具有钻头主体，其包括不同的特征例如核、刀片、以及延伸进入钻头主体中的切割器槽或者安装在钻头主体上的辊压锥体。根据即将钻井的应用/地层，合适类型的钻头可以基于用于钻头的切割动作类型以及用在特定地层中的它的合适性而选择。
切削型钻头，通常称为“固定切割器钻头”，包括具有附连至钻头主体的切割元件的钻头，该钻头主体可以是钢制钻头主体或由基质材料例如碳化钨形成的由粘结剂材料包围的基质钻头主体。切削型钻头可以通常定义为不具有移动部件的钻头。但是，本领域中已知存在形成切削型钻头的不同的类型和方法。例如，具有研磨材料、例如潜铸在形成钻头主体的材料的表面中的金刚石的切削型钻头通常称为“潜铸”式钻头。在本领域中已知的具有由沉积至基体上或者粘结至基体的超硬切割表面层或“板”（通常由多晶金刚石材料或多晶氮化硼材料制成）制成的切割元件的切削型钻头称为多晶金刚石压实体（polycrystalline diamond compact，PDC）钻头。
PDC钻头容易对软地层钻井，但是它们频繁地用于钻中度硬度或磨耗地层。它们用剪切动作使用小切割器来切割岩石地层，该小的切割器不深深地穿透进入地层中。因为穿透的深度浅，通过相对高的钻头旋转速度来实现高速率的穿透。
PDC切割器在包括凿岩以及金属机械加工的工业应用中已经使用很多年了。在PDC钻头中，PDC切割器容纳于切割器槽之内，该切割器槽在从钻头主体延伸的刀片之内形成，且PDC切割器通常通过钎焊至切割器槽的内部表面而粘结至该刀片。PDC切割器沿着钻头主体刀片的前边缘安置，因而随着钻头主体旋转，PDC切割器啮合且钻地质地层。使用中，高的力可以施加在PDC切割器上，尤其在从前到后的方向上。此外，钻头和PDC切割器可以承受大体的研磨力。在一些例子中，由于一个或多个切割器的损失或由于刀片的破损，冲击、振动、以及侵蚀力引起钻头故障。
在通常的应用中，多晶金刚石（polycrystalline diamond，PCD）（或其它的超硬材料）的压实体粘结至基体材料用以形成切割结构体，该基体材料通常是烧结的金属-碳化物。PCD包含金刚石（通常是合成的）的多晶块体，该金刚石粘结在一起用以形成一个整体的、坚韧的、高强度的块体或晶格。所得的PCD结构产生增强的耐磨性和硬度的特性，从而使得PCD材料对于其中需要高水平的耐磨性和硬度的侵蚀性磨碎和切割应用中是非常有用的。
PCD切割器常规地通过放置一个烧结的碳化物基体到压制机的容器中而形成。将金刚石晶粒或金刚石晶粒与催化剂结合剂的混合物放置在基体之上，且在高压、高温条件下处理。如此操作后，金属结合剂（通常是钴）从基体迁移，且通过金刚石晶粒，用以促进金刚石晶粒之间的交互生长。结果，金刚石晶粒变得彼此结合，用以形成金刚石层，且该金刚石层转而一体地结合至基体。基体通常包括金属碳化物复合材料，例如碳化钨-钴。沉积的金刚石层通常称为“金刚石板”或“研磨层”。
包括具有超硬工作表面的多个切割器的现有技术PDC钻头的一个实例在图1A和1B中示出。钻头100包括钻头主体110，其具有带有螺纹的上销端部111和切割端部115。切割端部114通常包括多个肋或刀片120，所述多个肋或刀片关于钻头的旋转轴L（也称为纵轴或中心轴）排列且从该钻头主体10向外径向地延伸。切割元件或切割器150以预定的角度方位和相对于工作表面的径向位置嵌入刀片120中并且相对于即将钻井的地层具有需要的后倾角和侧倾角。
多个孔口116安置在钻头主体10上在刀片120之间的区域中，该区域可以称为“缝隙”或“流体通道”。孔口116通常适于接收喷嘴。孔口116允许钻井流体通过钻头在选择的方向上且在刀片120之间的流动以选择的速率进行释放，以用于润滑和冷却钻头100、刀片120以及切割器150。钻井流体也在钻头100旋转和穿透地质地层时清洁和去除钻屑。在没有合适的流动特性的情况下，切割器150的不充足的冷却可能在钻井操作期间导致切割器的故障。流体通道被安置用以为钻井流体提供附加的流动通道并且用以为地层钻屑提供通道用以通过钻头100朝向井筒的地面（未示出）行进。
参考图1B，示出了现有技术PDC钻头的顶视图。示出的钻头的切割面118包括六个刀片120-125。每一个刀片包括从切割面118的中心通常径向布置的多个切割元件或切割器，以便通常形成行。特定的切割器，尽管在不同的轴向位置处，可以占据径向位置，该位置在与其它刀片的其他切割器近似的径向位置中。
切割器常规地通过钎焊工艺附连至钻头或其它井下工具。在钎焊工艺中，钎焊材料安置在切割器与切割器槽之间。材料融化，随后在切割器槽中固化、粘结（附连）该切割器。钎焊材料的选择取决于它们各自的融化温度，用以在钻头（和切割器）正在钻井操作中使用之前避免过多的热暴露（和热损坏）至金刚石层。特别地，适于钎焊其上具有金刚石层的切割元件的合金已经被限于仅仅一些合金：其提供足够低的钎焊温度用以避免金刚石层的损坏，和足够高的钎焊强度用以在钻头上保持切割元件。
钻头主体中的裂缝（和/或微裂缝的形成）也可能在切割器钎焊工艺期间在围绕切割器槽的区域中发生。在基质主体中在钻井工艺期间裂缝的形成和传播可能导致一个或多个PDC切割器的损失。损失的切割器可能磨擦钻头，引起进一步加速的钻头损坏。图16说明了上述的裂缝，其可能发生在使用常规的切割器的钻头主体中。
在确定PDC切割器的寿命中的一个重要因素是切割器对热量的暴露。在空气中在高达700-750℃的温度下常规多晶金刚石是稳定的，在观测的温度增长之后，可能导致多晶金刚石永久的损坏和结构的失效。在多晶金刚石中的这个劣化是由于与金刚石相比，结合剂材料、钴的热膨胀系数的显著不同所引起的。当加热多晶金刚石时，钴和金刚石晶格将以不同的比率膨胀，其可能引起在金刚石晶格结构体中形成裂缝并导致多晶金刚石的劣化。损坏还可能由于在极高温度下在金刚石-金刚石颈部处石墨的形成，从而导致微结构完整性的损失和强度的损失。
暴露给热量（通过钎焊或通过由切割器与地层的接触产生的摩擦热量）可能对金刚石板引起热损坏并且最后导致裂缝的形成（由于热膨胀系数的不同），该裂缝可能导致多晶金刚石层的剥落、在多晶金刚石与基体之间的脱层，以及金刚石向石墨的反向转换（其引起快速的研磨剂磨损）。当切割元件接触地层时，产生磨平面且引起摩擦热量。随着切割元件继续使用，磨平将增加尺寸且进一步引起摩擦热量。热量可能积累，其可能引起由于上文讨论的金刚石与催化剂之间的热不匹配的切割元件的失效。这对于如本领域中常规的固定地附连至钻头的切割器来说尤其如此。
因此，存在持续的需求用以发展方法来延长切割器元件的寿命。
发明内容
在一个方面，文本公开的实施例涉及一种切割元件，包括：基体；以及超硬材料层，其具有布置在所述基体的上表面上的大体平坦的上表面；其中，所述基体的所述上表面与所述基体的下端部之间的侧表面的至少一部分形成至少一个圆锥表面，其中，所述至少一个圆锥表面延伸的高度与所述基体与超硬材料层的总高度之比为大约1:10至9:10，并且其中所述基体包括大体平坦的下表面。
在另一个方面，文本公开的实施例涉及一种切割器组件，包括：外部支撑元件；以及内部可旋转切割元件，其一部分布置在所述外部支撑元件中；其中，内部可旋转切割元件包括：基体；以及超硬材料层，其具有布置在所述基体的上表面上的大体平坦的上表面；其中，所述基体的所述上表面与所述基体的下端部之间的侧表面的至少一部分形成至少一个圆锥表面，其中，所述至少一个圆锥表面延伸的高度与所述基体与超硬材料层的总高度之比为大约1:10至9:10，并且其中所述基体包括大体平坦的下表面。
在另一个方面，本文公开的实施例涉及一种切割器组件，包括：外部支撑元件；以及内部可旋转切割元件，其包括超硬材料，该超硬材料在内部可旋转切割元件的上端部处形成大体平坦的上表面；其中，所述内部可旋转切割元件从下端部开始在所述内部可旋转切割元件的至少大约10至90%上的直径小于所述内部可旋转切割元件的外径。
在又一个方面，文本公开的实施例涉及一种井下切割工具，包括：切割元件支撑结构，其具有形成在其中的至少一个切割器槽；布置在所述至少一个切割器槽之内的至少一个切割元件；其中，所述至少一个切割元件包括：基体；以及超硬材料层，其具有布置在所述基体的上表面上的大体平坦的上表面；其中，所述基体的所述上表面与所述基体的下端部之间的侧表面的至少一部分形成至少一个圆锥表面，其中，所述至少一个圆锥表面延伸的高度与所述基体与超硬材料层的总高度之比为大约1:10至9:10，并且其中所述基体包括大体平坦的下表面。
在又一个方面，本文公开的实施例涉及一种井下切割工具，包括：切割元件支撑结构，其具有形成在其中的至少一个切割器槽；布置在所述至少一个切割器槽之内的至少一个可旋转切割元件，其中，所述至少一个可旋转切割元件包括超硬材料，所述超硬材料在可旋转切割元件的上端部形成大体平坦的上表面；其中，所述内部可旋转切割元件在从下端部开始在所述内部可旋转切割元件的至少大约10至90%上的直径小于所述内部可旋转切割元件的外径；以及至少一个保持元件，其配置为将所述可旋转切割元件保持在所述切割器槽中。
在另一个方面，本文公开的实施例涉及一种切割元件，包括：基体，其包括大体平坦的下表面；以及超硬材料层，其具有布置在所述基体的上表面上的大体平坦的上表面；其中，所述基体的所述上表面与所述基体的下端部之间的侧表面的至少一部分形成至少一个圆锥表面，其中，所述至少一个圆锥表面朝所述切割元件的纵轴延伸，使得所述大体平坦的下表面的直径与超硬材料层的直径之比在大约1:10至小于4:5的范围内。
在又一个方面，本文公开的实施例涉及一种切割器组件，包括：外部支撑元件；以及内部可旋转切割元件，其包括超硬材料，所述超硬材料在内部可旋转切割元件的上端部形成大体平坦的上表面；其中，所述内部可旋转切割元件具有大体平坦的下表面；以及其中，所述内部可旋转切割元件的所述大体平坦的下表面在一个直径处接触所述外部支撑元件，所述直径与所述内部可旋转切割元件的上表面之比在大约1:10至小于4:5的范围内。
在又一个方面，本文公开的实施例涉及一种固定的切割器钻头，包括：钻头主体；至少一个刀片，其从所述钻头主体的中心径向延伸；形成在所述至少一个刀片中的至少一个切割器槽；布置在所述至少一个切割器槽之内的至少一个切割元件或切割器组件。
通过下文的说明书和所附权利要求书，本发明的其它方面和优点将是显而易见的。
附图说明
图1A和1B示出了一个常规切削型钻头的侧视图和顶视图；
图2示出了根据本公开的一个实施例的切割元件；
图3示出了根据本公开的一个实施例的切割元件；
图4A和4B示出了根据本公开的实施例的切割元件；
图5示出了根据本公开的一个实施例的切割元件；
图6示出了根据本公开的一个实施例的切割元件；
图7示出了根据本公开的一个实施例的切割元件；
图8示出了根据本公开的一个实施例的切割元件；
图9示出了根据本公开的一个实施例的具有切割元件的切割工具；
图10示出了根据本公开的一个实施例的切割组件；
图11示出了根据本公开的一个实施例的具有切割元件的切割工具；
图12示出了根据本公开的一个实施例的具有切割元件的切割工具；
图13A、13B、以及13C示出了根据本公开的一个实施例的切割组件以及包括该切割组件的切割工具；
图14A、14B、以及14C示出了根据本公开的一个实施例的切割组件以及包括该切割组件的切割工具；
图15A和15B示出了根据本公开的一个实施例的切割组件以及包括该切割组件的切割工具；
图16示出了现有技术的钻头；
图17示出了根据本公开的一个实施例的切割器组件；
图18示出了根据本公开的一个实施例的切割器组件。
具体实施方式
在一个方面，本文公开的实施例涉及多晶金刚石压实体切割器，其具有圆锥或其它形状的端部（远离切割表面）和钻头或包含相同功能的其它切割工具。更特别地，本文公开的实施例涉及具有圆锥或其它形状端部（远离切割表面）的切割器，其可以固定地附连至在其上使用的钻头或工具，或者其可以以关于它的纵轴自由旋转的形式保持在所述钻头或工具上。尽管关于切割元件的现有技术很多关心元件的切割端部，但本公开针对切割元件的远端部的成型用以改进切割器和钻头寿命。
图2说明了根据本公开的切割元件的一个实施例的侧视图。如图2所述，切割元件20具有超硬材料层22和基体24。超硬材料层22布置在基体24的上表面24a上且与该上表面24a界接。尽管上表面24a作为平面进行说明，但其（以及界接的超硬层）可以是非平面的用以形成本领域中已知的任何类型的非平面界面。超硬材料层22的上表面22a作为大体上的平面示出，且当安装在钻头或其它切割工具上时，充当切割元件20的切割表面。基体的最下表面24b也作为大体上的平面示出。侧表面24c延伸上表面24a与下表面24b之间的基体24的长度。在图2中说明的实施例中，侧表面24c的一部分形成圆柱表面24c'，其自上表面24a延伸，并且侧表面24c的一部分形成圆锥表面24c''，其在圆柱表面24c’与下表面24b之间延伸。根据本公开的不同实施例，圆锥表面24c''可以是这样的尺寸，其高度h沿着从切割元件20的总高度H的大约10至90的百分比延伸。其它实施例可以使用自任何下限：0.1H、0.2H、0.3H、0.4H、0.5H、0.6H、0.7H、以及0.8H至任何上限：0.2H、0.3H、0.4H、0.5H、0.6H、0.7H、0.8H，以及0.9H的范围的h。进一步地，在一些实施例中，圆锥表面24''可以是这样的尺寸，其高度h小于基体24的高度的80%，或者在不同的实施例中小于基体24的高度70%、60%、50%、40%、30%或者20%。
进一步地，圆锥表面24c''自外部径向位置朝向切割元件的纵轴延伸，因而下表面24b具有小于基体24的上表面24a的直径D（或者切割元件20的最大的直径）的直径d。在不同的实施例中，d可以从大约D/10至小于D变化。其它的实施例可以使用自任何下限：D/10、D/5、D/4、D/3、D/2、2/3(D)、3/4(D)、4/5(D)至任何的上限：D/5、D/4、D/3、D/2、2/3(D)、3/4(D)、4/5(D)、以及小于D的范围的h。进一步地，圆锥表面24c''可以与圆柱表面24c'形成一个角度α。在不同的实施例中，上述的角度α可以自大约15度至大约70度变化。进一步地，在圆柱表面24c'与圆锥表面24c''之间、和/或圆锥表面24c''与下表面24b之间的过渡可以被圆滑成光滑的过渡。例如，上述的过渡可以是光滑且连续的曲线，从而没有尖锐的边缘和/或具有至少大约0.005英寸半径的过渡、或者在另一个实施例中至少大约0.020英寸、或者在又一个实施例中高至0.5英寸的过渡。
现在参考图2，说明了本公开的另一个实施例。尽管上文图1中示出的实施例示出了大体上平面的下表面24b，但在图3中示出的切割元件30具有的基体34，其具有终止于一顶点的下端部34b，即基体34的侧表面34c是抛物线表面34c''。上述的切割元件30可以特别用作可旋转切割元件，即，作为切割器组件的一个部件，因而元件30在单独的外部套管或支撑元件之内或在切割器槽之内自由旋转。抛物线表面34c''可以在圆柱表面34c'与顶点34b之间延伸一个高度h，该高度h在切割元件30的总高度H的10与90百分比之间。其它实施例可以使用自任何下限：0.1H、0.2H、0.3H、0.4H、0.5H、0.6H、0.7H、以及0.8H至任何上限：0.2H、0.3H、0.4H、0.5H、0.6H、0.7H、0.8H，以及0.9H的范围的h。进一步地，在一些实施例中，抛物线表面34''可以是这样的尺寸，其高度h小于基体34的高度的80%，或者在不同的实施例中小于基体34的高度的70%、60%、50%、40%、30%或者20%。
在一些实施例中，表面34c''也可以是圆锥表面，其终止在顶点34b，如图3中所示，代替大体上平面的表面24b，如图2中所示。在上述的一个实施例中，圆锥表面34c''的切线与圆柱表面34之间的角度α可以计算出，并且可以从15至70度变化。尽管顶点34b作为一个点进行说明，但本领域技术人员将理解，上述的顶点可以包括光滑的过渡曲线，因而没有尖锐的边缘和/或具有至少大约0.005英寸半径的过渡、或者在另一个实施例中至少大约0.020英寸、或者在又一个实施例中高至0.5英寸的过渡。
现在参考图4A和4B，图4A和4B说明了根据本公开的切割元件的两个实施例的侧视图。如图4所述，切割元件40具有布置在基体44上的超硬材料层42。基体的最下表面44b作为大体上的平面在图4A中示出且作为顶点在图4B中示出。侧表面44c的一部分形成圆柱表面44c'，侧表面44c的一部分形成多个圆锥表面44c''，其在圆柱表面44c'与下表面44b之间延伸。根据本公开的不同实施例，多个圆锥表面44c''可以是这样的尺寸，它们的总高度h沿着从切割元件40的总高度H的大约10至90的百分比延伸。进一步地，在图4A中说明的实施例中，圆锥表面44c''自外部径向位置朝向钻头的纵轴延伸，因而下表面44b具有小于切割元件40的直径D的直径d。在不同的实施例中，d可以从大约D/10至小于D变化。其它的实施例可以使用自任何下限：D/10、D/5、D/4、D/3、D/2、2/3(D)、3/4(D)、4/5(D)至任何的上限：D/5、D/4、D/3、D/2、2/3(D)、3/4(D)、4/5(D)、以及小于D的d。进一步地，圆锥表面24c''可以与圆柱表面24c'形成一个角度α，其中该角度α在结合的圆锥表面24c''的两个端点之间产生的一个表面之间计算。在不同的实施例中，上述的角度α可以自大约15度至大约70度变化。进一步地，在圆柱表面44c'与圆锥表面44c''之间、和/或多个圆锥表面44c''之间、和/或圆锥表面44c''与下表面44b之间的过渡，可以圆滑成光滑的过渡，如上文所述的。
现在参考图5，示出了切割元件50的侧视图。如图5所述，切割元件50包括布置在基体54上的超硬材料层52。基体54的侧表面包括圆柱表面54c'和圆锥表面54c''，近似于图2中说明的实施例，且包括参看图2所描述的尺寸。但是，在图5中说明的实施例中，基体54的下表面54b具有布置在其上的超硬材料层56。
位于本公开的范围之内的是，布置在基体54的下表面54b上的超硬材料层56也可以包括在具有图3、4A和4B中说明的几何形状的切割元件中，其中超硬材料层56的形状是与基体54的下表面相同的类型。可选地，也位于本公开的范围之内的是，基体54的下表面可以是大体上平面的，且超硬材料层56可以具有非平面的外表面。相反地，也位于本公开的范围之内的是，基体54的下表面可以是非平面的，即，终止在一个顶点，而超硬材料层56可以具有大体上平面的外表面。
现在参考图6，示出了切割元件60的侧视图。如图6所述，切割元件60包括布置在基体64上的超硬材料层62。基体54的侧表面包括圆柱表面64c'和圆锥表面64c''，近似于图2中说明的实施例。但是，在图6中说明的实施例中，圆柱表面64c'其中包括减阻槽，即，减小直径的圆周槽。减阻槽68可以在一个实施例中具有减小的直径，比元件的OD（外径）小大约0.002''至0.010''、或者在另一个实施例中比元件的OD小大约0.010''至0.030''。位于本公开的范围之内的是，形成在圆柱表面64c'中的减阻槽68也可以包括在本文描述的其它切割元件中。
现在参考图7，示出了切割元件70的侧视图。如图7所述，切割元件70包括布置在基体74上的超硬材料层72。基体74的侧表面包括圆柱表面74c'和圆锥表面74c''，近似于图2中说明的实施例。但是，在图7中说明的实施例中，圆柱表面74c'包括嵌入其中沿着圆柱表面74c'长度的一部分的超硬材料79的环状带。超硬材料79的环状带可以在一个实施例中具有沿着圆柱表面的从0.020"至0.200"范围的带宽度、或在另一个实施例中从0.020"至0.040"的宽度，且在一个实施例中具有进入中心的从0.002"至0.020"范围的深度、或在另一个实施例中从0.002至0.010"的深度。位于本公开的范围之内的是，嵌入圆柱表面74c'中的超硬材料的环状带也可以包括在本文描述的其它切割元件中。
现在参考图8，示出了切割元件80的侧视图。如图8所述，切割元件80包括布置在基体84上的超硬材料层82。基体84的侧表面包括圆柱表面84c'和圆锥表面84c''，近似于图2中说明的实施例。但是，在图8中说明的实施例中，圆柱表面84c'包括形成在其中的减阻槽88（如之前图6中说明的）和嵌入其中的超硬材料89的环形带（如之前图7中说明的），它们均沿着圆柱表面84c'的长度的一部分。进一步地，超硬材料层86，如之前的图5中说明的，也存在于本实施例中，其布置在切割元件80的下表面84b上。尽管图8说明了共同存在的这三个特征：超硬材料层86、减阻槽88、以及超硬材料89的环状带，但也位于本公开的范围之内的是，可以使用该特征的任何组合。进一步地，位于本公开的范围之内的是，超硬材料层86、减阻槽88、以及超硬材料89的环状带的任何组合也可以包括在具有如图3、4A和4B中说明的几何形状的切割元件中。
进一步地，如上文所述，本文描述的切割元件的不同的实施例可以用在钻头或其它切割工具上，其中切割元件固定地附连至该钻头或其它切割工具，或其中切割元件以切割元件仍然能够相对其纵轴转动的形式保持在钻头或其它切割工具上。
在图9中说明的实施例中，切割工具（未示出）包括切割元件支撑结构91，其具有形成在其上的至少一个切割器槽93。切割元件90布置在切割器槽93之内，并且在切割器槽93之内固定地附连。上述的附连可以，例如，在切割器槽之内使用钎焊材料通过钎焊切割元件90发生，但是本公开不限于此。相反，也位于本公开的范围之内的是，具有本文描述的几何形状的切割元件可以通过非钎焊的方法保持，包括本领域中已知的任何机械的附连方法。在一个特殊的实施例中，切割工具可以是钻头，例如图1A和1B中所示的钻头的类型，其中切割元件支撑结构是一个刀片，该刀片自钻头主体的中心径向地延伸，且切割元件90是图2、4A、或5-8中说明的切割元件类型，即，具有大体上平面的下表面，钎焊进切割器槽93中。在上述的一个实施例中，切割器槽93可以具有与切割元件90大体上匹配的几何形状。如本文使用的，即将钎焊进切割器槽中的切割元件的“大体上匹配”的几何形状包括在对应的即将由钎焊材料大体上填充的表面之间的缝隙。上述的缝隙可以变化，例如，0.0015至0.005英寸之间；但是特殊的缝隙可以稍微变化，在其它实施例中，例如，取决于钻头和切割元件的尺寸。具有上述对应形状的切割器槽可以使用成型位移（shaped displacement）或具有需要形状的模制来形成。如上文所描述的，在常规的切割器钎焊工艺期间，裂缝或微裂缝经常在钻头主体中在围绕切割器槽的区域中形成，尤其在槽的角度处，且特别当使用较硬的基质材料形成钻头主体时。但是，本发明发现，通过使用具有本文描述的几何形状的切割元件（以及切割器槽），可以实现切割槽的角落处应力的减小，从而，在钻头主体中减小了上述裂缝的起始和传播。本设计也可以减小通常发现在角落中的流量和/或孔隙度，其可能导致增加的钎焊强度和增加的切割器的保持。
在其它的实施例中，本公开的切割元件可以附于一个工具，使得切割元件能够关于其纵轴旋转。例如，如图10中所示，切割器组件1010可以包括内部切割元件1000，其具有上述图2-8的任何一个中描述的类型的几何形状，且由外部支撑元件1012部分地围绕。切割器组件1020和外部支撑元件1012的类型不限于本公开。进一步地，切割器组件的类型不限于本公开。相反，其可以是任何类型的和/或包括任何特性，例如美国专利号7,703,559、美国专利申请号61/351,035或者同时提交的名称为“Methods ofAttaching Rolling Cutters in Fixed Cutter Bits using Sleeve,CompressionSpring,and/or Pin(s)/Ball(s)”（（代理文件号05516/549001）的申请中所描述的那些，这些专利全部被转让给本受让人，且在本文中通过引用其全部内容的形式结合。例如，外部支撑元件1012可以包括这样的构件，其至少部分地覆盖内部可旋转切割元件1000的上表面、侧表面、和/或下表面。
在一些实施例中，外部支撑元件1012可以与切割工具支撑结构（即，自钻头主体延伸的刀片）构成整体（图10中未示出）；但是，在又一个实施例中，其可以是与切割工具支撑结构分离的分立构件。在后面的实施例中，如图11中说明的，具有至少部分地由外部支撑元件1112围绕的内部可旋转切割元件1100的切割器组件1110可以钎焊或以其他方式附连至切割器槽1193。可选地，切割器组件可以由切割工具支撑结构作为外部支撑元件1212形成，该外部支撑元件1212接合且至少部分地围绕内部可旋转切割元件，如图12中所示。外部支撑元件的一个或多个表面大体上与内部可旋转切割元件匹配，为了为旋转提供足够的空间，其可以包括从大约0.003至0.030英寸的范围的缝隙。但是，这个范围可以在一个或多个表面上变化。
如图11中所示，在使用分立的外部支撑元件1112的实施例中，上述构件可以通过本领域中已知的任何方法放置，包括通过在烧结钻头主体（或其它切割工具）期间铸造到位或者通过在切割器槽1193中将该元件钎焊到位。钎焊可在内部可旋转切割元件1100保持在外部支撑元件之内之前或之后发生；但是，在特殊的实施例中，内部可旋转切割元件1100在外部支撑元件钎焊到位之后保持在外部支撑元件中。
尽管内部可旋转切割元件必须自由地关于它们的纵轴旋转，但通常它们在切割工具上的保持可以通过外部支撑元件的形状实现，其可以包括一个或多个分立的构件用以实现上述的保持。可能特别提供上述保持功能的特定构件可以独立地称为保持机构。上述保持机构的类型不限于本公开，而是可以包括通过覆盖和/或与内部可旋转切割元件的上表面、内部可旋转切割元件的侧表面、或内部可旋转切割元件的下表面的相互作用实现的保持。在图11-15中示出的实施例中，可以使用前保持机构1120、1220、1320、1420、1520，例如美国专利申请号61/351,035中描述的那些，用以部分地覆盖切割元件的上表面。不同的实施例，例如图13-15中所示的那些，也可以使用后保持机构。例如，后保持机构1314可以是一个杯状物，其具有大体上与内部可旋转切割元件1300的至少一个表面匹配的至少一个表面。在图13中示出的实施例中，后保持机构1314具有与圆锥侧表面1304c''与下表面1304b大体上匹配的表面。在图14中示出的实施例中，后保持机构1314具有与圆锥侧表面1404c''、下表面1404b、以及圆柱侧表面1404c'的一部分大体上匹配的表面。进一步地，在图15中示出的实施例中，后保持机构1514具有与圆锥侧表面1504c''大体上匹配、但不与下表面1504b大体上匹配的表面。
尽管本公开说明的安装在切割元件支撑结构（即，钻头或其它切割工具）上的作为可旋转切割元件的切割元件的实施例全部示出了在图2中说明的几何形状，但在图2-8中描述的切割元件中的任何一个也可以配置为安装在具有保持机构的钻头上的可旋转切割元件，该保持机构允许可旋转切割元件关于其纵轴可旋转。
现在参考图17，示出了具有内部可旋转切割元件的切割器组件。如图17中所示，切割器组件1710可以包括内部可旋转切割元件1700，其被外部支撑元件1712部分地围绕。外部支撑元件1712可以具有凸起1712b（从围绕的表面1712a延伸大约0.001"至0.030"的一个高度、且在一个更特别的实施例中为大约0.005"至0.010"），其在内部可旋转切割元件的下表面1704b处以接触直径c.d.接触内部可旋转切割元件，该接触直径c.d.小于内部可旋转切割元件1700的外径D。在不同的实施例中，c.d.可以从大约D/10至小于D变化、且在其它不同的实施例中从大约D/10至小于4/5(D)。其它的实施例可以使用从自任何下限：D/10、D/5、D/4、D/3、D/2、2/3(D)、3/4(D)、4/5(D)至任何的上限：D/5、D/4、D/3、D/2、2/3(D)、3/4(D)、以及4/5(D)的范围的接触直径c.d.。减小的接触直径（与外径D相比）可以可选地（代替自外部支撑元件的凸起）通过使用圆锥表面实现，例如在图2和图4中描述的。
进一步地，也在本公开的范围之内的是，外部支撑元件可以包括上述的凸起，其与至少一个圆锥表面组合（例如上文描述的实施例中说明的）。例如，如图18中所示，切割器组件1810可以包括内部可旋转切割元件1800，其被外部支撑元件1812部分地围绕。外部支撑元件1812可以具有凸起1812b（自围绕的表面1812a延伸大约0.001"至0.030"的一个高度、且在一个更特别的实施例中从大约0.005"至0.010"），其在内部可旋转切割元件的下表面1804b处以接触直径c.d.接触内部可旋转切割元件，该接触直径c.d.小于内部可旋转切割元件1800的外径D，也小于内部可旋转切割元件1800的下表面1804的直径d。下表面的直径d小于外径D，由于圆锥表面1804c''自外部径向位置朝向切割元件的纵轴延伸，因而下表面1804b具有小于外径D的直径d，如上文所述。在不同的实施例中，接触直径c.d.可以小于d，且也从大约D/10至小于4/5(D)变化。其他的实施例可以使用从自任何下限：D/10、D/5、D/4、D/3、D/2、2/3(D)、3/4(D)、4/5(D)至任何的上限：D/5、D/4、D/3、D/2、2/3(D)、3/4(D)、以及4/5(D)的范围的、且在下表面1844b处还小于直径d的接触直径c.d.。进一步地，如上文关于图10的描述，在图17和18中说明的两个实施例中，切割组件1700、1800和外部支撑元件1712、1812不限于本公开。例如，外部支撑元件1712、1812可以包括这样的构件，其至少部分地覆盖内部可旋转切割元件1700、1800的上表面、侧表面、和/或下表面。在一些实施例中，外部支撑元件1712、1818可以与切割工具支撑结构（即，自钻头主体延伸的刀片）构成整体，或者在又一个实施例中其可以是与切割工具支撑结构分离的分立组件（钎焊或以其他方式附于切割器槽）。外部支撑元件的一个或多个表面大体上与内部可旋转切割元件匹配，为了为旋转提供足够的空间，可以包括从大约0.003至0.030英寸的范围的缝隙。但是，这个范围可以在一个或多个表面上变化（例如下表面1744b、1844b）。进一步地，尽管内部可旋转切割元件作为单个结构体说明（即，单个超硬的结构体），但也在本公开的范围之内的是，超硬材料层可以布置在具有说明的特性的基体上。
本文描述的每一个实施例具有包括在其中的至少一个超硬材料。上述的超硬材料可以包括常规的多晶金刚石板（一板状的具有间隙空间其间金属组分可以存在（例如金属催化剂）的互相连接的金刚石微粒）、热稳定金刚石层（即，具有比常规多晶金刚石750℃更大的热稳定性）例如通过从互相连接的金刚石微粒之间的间隙空间、或金刚石/碳化硅复合材料去除大体上所有金属形成、或由其它超硬材料例如立方氮化硼形成。进一步地，在特殊的实施例中，内部可旋转切割元件可以整个由超硬材料形成，但是该元件可以包括多个金刚石等级，例如，用于形成梯度结构（在等级间具有平稳的或非平稳的过渡）。在特殊的实施例中，具有较小粒度和/或较高金刚石密度的第一金刚石等级可以用于形成内部可旋转切割元件的上部部分（当安装在钻头或其它工具上时其形成切割边缘），而具有较大粒度和/或较高金属含量的第二金刚石等级可以用于形成切割元件的下部、非切割部分。进一步地，也在本公开的范围之内的是，可以使用多于两个金刚石等级。
如本领域中已知的，热稳定性金刚石可以以不同的方式形成。典型的多晶金刚石层包括单独的金刚石“晶体”，其是互相连接的。单独的金刚石晶体因此形成晶格结构。金属催化剂，例如钴，可以用于促进金刚石微粒的再结晶和晶格结构的形成。因此，钴微粒通常在金刚石晶格结构中的间隙空间之内发现。钴具有与金刚石相比显著不同的热膨胀系数。因此，加热金刚石，钴和金刚石晶格将以不同的比率膨胀，引起裂缝形成在晶格结构中且导致金刚石台的劣化。
为了排除这个问题，可以使用强酸来从多晶金刚石晶格结构（或者一个薄体积或整个板片（tablet））“浸滤（leach）”钴，用以至少减少加热时不同比率下加热金刚石-钴复合材料所经历的损坏。“浸滤”工艺的实例可以在，例如美国专利号4,288,248和4,104,344中找到。简短地，强酸、通常氢氟酸或几种强酸的组合可以用于处理金刚石板，从而从PDC复合材料去除至少一部分的助-催化剂。合适的酸可以包括：硝酸、氢氟酸、盐酸、硫酸、磷酸或高氯酸、或这些酸的组合。此外，腐蚀剂，例如氢氧化钠和氢氧化钾，已经用于碳化物工业用以从碳化物复合材料吸收金属元素。此外，其它的酸和基本的浸滤剂可以根据需要使用。本领域的普通技术人员可以理解，浸滤剂的摩尔浓度可以根据期望浸滤的时间、危险方面的考虑等来调整。
通过浸滤掉钴，可形成热稳定的多晶（thermally stable polysrystalline，TSP）金刚石。在特定的实施例中，仅仅浸滤选择的部分金刚石复合材料，为了获得热稳定性而不会缺失耐冲击性。如本文使用的，术语TSP包括上述（即，部分和全部浸滤）化合物的两者。在浸滤之后仍然存在的间隙体积可以通过促进合并或通过用次级材料填充体积来减少，例如通过现有技术中已知的、且在美国专利号5,127,923中描述的工艺，该专利在本文中以参考的形式引用其全部内容。
可选地，TSP可以在压机中使用钴以外的结合剂（一个例子是硅）通过形成金刚石层来形成，该结合剂具有比钴更近似于金刚石的热膨胀系数。在制造工艺期间，大部分，80至90体积百分比的硅与金刚石晶格反应用以形成碳化硅，其也具有近似于金刚石的热膨胀。加热时，任何剩余的硅、碳化硅、以及金刚石晶格与钴和金刚石的膨胀比率相比以更近似的比率膨胀，导致更多的热稳定层。具有TSP切割层的PDC切割器具有相对低的磨损速率，即使当切割器温度达到1200℃时。但是，本领域技术人员将识别，热稳定性金刚石层可以由本领域中已知的其它方法形成，包括例如通过在金刚石层的形成中改变工艺条件。
切割面布置在其上的基体可以由多种硬的、或超硬的微粒形成。在一个实施例中，基体可以由合适的材料，例如碳化钨、碳化钽、或碳化钛形成。此外，不同的结合金属可以包括在基体中，例如钴、镍、铁、金属合金、或其混合物。在基体中，金属碳化钨颗粒在金属结合剂，例如钴内被支撑。此外，基体可以由烧结的碳化钨复合材料结构形成。已知，除了碳化钨和钴之外，可以使用不同的金属碳化物复合材料和结合剂。因此，对使用碳化钨和钴的提及仅仅是为了说明的目的，而不是旨在于限制使用的基体或结合剂的类型。在另一个实施例中，基体也可以由金刚石超硬材料，例如多晶金刚石和热稳定性金刚石形成。尽管说明的实施例示出了切割面和基体作为两个不同的部件，但本领域技术人员应该理解，在本公开的公开范围之内的是，切割面和基体是整体的、相同的组分。在上述的一个实施例中，可以优选的是，具有形成切割面和基体或不同层的单晶复合材料。特别地，在切割元件是可旋转切割元件的实施例中，整个切割元件可以由超硬材料形成，该超硬材料包括热稳定性金刚石（例如，通过从间隙区域去除金属，或通过形成金刚石/碳化硅复合材料形成）。
外部支撑元件可以由不同的材料形成。在一个实施例中，外部支撑元件可以由合适的材料，例如碳化钨、碳化钽、或碳化钛形成。此外，不同的结合金属可以包括在外部支撑元件中，例如钴、镍、铁、金属合金、或其混合物，因而金属碳化钨颗粒在金属结合剂内被支撑。在一个特别的实施例中，外部支撑元件是具有钴含量自6至13百分比的硬质碳化钨。也在本公开的范围之内的是，外部支撑元件（包括后保持机构）也可以包括更光滑的材料用以减小摩擦系数。构件可以整体或部分由上述材料形成包括沉积在构件上的上述光滑的材料，例如通过化学镀敷、包括空心阴极等离子体增强CVD的化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积、真空沉积、电弧工艺、或高速喷雾。在特别的实施例中，金刚石状的涂层可以通过CVD或空心阴极等离子体增强CVD形成，例如在US2010/0108403中公开的涂层的类型，其被转让给本受让人，且在本文中通过引用其全部内容的形式结合。
在其它实施例中，外部支撑元件可以由合金钢、镍基合金、或钴基合金形成。本领域技术人员也将认识到，切割元件构件可以用耐磨堆焊（hardfacing）材料涂覆，以用于增加的腐蚀的保护。上述的涂层可以通过本领域中已知的不同的技术实施，例如，爆燃枪（detonation gun，d-枪）和喷雾-熔丝技术。
本公开的切割元件可以包含在不同类型的切割工具中，包括例如，在固定切割器钻头中的切割器，或在辊压锥体钻头中的嵌件。具有本公开的切割元件的钻头可包括单个可旋转切割元件且剩余的切割元件是常规的切割元件、所有切割元件均是可旋转的、或是可旋转的与传统的切割元件之间的任意组合。
在一些实施例中，可以选择在固定的切割器钻头的刀片上或辊压锥体钻头的锥体上的切割元件的放置方式，因而可旋转切割元件位于经历最大磨损的区域中。例如，在特殊的实施例中，可旋转切割元件可以位于固定切割器钻头的肩部或鼻部区域。此外，本领域技术人员将会认识到，对本公开的切割元件的尺寸不存在限制。例如，在不同的实施例中，切割元件可以形成尺寸包括但不限于：9mm、13mm、16mm、以及19mm。
进一步地，本领域技术人员也将理解，如上文描述的任何设计变型例如包括侧倾、背倾、几何形状的变化、表面改变/蚀刻、密封、轴承、材料组合等，可以以不同的组合被包括，而不限于上文所描述的那些本公开的切割元件。在一个实施例中，切割器可以具有从0至±45度的侧倾。在另一个实施例中，切割器可以具有从大约5至35度的后倾。
切割器可以以选择的后倾安置在刀片上，用以协助去除钻井钻屑且增加穿透速率。具有侧倾的布置在钻头上的切割器可以当钻头旋转时在径向和切线方向上被驱使向前。在一些实施例中，因为径向方向可以协助内部可旋转切割元件相对于外部支撑元件的移动，上述的旋转可以允许更多的钻井钻屑的去除，且提供改进的穿透速率。本领域普通技术人员将意识到，关于本公开的切割元件可以使用任何的后倾和侧倾组合，用以增强旋转性和/或改进钻井效率。
当切割元件接触地层时，切割元件的旋转运动可以是连续的或不连续的。例如，当切割元件以确定的侧倾和/或后倾安装时，切割力可以通常指向一个方向。提供定向的切割力可以允许切割元件具有连续的旋转运动，从而进一步提高钻井效率。
本公开的实施例可以提供如下优点中的至少一个。对于固定地附连至工具的切割元件，如上文所描述的，在常规的切割器钎焊工艺期间，裂缝或微裂缝经常在钻头主体中在围绕切割器槽的区域中形成，尤其在槽的角落处，且特别是当使用较硬的基质材料形成钻头主体时。但是，本发明发现，通过使用具有本文描述的几何形状的切割元件（以及切割器槽），可以实现切割槽的角落处应力的减小，从而在钻头主体中减小了上述裂缝的起始和传播。本设计也可以减小通常发现在角落中的流量和/或孔隙度，这可导致增加的钎焊强度。
进一步地，圆锥或其它形状的切割端部可以在外部支撑元件内允许改进的旋转。可旋转切割元件可以避免由通常的固定切割器产生的高温。因为现有技术切割元件的切割表面经常地在一个固定地点处接触地层，因此，能够迅速形成磨平且因此引起摩擦热量。热量可能积累，且引起由于如上文讨论的金刚石与催化剂之间的热不匹配所导致的切割元件的失效。根据本发明的实施例可以避免上述的热量积累，因为接触地层的边缘发生改变。在切割元件的边缘处的较低温度可以降低潜在的破裂，从而延长切割元件的功能寿命。通过降低由切割元件的切割表面经历的热的和机械的负载，切割元件寿命可以增加，从而允许更有效的钻井。
进一步地，切割元件的可旋转部分的旋转可以允许切割表面使用切割表面的全部外部边缘切割地层，而不是如现有技术中提供的外部边缘的相同部分来切割地层。切割元件的全部的边缘可以接触地层，产生更一致的切割元件边缘磨损，从而阻止局部的磨平区域的形成。因为边缘磨损更一致，切割元件可以不迅速地磨损，从而具有较长的井下寿命，且因此增加钻井操作的整体效率。
此外，因为随着切割元件的可旋转切割部分旋转接触地层的切割元件的边缘改变，切割边缘可以保持尖锐。尖锐的切割边缘可以在钻井地层时增加穿透的速率，从而增加钻井操作的效率。进一步地，随着切割元件的可旋转部分旋转，可以施加液压力至切割表面用以冷却和清洁切割元件的表面。
虽然本发明关于有限数量的实施例，但受益于本公开，本领域技术人员将理解，能够设计出其它的实施例而不脱离如本文公开的本发明的范围。因此，本发明的保护范围应仅由所附权利要求所限制。

Claims (35)

1.一种切割元件，包括：
基体；以及
超硬材料层，其具有布置在所述基体的上表面上的大体平坦的上表面；
其中，所述基体的所述上表面与所述基体的下端部之间的侧表面的至少一部分形成至少一个圆锥表面，其中，所述至少一个圆锥表面延伸的高度与所述基体与超硬材料层的总高度之比为大约1:10至9:10，并且其中所述基体包括大体平坦的下表面。
2.一种切割器组件，包括：
外部支撑元件；以及
内部可旋转切割元件，其包括权利要求1所述的切割元件，且其一部分布置在所述外部支撑元件中。
3.根据权利要求1或2所述的切割元件或切割器组件，其中，所述大体平坦的下表面的直径与所述超硬材料层的直径之比在大约1:10至小于1:1的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的切割元件或切割器组件，其中，所述大体平坦的下表面包括布置在其上的第二超硬材料层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的切割元件或切割器组件，其中，所述至少一个圆锥表面相对于所述基体的最外圆周表面形成一个角度，所述角度是在大约15至70度的范围内。
6.一种切割器组件，包括：
外部支撑元件；以及
内部可旋转切割元件，其包括超硬材料，该超硬材料在内部可旋转切割元件的上端部处形成大体平坦的上表面；其中，所述内部可旋转切割元件从下端部开始在所述内部可旋转切割元件的至少大约10至90%上的直径小于所述内部可旋转切割元件的外径。
7.根据上述权利要求中任一项所述的切割元件或切割器组件，其中，所述基体的侧表面的至少一部分是圆柱表面，该圆柱表面具有形成在其中的减阻槽。
8.根据上述权利要求中任一项所述的切割元件或切割器组件，其中，所述基体的侧表面的至少一部分包括金刚石的环状带。
9.根据权利要求6所述的切割器组件，其中，内部可旋转切割元件包括抛物线状的下端部。
10.根据权利要求6所述的切割器组件，其中，所述内部可旋转切割元件在其下端部处包括一个顶点。
11.根据权利要求6或9-10中任意一项所述的切割器组件，其中，所述内部可旋转切割元件由多晶金刚石组成。
12.根据权利要求11所述的切割器组件，其中，所述多晶金刚石在其晶粒间隙中基本没有金属。
13.根据权利要求6或9-10中任意一项所述的切割器组件，其中，所述内部可旋转切割元件由金刚石与碳化硅复合材料结构组成。
14.根据权利要求6或9-13中任意一项所述的切割器组件，其中，所述多晶金刚石由多个金刚石等级形成。
15.根据权利要求6-10中任意一项所述的切割器组件，其中，所述内部可旋转切割元件包括布置在基体的上表面上作为一层的超硬材料。
16.根据权利要求6-15中任意一项所述的切割器组件，其中，所述外部支撑元件包括与所述内部可旋转切割元件的下端部大体上匹配的表面。
17.一种切割元件，包括：
基体，其包括大体平坦的下表面；以及
超硬材料层，其具有布置在所述基体的上表面上的大体平坦的上表面；
其中，所述基体的所述上表面与所述基体的下端部之间的侧表面的至少一部分形成至少一个圆锥表面，其中，所述至少一个圆锥表面朝所述切割元件的纵轴延伸，使得所述大体平坦的下表面的直径与超硬材料层的直径之比在大约1:10至小于4:5的范围内。
18.一种切割器组件，包括：
外部支撑元件；以及
内部可旋转切割元件，其包括超硬材料，所述超硬材料在内部可旋转切割元件的上端部形成大体平坦的上表面；
其中，所述内部可旋转切割元件具有大体平坦的下表面；以及
其中，所述内部可旋转切割元件的所述大体平坦的下表面在一个直径处接触所述外部支撑元件，所述直径与所述内部可旋转切割元件的上表面之比在大约1:10至小于4:5的范围内。
19.根据权利要求18所述的切割器组件，其中，所述内部可旋转切割元件的所述侧表面上的至少一部分与所述基体的下端部形成至少一个圆锥表面，其中，所述至少一个圆锥表面朝所述切割元件的纵轴延伸，使得所述大体平坦的下表面的直径与超硬材料层的直径之比在大约1：10至小于4:5的范围内。
20.根据权利要求18或19所述的切割器组件，其中，在所述大体平坦的下表面处接触所述外部支撑元件的所述内部可旋转切割元件的直径小于内部可旋转切割元件的大体平坦的下表面的直径。
21.根据权利要求18至20中任意一项所述的切割器组件，其中，所述外部支撑元件包括凸起，其与所述内部可旋转切割元件形成接触表面。
22.根据权利要求18至21中任意一项所述的切割器组件，其中，所述内部可旋转切割元件具有大体恒定的直径。
23.一种井下切割工具，包括：
切割元件支撑结构，其具有形成在其中的至少一个切割器槽；
布置在所述至少一个切割器槽之内的至少一个如权利要求1至22中任意一项所述的切割元件或切割器组件。
24.根据权利要求23所述的井下切割工具，其中，所述至少一个切割元件是可旋转切割元件，且所述井下切割工具进一步包括至少一个保持元件，所述保持元件配置为将所述可旋转切割元件保持在所述切割器槽中。
25.根据权利要求23所述的井下切割工具，其中，所述至少一个切割元件被钎焊在所述至少一个切割器槽中。
26.根据权利要求23至25中任意一项所述的井下切割工具，其中，所述切割器槽包括与至少一个圆锥表面大体上匹配的表面。
27.一种井下切割工具，包括：
切割元件支撑结构，其具有形成在其中的至少一个切割器槽；
布置在所述至少一个切割器槽之内的至少一个可旋转切割元件，其中，所述至少一个可旋转切割元件包括超硬材料，所述超硬材料在可旋转切割元件的上端部形成大体平坦的上表面；其中，所述内部可旋转切割元件在从下端部开始在所述内部可旋转切割元件的至少大约10至90%上的直径小于所述内部可旋转切割元件的外径；以及
至少一个保持元件，其配置为将所述可旋转切割元件保持在所述切割器槽中。
28.一种固定的切割器钻头，包括：
钻头主体；
至少一个刀片，其从所述钻头主体的中心径向延伸；
形成在所述至少一个刀片中的至少一个切割器槽；
布置在所述至少一个切割器槽之内的至少一个如权利要求1至22中任意一项所述的切割元件或切割器组件。
29.根据权利要求28所述的钻头，其中，所述至少一个切割元件被钎焊在所述至少一个切割器槽中。
30.根据权利要求28或29所述的钻头，其中，所述切割器槽包括与至少一个圆锥表面大体上匹配的表面。
31.根据权利28或30所述的钻头，其中，所述至少一个切割元件是可旋转切割元件，且所述钻头进一步包括至少一个保持元件，所述保持元件配置为将所述可旋转切割元件保持在所述切割器槽中。
32.根据权利要求28或30-31中任意一项所述的钻头，其中，所述钻头包括前保持元件和后保持元件。
33.根据权利要求32所述的钻头，其中，所述后保持元件包括杯状物，所述可旋转切割元件的下端部安放在所述杯状物中，其中，所述后保持元件包括至少与所述可旋转切割元件的至少一个圆锥表面大体上匹配的表面。
34.根据权利要求32所述的钻头，其中，所述可旋转切割元件的所述大体平坦的下表面不与所述后保持元件大体上匹配。
35.根据权利要求34所述的钻头，其中，所述后保持元件包括沿着所述可旋转切割元件的所述侧表面的一部分的大体上匹配的表面。
CN201280020271.2A 2011-04-26 2012-04-26 具有圆锥形端部的多晶金刚石压实体切割器 Pending CN103492661A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161479183P 2011-04-26 2011-04-26
US61/479,183 2011-04-26
PCT/US2012/035087 WO2012149086A2 (en) 2011-04-26 2012-04-26 Polycrystalline diamond compact cutters with conic shaped end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103492661A true CN103492661A (zh) 2014-01-01

Family

ID=47067046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280020271.2A Pending CN103492661A (zh) 2011-04-26 2012-04-26 具有圆锥形端部的多晶金刚石压实体切割器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9739097B2 (zh)
CN (1) CN103492661A (zh)
WO (1) WO2012149086A2 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9322219B2 (en) 2011-12-05 2016-04-26 Smith International, Inc. Rolling cutter using pin, ball or extrusion on the bit body as attachment methods
CN106460467A (zh) * 2014-06-05 2017-02-22 史密斯国际有限公司 多晶金刚石切割元件和钻头体组件
CN107107198A (zh) * 2014-11-10 2017-08-29 史密斯国际有限公司 用于高温高压压机的具有定制的电阻特性的石墨加热器及制成的产品
US10151149B2 (en) 2014-07-28 2018-12-11 Halliburton Energy Services, Inc. Rolling cutter assemblies
CN112513403A (zh) * 2018-07-30 2021-03-16 Xr井下有限责任公司 多晶金刚石推力轴承及其元件

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2923870C (en) 2011-02-10 2019-03-26 Smith International, Inc. Cutting structures for fixed cutter drill bit and other downhole cutting tools
US9347275B2 (en) 2011-06-22 2016-05-24 Smith International, Inc. Fixed cutter drill bit with core fragmentation feature
US9291000B2 (en) 2011-11-14 2016-03-22 Smith International, Inc. Rolling cutter with improved rolling efficiency
US9624731B2 (en) 2011-11-17 2017-04-18 Smith International, Inc. Rolling cutter with side retention
WO2013085869A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-13 Smith International Inc. Rotating cutting elements for pdc bits
WO2013101578A1 (en) 2011-12-29 2013-07-04 Smith International Inc. Spacing of rolling cutters on a fixed cutter bit
US9482056B2 (en) 2011-12-30 2016-11-01 Smith International, Inc. Solid PCD cutter
US9328564B2 (en) 2012-03-09 2016-05-03 Smith International, Inc. Cutting elements retained within sleeves
WO2014031263A1 (en) 2012-08-21 2014-02-27 Smith International, Inc. Rolling cutter with close loop retaining ring
US9249628B2 (en) * 2012-11-16 2016-02-02 National Oilwell DHT, L.P. Hybrid rolling cone drill bits and methods for manufacturing same
US10125550B2 (en) 2013-09-11 2018-11-13 Smith International, Inc. Orientation of cutting element at first radial position to cut core
US10301881B2 (en) 2013-09-11 2019-05-28 Smith International, Inc. Fixed cutter drill bit with multiple cutting elements at first radial position to cut core
US10180033B2 (en) 2013-09-30 2019-01-15 Halliburton Energy Services, Inc. Mechanically locking polycrystalline diamond element and industrial device
US9481033B2 (en) * 2013-10-25 2016-11-01 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools including cutting elements with alignment features and related methods
CN105556051B (zh) * 2013-10-31 2017-12-22 哈里伯顿能源服务公司 钻头臂凹座
US10125548B2 (en) 2014-12-22 2018-11-13 Smith International, Inc. Drill bits with core feature for directional drilling applications and methods of use thereof
US10731420B2 (en) * 2015-03-30 2020-08-04 Schlumberger Technology Corporation Indexing drill bit
USD882653S1 (en) 2015-07-06 2020-04-28 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Drilling tool
USD847231S1 (en) * 2015-07-06 2019-04-30 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Drilling tool
CN108138544B (zh) 2015-09-29 2021-01-15 史密斯国际有限公司 旋转切削结构以及用于保持其的结构
CN108138543B (zh) 2015-09-29 2020-08-18 史密斯国际有限公司 滚动切削器稳定性的改进
CA2987832A1 (en) 2017-01-18 2018-07-18 Daniel Michael Tilleman Drill bit having shear cutters with reduced diameter substrate

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2240797A (en) * 1990-02-09 1991-08-14 Reed Tool Co Improvements in cutting elements for rotary drill bits
CN2526491Y (zh) * 2002-05-09 2002-12-18 王光 牙轮钻头用复合齿
CN101157149A (zh) * 2007-11-23 2008-04-09 上海美恩精密工具有限公司 一种超硬材料钻头
US20090020339A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Baker Hughes Incorporated Rotationally indexable cutting elements and drill bits therefor
US20100219001A1 (en) * 2006-05-30 2010-09-02 Smith International, Inc. Rolling cutter

Family Cites Families (137)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3442342A (en) 1967-07-06 1969-05-06 Hughes Tool Co Specially shaped inserts for compact rock bits,and rolling cutters and rock bits using such inserts
US3581835A (en) 1969-05-08 1971-06-01 Frank E Stebley Insert for drill bit and manufacture thereof
US3788409A (en) 1972-05-08 1974-01-29 Baker Oil Tools Inc Percussion bits
US3970158A (en) 1975-04-28 1976-07-20 Hughes Tool Company Tooth loading for earth boring bits
US4047583A (en) 1976-06-01 1977-09-13 Dresser Industries, Inc. Earth boring cutting element retention system
US4104344A (en) 1975-09-12 1978-08-01 Brigham Young University High thermal conductivity substrate
SE411929B (sv) 1977-03-03 1980-02-11 Sandvik Ab Borrkrona for bergborrning
US4108260A (en) 1977-04-01 1978-08-22 Hughes Tool Company Rock bit with specially shaped inserts
US4288248A (en) 1978-03-28 1981-09-08 General Electric Company Temperature resistant abrasive compact and method for making same
US4323130A (en) 1980-06-11 1982-04-06 Strata Bit Corporation Drill bit
US4334585A (en) 1980-07-14 1982-06-15 Smith International, Inc. Insert retention and cooling apparatus for drag bits
US4381825A (en) 1981-08-27 1983-05-03 Strata Bit Corporation Drill bit nozzle
US4442909A (en) 1981-09-21 1984-04-17 Strata Bit Corporation Drill bit
US4396077A (en) 1981-09-21 1983-08-02 Strata Bit Corporation Drill bit with carbide coated cutting face
US4494618A (en) 1982-09-30 1985-01-22 Strata Bit Corporation Drill bit with self cleaning nozzle
US4478297A (en) 1982-09-30 1984-10-23 Strata Bit Corporation Drill bit having cutting elements with heat removal cores
US4529048A (en) 1982-10-06 1985-07-16 Megadiamond Industries, Inc. Inserts having two components anchored together at a non-perpendicular angle of attachment for use in rotary type drag bits
US4505342A (en) 1982-11-22 1985-03-19 Nl Industries, Inc. Drill bit
US4724913A (en) 1983-02-18 1988-02-16 Strata Bit Corporation Drill bit and improved cutting element
US4632196A (en) 1983-02-18 1986-12-30 Strata Bit Corporation Drill bit with shrouded cutter
US4570725A (en) 1984-01-31 1986-02-18 Nl Industries, Inc. Drill bit cutter
US4605157A (en) 1984-01-31 1986-08-12 Nl Industries, Inc. Drill bit manufacturing method
US4593776A (en) 1984-03-28 1986-06-10 Smith International, Inc. Rock bits having metallurgically bonded cutter inserts
US4525178A (en) 1984-04-16 1985-06-25 Megadiamond Industries, Inc. Composite polycrystalline diamond
US4597456A (en) 1984-07-23 1986-07-01 Cdp, Ltd. Conical cutters for drill bits, and processes to produce same
US5127923A (en) 1985-01-10 1992-07-07 U.S. Synthetic Corporation Composite abrasive compact having high thermal stability
EP0219959B1 (en) 1985-10-18 1992-04-29 Smith International, Inc. Rock bit with wear resistant inserts
US5373900A (en) * 1988-04-15 1994-12-20 Baker Hughes Incorporated Downhole milling tool
US4751972A (en) 1986-03-13 1988-06-21 Smith International, Inc. Revolving cutters for rock bits
US4767050A (en) 1986-03-24 1988-08-30 General Electric Company Pocketed stud for polycrystalline diamond cutting blanks and method of making same
US4722405A (en) 1986-10-01 1988-02-02 Dresser Industries, Inc. Wear compensating rock bit insert
GB8711255D0 (en) 1987-05-13 1987-06-17 Nl Petroleum Prod Rotary drill bits
US4832139A (en) 1987-06-10 1989-05-23 Smith International, Inc. Inclined chisel inserts for rock bits
US4821819A (en) 1987-08-11 1989-04-18 Kennametal Inc. Annular shim for construction bit having multiple perforations for stress relief
GB8805789D0 (en) 1988-03-11 1988-04-13 Reed Tool Co Improvements in/relating to cutter assemblies for rotary drill bits
US4811801A (en) 1988-03-16 1989-03-14 Smith International, Inc. Rock bits and inserts therefor
GB2216929B (en) 1988-04-05 1992-11-04 Reed Tool Co Improvements in or relating to cutting elements for rotary drill bits
US4887493A (en) 1988-07-13 1989-12-19 Reed Tool Company Roller cutter drill bit and method of forming
SE469395B (sv) 1988-07-28 1993-06-28 Sandvik Ab Borrkrona med haardmetallskaer
US4981184A (en) 1988-11-21 1991-01-01 Smith International, Inc. Diamond drag bit for soft formations
GB8901729D0 (en) 1989-01-26 1989-03-15 Reed Tool Co Improvements in or relating to cutter assemblies for rotary drill bits
US5061293A (en) 1989-04-04 1991-10-29 Barr John D Cutting elements for rotary drill bits
US5161627A (en) 1990-01-11 1992-11-10 Burkett Kenneth H Attack tool insert with polycrystalline diamond layer
US5159857A (en) 1991-03-01 1992-11-03 Hughes Tool Company Fixed cutter bit with improved diamond filled compacts
US5119714A (en) 1991-03-01 1992-06-09 Hughes Tool Company Rotary rock bit with improved diamond filled compacts
US5120327A (en) 1991-03-05 1992-06-09 Diamant-Boart Stratabit (Usa) Inc. Cutting composite formed of cemented carbide substrate and diamond layer
US5172779A (en) 1991-11-26 1992-12-22 Smith International, Inc. Radial crest insert
US5287936A (en) 1992-01-31 1994-02-22 Baker Hughes Incorporated Rolling cone bit with shear cutting gage
US5437343A (en) * 1992-06-05 1995-08-01 Baker Hughes Incorporated Diamond cutters having modified cutting edge geometry and drill bit mounting arrangement therefor
US5323865A (en) 1992-09-23 1994-06-28 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit with an advantageous insert cutting structure
GB2273306B (en) 1992-12-10 1996-12-18 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to cutting elements for rotary drill bits
US5333699A (en) 1992-12-23 1994-08-02 Baroid Technology, Inc. Drill bit having polycrystalline diamond compact cutter with spherical first end opposite cutting end
AU5850694A (en) * 1992-12-23 1994-07-19 Baroid Technology, Inc. Drill bit having chip breaker polycrystalline diamond compact and hard metal insert at gauge surface
US5285859A (en) 1993-02-12 1994-02-15 Baker Hughes Incorporated Drill bit cutter mounting system providing selectable orientation of the cutting element
ZA941116B (en) 1993-03-05 1994-08-30 Smith International Polycrystalline diamond compact
US5460233A (en) 1993-03-30 1995-10-24 Baker Hughes Incorporated Diamond cutting structure for drilling hard subterranean formations
US5431239A (en) 1993-04-08 1995-07-11 Tibbitts; Gordon A. Stud design for drill bit cutting element
US5467669A (en) 1993-05-03 1995-11-21 American National Carbide Company Cutting tool insert
US5351768A (en) 1993-07-08 1994-10-04 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit with improved cutting structure
US5484191A (en) 1993-09-02 1996-01-16 The Sollami Company Insert for tungsten carbide tool
US5379853A (en) 1993-09-20 1995-01-10 Smith International, Inc. Diamond drag bit cutting elements
US5415244A (en) 1994-02-28 1995-05-16 Smith International, Inc. Conical inserts for rolling cone rock bits
SE507098C2 (sv) 1994-10-12 1998-03-30 Sandvik Ab Stift av hårdmetall och bergborrkrona för slående borrning
EP0707130B1 (en) 1994-10-15 2003-07-16 Camco Drilling Group Limited Rotary drill bits
GB9508892D0 (en) 1995-05-02 1995-06-21 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to cutting elements for rotary drill bits
US5535839A (en) 1995-06-07 1996-07-16 Brady; William J. Roof drill bit with radial domed PCD inserts
US5697462A (en) 1995-06-30 1997-12-16 Baker Hughes Inc. Earth-boring bit having improved cutting structure
US5678645A (en) 1995-11-13 1997-10-21 Baker Hughes Incorporated Mechanically locked cutters and nozzles
US5709278A (en) 1996-01-22 1998-01-20 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with contoured inserts and compacts
US5722497A (en) 1996-03-21 1998-03-03 Dresser Industries, Inc. Roller cone gage surface cutting elements with multiple ultra hard cutting surfaces
US5803196A (en) 1996-05-31 1998-09-08 Diamond Products International Stabilizing drill bit
US5752573A (en) 1996-08-12 1998-05-19 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit having shear-cutting elements
US6330924B1 (en) 1996-09-25 2001-12-18 David R. Hall Superhard drill bit heel, gage, and cutting elements with reinforced periphery
US6116359A (en) 1997-03-17 2000-09-12 Baker Hughes Inc. Tri-cone kerf gage
US6029759A (en) 1997-04-04 2000-02-29 Smith International, Inc. Hardfacing on steel tooth cutter element
GB9708428D0 (en) 1997-04-26 1997-06-18 Camco Int Uk Ltd Improvements in or relating to rotary drill bits
US5979578A (en) * 1997-06-05 1999-11-09 Smith International, Inc. Multi-layer, multi-grade multiple cutting surface PDC cutter
US5979579A (en) 1997-07-11 1999-11-09 U.S. Synthetic Corporation Polycrystalline diamond cutter with enhanced durability
EP0916804A1 (en) 1997-11-14 1999-05-19 General Electric Company Polycrystalline diamond cutting element
SE513015C2 (sv) 1997-11-19 2000-06-19 Sandvik Ab Rullborrkrona och stiftrulle för bergborrning
US6199645B1 (en) 1998-02-13 2001-03-13 Smith International, Inc. Engineered enhanced inserts for rock drilling bits
US5887580A (en) 1998-03-25 1999-03-30 Smith International, Inc. Cutting element with interlocking feature
CA2276841C (en) 1998-07-07 2004-12-14 Smith International, Inc. Unplanar non-axisymmetric inserts
US6065552A (en) 1998-07-20 2000-05-23 Baker Hughes Incorporated Cutting elements with binderless carbide layer
US6253864B1 (en) 1998-08-10 2001-07-03 David R. Hall Percussive shearing drill bit
US7334652B2 (en) 1998-08-31 2008-02-26 Halliburton Energy Services, Inc. Roller cone drill bits with enhanced cutting elements and cutting structures
SE9803997L (sv) 1998-11-20 2000-05-21 Sandvik Ab En borrkrona och ett stift
US6241035B1 (en) 1998-12-07 2001-06-05 Smith International, Inc. Superhard material enhanced inserts for earth-boring bits
US6290008B1 (en) 1998-12-07 2001-09-18 Smith International, Inc. Inserts for earth-boring bits
US6227318B1 (en) 1998-12-07 2001-05-08 Smith International, Inc. Superhard material enhanced inserts for earth-boring bits
US6371225B1 (en) 1999-04-16 2002-04-16 Baker Hughes Incorporated Drill bit and surface treatment for tungsten carbide insert
US6302224B1 (en) 1999-05-13 2001-10-16 Halliburton Energy Services, Inc. Drag-bit drilling with multi-axial tooth inserts
US6394199B1 (en) 1999-10-05 2002-05-28 Schlumberger Technology Corp. Non-circular gauge reaming row inserts
SE516432C2 (sv) 2000-05-03 2002-01-15 Sandvik Ab Rullborrkrona för roterande krossande bergborrning och metod för att tillverka rullborrkronan samt krossande organ för roterande, krossande borrning
US6443246B1 (en) 2000-11-02 2002-09-03 Baker Hughes Incorporated Long barrel inserts for earth-boring bit
US20020084112A1 (en) 2001-01-04 2002-07-04 Hall David R. Fracture resistant domed insert
US6619411B2 (en) 2001-01-31 2003-09-16 Smith International, Inc. Design of wear compensated roller cone drill bits
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
US6604588B2 (en) 2001-09-28 2003-08-12 Smith International, Inc. Gage trimmers and bit incorporating the same
US20040026983A1 (en) 2002-08-07 2004-02-12 Mcalvain Bruce William Monolithic point-attack bit
US7032693B2 (en) 2002-08-30 2006-04-25 Smith International, Inc. Preformed tooth for tooth bit
US20040065484A1 (en) 2002-10-08 2004-04-08 Mcalvain Bruce William Diamond tip point-attack bit
US6997273B2 (en) 2002-11-15 2006-02-14 Smith International, Inc. Blunt faced cutter element and enhanced drill bit and cutting structure
US6883624B2 (en) 2003-01-31 2005-04-26 Smith International, Inc. Multi-lobed cutter element for drill bit
US7066286B2 (en) 2004-03-25 2006-06-27 Baker Hughes Incorporated Gage surface scraper
US20050257963A1 (en) 2004-05-20 2005-11-24 Joseph Tucker Self-Aligning Insert for Drill Bits
US7152703B2 (en) 2004-05-27 2006-12-26 Baker Hughes Incorporated Compact for earth boring bit with asymmetrical flanks and shoulders
US7475744B2 (en) 2005-01-17 2009-01-13 Us Synthetic Corporation Superabrasive inserts including an arcuate peripheral surface
US8016056B2 (en) 2005-07-01 2011-09-13 Sandvik Intellectual Property Ab Asymmetric graded composites for improved drill bits
US7559695B2 (en) 2005-10-11 2009-07-14 Us Synthetic Corporation Bearing apparatuses, systems including same, and related methods
US7624825B2 (en) 2005-10-18 2009-12-01 Smith International, Inc. Drill bit and cutter element having aggressive leading side
US20070151769A1 (en) 2005-11-23 2007-07-05 Smith International, Inc. Microwave sintering
US20080264696A1 (en) 2005-12-20 2008-10-30 Varel International, Ind., L.P. Auto adaptable cutting structure
US7699126B2 (en) 2006-06-05 2010-04-20 Smith International, Inc. Cutting element having asymmetrical crest for roller cone drill bit
US7712692B2 (en) 2006-06-16 2010-05-11 Hall David R Rotary impact mill
US7416145B2 (en) 2006-06-16 2008-08-26 Hall David R Rotary impact mill
US20100126775A1 (en) 2006-07-25 2010-05-27 Ulterra Drilling Technology L.P. Helical chisel insert for rock bits
US7434635B2 (en) 2006-08-11 2008-10-14 Sandvik Intellectual Property Ab Tin seat for rock drill insert
US7743855B2 (en) 2006-09-05 2010-06-29 Smith International, Inc. Drill bit with cutter element having multifaceted, slanted top cutting surface
US7866585B2 (en) 2006-09-21 2011-01-11 Hall David R Rotary shaft impactor
US7686106B2 (en) 2007-01-03 2010-03-30 Smith International, Inc. Rock bit and inserts with wear relief grooves
US7631709B2 (en) 2007-01-03 2009-12-15 Smith International, Inc. Drill bit and cutter element having chisel crest with protruding pilot portion
US7798258B2 (en) 2007-01-03 2010-09-21 Smith International, Inc. Drill bit with cutter element having crossing chisel crests
US8016059B2 (en) 2007-02-09 2011-09-13 Smith International, Inc. Gage insert
US20080223622A1 (en) 2007-03-13 2008-09-18 Duggan James L Earth-boring tools having pockets for receiving cutting elements therein and methods of forming such pockets and earth-boring tools
US7681673B2 (en) 2007-06-12 2010-03-23 Smith International, Inc. Drill bit and cutting element having multiple cutting edges
EP2173962B1 (en) 2007-06-26 2012-03-07 Baker Hughes Incorporated Rounded cutter pocket having reduced stressed concentration
US7836980B2 (en) 2007-08-13 2010-11-23 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools having pockets for receiving cutting elements and methods for forming earth-boring tools including such pockets
US8028773B2 (en) 2008-01-16 2011-10-04 Smith International, Inc. Drill bit and cutter element having a fluted geometry
US8281881B2 (en) 2008-03-11 2012-10-09 Smith International, Inc. Rolling cone drill bit having cutting elements with improved orientations
US8414986B2 (en) 2008-11-06 2013-04-09 Smith International, Inc. Method of forming surface coatings on cutting elements
US8662209B2 (en) * 2009-03-27 2014-03-04 Varel International, Ind., L.P. Backfilled polycrystalline diamond cutter with high thermal conductivity
BR112012000535A2 (pt) * 2009-07-08 2019-09-24 Baker Hughes Incorporatled elemento de corte para uma broca de perfuração usada na perfuração de formações subterrâneas
WO2011153439A1 (en) 2010-06-03 2011-12-08 Smith International, Inc. Rolling cutter assembled directly to the bit pockets
WO2012149120A2 (en) 2011-04-26 2012-11-01 Smith International, Inc. Methods of attaching rolling cutters in fixed cutter bits using sleeve, compression spring, and/or pin(s)/ball(s)
US9303460B2 (en) 2012-02-03 2016-04-05 Baker Hughes Incorporated Cutting element retention for high exposure cutting elements on earth-boring tools

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2240797A (en) * 1990-02-09 1991-08-14 Reed Tool Co Improvements in cutting elements for rotary drill bits
CN2526491Y (zh) * 2002-05-09 2002-12-18 王光 牙轮钻头用复合齿
US20100219001A1 (en) * 2006-05-30 2010-09-02 Smith International, Inc. Rolling cutter
US20090020339A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Baker Hughes Incorporated Rotationally indexable cutting elements and drill bits therefor
CN101157149A (zh) * 2007-11-23 2008-04-09 上海美恩精密工具有限公司 一种超硬材料钻头

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9322219B2 (en) 2011-12-05 2016-04-26 Smith International, Inc. Rolling cutter using pin, ball or extrusion on the bit body as attachment methods
CN106460467A (zh) * 2014-06-05 2017-02-22 史密斯国际有限公司 多晶金刚石切割元件和钻头体组件
US10151149B2 (en) 2014-07-28 2018-12-11 Halliburton Energy Services, Inc. Rolling cutter assemblies
CN107107198A (zh) * 2014-11-10 2017-08-29 史密斯国际有限公司 用于高温高压压机的具有定制的电阻特性的石墨加热器及制成的产品
CN107107198B (zh) * 2014-11-10 2019-08-30 史密斯国际有限公司 用于高温高压压机的具有定制的电阻特性的石墨加热器及制成的产品
CN112513403A (zh) * 2018-07-30 2021-03-16 Xr井下有限责任公司 多晶金刚石推力轴承及其元件

Also Published As

Publication number Publication date
US9739097B2 (en) 2017-08-22
WO2012149086A3 (en) 2013-04-25
US20120273280A1 (en) 2012-11-01
WO2012149086A2 (en) 2012-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103492661A (zh) 具有圆锥形端部的多晶金刚石压实体切割器
US10428585B2 (en) Methods of fabricating cutting elements for earth-boring tools and methods of selectively removing a portion of a cutting element of an earth-boring tool
CN103635654B (zh) 在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法
US9624731B2 (en) Rolling cutter with side retention
US9033070B2 (en) Rolling cutter
US20140360792A1 (en) Split sleeves for rolling cutters
CN104302863B (zh) 保持在套管内的切割元件
US9903162B2 (en) Spacing of rolling cutters on a fixed cutter bit
US20150047910A1 (en) Downhole cutting tools having rolling cutters with non-planar cutting surfaces
CN104995369A (zh) 具有底部支撑的滚动切割器
US11753872B2 (en) Percussion drill bit with at least one wear insert, related systems, and methods
US9988853B2 (en) Retention of multiple rolling cutters
US9482058B2 (en) Cutting structures and structures for retaining the same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140101

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication