CN106029265B - 具有凸部的切割元件的制造 - Google Patents

Abstract

一种用于形成切割嵌件的装置可包含压缩设备，压缩设备具有带孔的套管。套管可容纳一个基本中空的罐体。可在罐体内放置固体颗粒，也可一并在罐体内放置基体材料或其它冲头。一种成形设备，邻近内部设置有固体颗粒的罐体的一端，可包含至少一个延伸进入孔的突起。突起可适于使罐体变形，同时一并使多个固体颗粒形成一个具有一个或多个凹部和/或凸部的固体块。一种方法可包括当固体颗粒在罐体中时对其压制，以形成具有一个或多个凹部或凸部的固体块。可执行HPHT工序，以将固体块结合到基体材料。

Description

具有凸部的切割元件的制造

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年12月28日提交的美国临时专利申请序列号第61/746,758号、于2013年12月23日提交的美国申请第14/138,271号、于2013年12月23日提交的美国申请第14/138,208号，以及于2013年12月27日提交的美国申请第14/141,804号的权益，其全部内容通过参引方式纳入本文。

背景技术

在地下地层中进行井眼钻探(例如为了回收烃)时，在钻柱的下端连接有钻头，钻柱包含多个头尾相连的钻管段。通过在地面旋转钻柱和/或通过启动井下马达或涡轮机，钻头被旋转。随着钻柱施加到钻头的重力，旋转的钻头与地层咬合，使钻头或通过磨削、压裂动作或通过剪切动作，切入地下地层，从而形成井眼。

在钻井操作中使用数种类型的钻头，并且可包含冲击锤钻头、牙轮钻头、固定切割头以及刮刀钻头。在使用冲击锤钻头的钻井操作中，钻头被安装在钻柱的下端，钻柱来回轴向移动钻头，以撞击地层使其破碎、断裂，并疏松地层物质。为了促进这种效果，可在钻头的面上布置多个嵌件或切割元件以撞击地层使其破碎、断裂，并疏松地层物质。为了促进有效的穿透，冲击锤钻头被“旋转换位”，以使切割元件接触新地层以进行每个随后的撞击。通过在钻头与地层的每个轴向撞击之间少量旋转冲击锤钻头，实现旋转换位。在此种操作中，穿透地层的机械设备是撞击性质的，而非剪切性质的。撞击和旋转的冲击锤钻头与地层咬合并进而形成沿预定路径朝向目标地区的井眼。

发明内容

根据本公开内容的某些实施例，公开了一种用于形成切割嵌件的方法。示例性方法可包括：将固体颗粒和基体材料嵌入基本中空的罐体。所述基体材料可包括基座部和延伸部。可将所述基本中空的罐体、基体材料以及所述固体颗粒嵌入套管的孔中，并且可将所述基本中空的罐体与具有至少一个突起的成形设备接合。可向所述基本中空的罐体内的所述基体材料施加力，所述力使所述基本中空的罐体变形，同时所述固体颗粒在所述基本中空的罐体内。

在另一实施例中，根据本公开内容的一些方面公开了一种用于形成切割嵌件的装置。装置可包含其中具有孔的套管。套管可被布置和设计为容纳基本中空的罐体和基本中空的罐体内的固体颗粒。成形设备可设置于孔的第一端部处，并可包含至少一个突起，突起延伸进入孔。突起可以被布置和设计为，当固体颗粒在罐体内时，使罐体变形。在某些实施例中，突起可使罐体与基体材料变形，并在单次压缩周期中在变形的基体材料上形成固体颗粒层。

在另一实施例中，一种用于形成切割嵌件的方法可包括在可变形的罐体内嵌入金刚石颗粒。可在可变形罐体内嵌入冲头，使得金刚石颗粒位于冲头和罐体的内表面之间。可在一压缩设备中完全或部分地嵌入冲头、罐体和金刚石颗粒，且可施加压力至冲头，以使压缩设备的突起使罐体和冲头变形，使得冲头的变形部分内形成凹部，且多个金刚石颗粒形成基本上为固体的层。在某些实施例中，基本上为固体的层可被压配到冲头的变形部分。在某些附加实施例中，冲头可为碳化物基体材料。

提供本发明内容部分是为了介绍一系列概念，这些概念在下面的详细说明中被进一步描述。本发明内容部分不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。

附图说明

为了描述本公开内容的各种特征和概念，某一主题的更具体的描述将通过引入具体实施例在附图中示出。这些附图描绘示例实施例，其针对部分实施例，而非每个可能的实施例。附图不应被认为限制范围。

图1为根据本公开内容的一个或多个实施例的一种示例性冲击锤钻头的侧视图。

图2为根据本公开内容的一个或多个实施例的包含多个切割元件的冲击锤钻头的钻头面的仰视图。

图3为根据本公开内容的一个或多个实施例的切割元件的透视图。

图4为根据本公开内容的一个或多个附加的实施例的另一切割元件的透视图。

图5为根据本公开内容的一个或多个实施例的与地层咬合之后的切割元件的侧视图。

图6为根据本公开内容的一个或多个实施例的一种示例性的切割元件的侧视图。

图7为根据本公开内容的一个或多个实施例的一种示例性的具有三个凸部的切割元件的透视图。

图8-1为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一种示例性的具有三个凸部的切割元件的透视图。

图8-2为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一种示例性的具有三个凸部的切割元件的透视图。

图9为根据本公开内容的一个或多个实施例的一种示例性的具有四个凸部的切割元件的透视图。

图10为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一种示例性的具有四个凸部的切割元件的透视图。

图11-1和11-2分别为根据本公开内容的一个或多个实施例的一种示例性的切割元件的透视图和横截面图。

图12-1和12-2分别为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一种示例性的切割元件的透视图和横截面图。

图13为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一种示例性的切割元件的透视图。

图14-1和14-2分别为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一种示例性的切割元件的透视图和横截面图。

图15-1和15-2分别为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一种示例性的切割元件的透视图和横截面图。

图16-1和16-2分别为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一种示例性的切割元件的透视图和横截面图。

图17描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的地下地层内的一示例性的撞击坑，其可由具有三个凸部的切割元件形成。

图18描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的地下地层内的一示例性的撞击坑，其可由具有四个凸部的切割元件形成。

图19-1描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的具有耦接到其上的多个切割元件的冲击钻头的钻头面。

图19-2描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的具有多道裂纹的地下地层，裂纹由地层与图19-1示出的钻头面接触后形成。

图20-1描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的具有耦接到其上的多个切割元件的冲击钻头的钻头面。

图20-2描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的具有多道裂纹的地下地层，裂纹由地层与图20-1示出的钻头面接触三次后形成。

图20-3描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的具有多道裂纹的另一地下地层，裂纹由地层与图20-1示出的钻头面接触三次后形成。

图21和22示意性地描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的具有耦接到其上的多个切割元件的冲击钻头的钻头面。

图23示意性地描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的具有耦接到其上的多个切割元件的冲击钻头的钻头面，在最邻近的切割元件之间，示出了邻近线。

图24示意性地描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的一个产生的点和最邻近的切割元件之间的邻近线。

图25示意性地描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的冲击钻头的示例性撞击模式，冲击钻头具有多个耦接到其钻头面上的切割元件。

图26示意性地描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的冲击钻头的另一个示例性模式，冲击钻头具有多个耦接到其钻头面上的切割元件。

图27为根据本公开内容的一个或多个实施例的用于设计冲击锤钻头的示例性方法的流程图

图28描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的具有耦接到其上的多个切割元件的钻头面。

图29描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的用于形成成形的切割嵌件的示例性组件的局部横截面视图。

图30描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的用于形成成形的切割嵌件的示例性压制组件的透视图。

图31描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的用于形成成形的切割嵌件的压制组件的横截面图。

具体实施方式

本文公开的实施例总体上涉及钻头。更具体地，本文公开的实施例可涉及用于冲击锤钻头的切割嵌件。更具体地，本文公开的实施例可涉及具有多个凸部的可用于冲击锤钻头中的切割嵌件，以及涉及用于制造具有多个凸部的切割嵌件的方法。

图1描绘了示例性的冲击锤钻头10的侧视图，其具有钻头面14，用于撞击和破碎地层。图2进一步示出了钻头面14的一个示例，其描绘了冲击锤钻头10的钻头面14具有多个耦接到其上的切割嵌件100。可将任何数量的切割嵌件100耦接到或以其它方式布置在钻头面14上，且切割嵌件100可以任何多种方式、配置、模式等布置。此外，切割嵌件100本身可具有任何数量的不同形状、形式、结构或其它特性。

图3示出了根据本文公开的一个实施例的切割嵌件的一个示例，其可与图1和图2的冲击锤钻头10一起使用，图3提供了示例性的切割嵌件100的透视图。切割嵌件100可包含基座部110，其耦接到延伸部120。纵向轴线L可延伸穿过基座部110和延伸部120的两者或其中之一。如图所示，基座部110在某些实施例中可以是圆柱形的。继续参照图1-3，基座部110可以耦接到钻头10的钻头面14。在某些实施例中，延伸部120可以与基座部110成一体并至少部分从其轴向偏移。

延伸部120在某些实施例中可包含至少两个凸部122-1、122-2。凸部122-1、122-2可在邻近纵向轴线L处彼此结合成一体，且可从其径向向外延伸。切割嵌件100的凸部122-1、122-2可具有径向长度D(从纵向轴线L测量)和宽度W(由凸部122-1、122-2的相反的侧壁123测量得出，其在大致垂直于纵向轴线L的平面，或在与凸部122-1、122-2相切的平面上)。凸部122-1、122-2的径向长度D可以小于或基本上等于基座部110、延伸部120，或切割嵌件100的半径。在某些实施例中，凸部122-1、122-2的径向长度D可以大于基座110的半径。

凸部122-1、122-2的宽度W可以从纵向轴线L沿径向距离D向外移动而增加、减少或保持基本相同。如图3所示，宽度W可随从纵向轴线L出发的径向距离的增加而增加，使得宽度W可以在邻近凸部122-1、122-2的外径向边缘处比邻近纵向轴线L处更宽。在其它实施例中，最大的宽度W可位于纵向轴线L或邻近纵向轴线L，或位于凸部122-1、122-2的位于纵向轴线L与凸部122-1、122-2的外径向边缘之间的径向位置处。

在某些实施例中，凸部122-1、122-2可围绕纵向轴线L以一个或多个角度互相周向偏移，其角度范围可从约25°至约240°。例如，凸部122-1、122-2之间的周向偏移或角度，其范围可从约30°、约45°、约60°或约75°，至约90°、约120°、约150°、约180°、约200°，或更大的角度。例如，相邻凸部122-1、122-2的中心线之间的角度可以为约50°至约90°之间、约70°至约110°之间、约100°至140°之间，或者在约160°至约200°之间。如图所示，图3中的凸部122-1、122-2相互周向偏移约180°。在其它的实施例中，凸部122-1、122-2之间的角度可以小于约25°或大于约240°。

相邻凸部122-1、122-2之间可布置空隙或凹部128-1、128-2。凹部128-1、128-2可在延伸部120周围以及在凸部122-1、122-2的侧面123之间继续以角度W_R延伸。在某些实施例中，角度W_R的范围可以从约10°至约180°。更具体地，角度W_R的范围可从约15°、约25°、约30°、约40°、约50°或约60°，至约75°、约90°、约120°、约150°，或更大角度。例如，角度W_R可以在约20°至约40°之间、约40°至约60°、约60°至约80°之间、约80°至约100°之间、约100°至约120°之间，或约120°至约140°之间。在其它实施例中，角度W_R可小于约30°或大于约150°。

延伸部120邻近凹部128-1、128-2的外轴向表面的高度，在某些实施例中，可相对于基座部110而变化。如图所示，延伸部120邻近凹部128-1、128-2的外轴向表面的高度可以随着径向向内而增加。换言之，高度在邻近切割嵌件100的纵向轴线L处可以大于邻近外径向边缘处的高度。

凸部122-1、122-2可轴向地延伸远离基座部110。凸部122-1、122-2的外轴向表面127(在图3示出的方位上也可为上表面)因此可以以距离/高度R_R偏离延伸部120邻近凹部128-1、128-2的外轴向表面。凸部122-1、122-2的外轴向表面127的高度R_R，可以沿凸部122-1、122-2的径向长度D和/或宽度W，相对于基座部110增加、减少，或保持基本恒定。在某些实施例中，外轴向表面127的高度，以及随之的凸部122-1、122-2的厚度，可以随着从纵向轴线L沿径向距离D的至少一部分向外而大致恒定。在某些实施例中，外轴向表面127和/或凹部128-1、128-2内的延伸部的外轴向表面可以凸出或凹入地弯曲，而在其它实施例中，延伸部120邻近凹部128-1、128-2的外轴向表面可以包括基座部110的表面。在某些实施例中，如图3中所示，凸部122-1、122-2的外轴向表面127的高度R_R可以在邻近凸部122-1、122-2的外径向边缘处逐渐减小，但高度R_R也可以按照任何数量的方式沿凸部122-1、122-2的径向距离D而改变。

例如，在另一实施例中，凸部122-1、122-2的外轴向表面127的高度R_R可随着沿径向距离D朝向纵向轴线L向内而增加。换言之，凸部122-1、122-2的外轴向表面127的高度，在邻近切割嵌件100的纵向轴线L处可大于邻近延伸部120的外径向边缘处的高度。因此，凸部122-1、122-2邻近纵向轴线L的外轴向表面127上可形成冠部124。凸部122-1、122-2邻近纵向轴线(例如，在冠部124)的外轴向表面127与凸部122-1、122-2邻近外径向边缘的外轴向表面127之间的轴向距离的范围在某些实施例中可从约0.25mm至约12mm。例如，这种轴向距离的范围可从约0.5mm、约1mm、约2mm、约3mm或约4mm，至约5mm、约6mm、约8mm、约10mm，或更长。例如，轴向距离可在约0.5mm和至约2mm之间、约1mm至约3mm之间、约2mm至约4mm之间，或约3mm至约8mm之间。在其它实施例中，轴向距离可以小于约0.25mm或大于约12mm。

如本文中所使用的，“冠部”用来指延伸部的具有最远离基座部的外轴向表面的凸部(例如，凸部122-1、122-2)的一个或多个部分(即，顶端或顶点)。冠部(例如，冠部124)可作为切割嵌件100的切割部或接触部。在图3中，基座部110和冠部124之间的距离由R_E表示，其还可以表示延伸部120和/或凸部122-1、122-2的最大厚度或高度。

凸部122-1、122-2的外轴向表面127的高度可以沿宽度W的至少一部分基本恒定，而外轴向表面127和侧面123之间的接合部或相交部125可以是倒角的、斜面的，或斜坡的。在某些实施例中，对称平面S可以延伸穿过每个凸部122-1、122-2，使得特定凸部的侧表面123可以是彼此的镜像。然而在另一个实施例中，凸部122-1、122-2可以不是对称的。

图4是根据本公开内容的一个或多个实施例的另一个示例性的切割嵌件200的透视图。切割嵌件200具有基座部210和从基座部210轴向延伸的延伸部220。延伸部220可以包含两个凸部222-1、222-2，它们可相交在纵向轴线L或邻近纵向轴线L相交。凸部222-1、222-2可大致类似于上文描述的参照图3的凸部122-1、122-2；然而，图4中的凸部222-1、222-2的宽度W可以随着从纵向轴线L沿径向距离D径向向外而降低。在某些实施例中，凸部222-1、222-2可以在它们的最宽点具有宽度W，其小于约10mm、小于约7mm、小于约5mm、小于约4mm、小于约3mm、小于约2mm、小于约1mm、小于约0.5mm，或小于约0.25mm(例如，在图4中邻近纵向轴线L)。当凸部222-1、222-2的宽度W相对较小时，可以减少凸部222-1、222-2接触地层的表面区域，从而当连同冲击锤钻头使用切割嵌件200时，集中了撞击力。

如图所示，凸部222-1、222-2的高度R_R可沿径向距离D而逐渐变化。例如，凸部222-1、222-2的高度R_R可随着从纵向轴线L沿径向距离D向外而增加。然而，在其它实施例中，凸部222-1、222-2的高度R_R可随着从纵向轴线L沿径向距离D向外而逐渐减小。在另外的其它实施例中，凸部222-1、222-2的高度R_R可随着从纵向轴线L沿径向距离D向外而先增加而后减小(或反之亦然)。进一步的，可以相对于凸部222-1、222-2的宽度W设计凸部222-1、222-2的高度R_R。在至少一个实施例中，凸部222-1、222-2的高度R_R和凸部222-1、222-2的宽度W之间的比率可以小于约5∶1、小于约3∶1、小于约2.5∶1、小于约2∶1、小于约1.5∶1、小于约1∶1，或小于约0.5∶1。

图5为根据本公开内容的一个或多个实施例的用于接触地下地层350的示例性的切割嵌件300的切割轮廓305的侧视图。地层350中的切割深度330在某些实施例中可大致对应于凸部322的高度R_R。在某些实施例中，一个或多个凸部322的高度R_R的范围可从约0.25mm、约0.5mm、约0.75mm或约1.0mm，至约1.25mm、约1.5mm、约2.0mm、约3.0mm，或更高。例如，凸部322的高度R_R可以在约0.25mm至约0.75mm之间、约0.5mm至约1.0mm之间、或约0.75mm到约1.5mm之间。在其它实施例中，凸部322的高度R_R可以小于约0.25mm或大于约3mm。

切割嵌件300的切割深度330可以指钻头撞击地层350后测量的，钻头(参见图1的钻头10)每次锤击或打击所撞击或移除的地层350内的深度。在某些实施例中，切割深度330可以小于凸部322的高度R_R。在至少一个实施例中，凸部322的高度R_R可以是切割深度330的约两倍。切割深度330的值的范围的依据可以是，例如，被钻地层350以及被钻头施加的撞击力。在某些环境中，在钻头的单次打击后，切割嵌件300可以产生范围从约0.05mm、约0.1mm、约0.25mm或约0.5mm，至约0.75mm、约1mm、约1.5mm、约2mm，或更深的切割深度330。例如，切割深度330可以在约0.05mm至约0.5mm之间、在约0.05mm至约0.25mm之间，或者在约0.1mm至约0.75mm之间。切割深度330在某些实施例中也可小于约0.05mm或大于约2mm。

图6示出了根据一个或多个实施例的切割嵌件400的切割轮廓405。如图所示，切割轮廓405可以具有切割嵌件400的横截面形状，其不包括至少一些切割表面的几何形状。因此，切割轮廓405的形状可以不包括在延伸部420中凸部之间形成的凹部。

如图6所示，切割嵌件400可包含基座部410和延伸部420。延伸部420的外表面可具有圆顶或部分球形的形状；然而，在其它实施例中，延伸部420的外表面也可具有锥形、截头圆锥形或其它形状，或上述形状的某种组合。在所示例的实施例中，延伸部420可具有至少两个凹部428-1、428-2，且延伸部420邻近凹部428-1、428-2的外轴向表面可以以距离/高度R_R偏离相邻的凸部的外表面。凹部428-1、428-2的轮廓在图6中使用虚线示出，以表示凹部428-1、428-2的底座或外表面。

从基座部410到冠部424的高度R_E可相对基座部的半径R_c限定。高度R_E与基座部的半径R_c的比率可以小于或等于约1：1、约0.9∶1、约0.8：1、约0.7∶1、约0.6∶1，或约0.5∶1。例如，高度R_E与基座部的半径R_c的比率可为约0.5：1至约1∶1之间，约0.6∶1至约0.9∶1之间，或约0.7∶1至约0.8∶1之间。在其它实施例中，高度R_E与基座部的半径R_c的比率可大于约1：1或小于约0.5：1。

图7是根据一个或多个实施例的示例性的切割嵌件500的透视图，切割嵌件具有三个凸部522-1、522-2、522-3。如图所示，凸部522-1、522-2、522-3可围绕纵向轴线L相互周向偏移开约120°；然而，这仅仅是示例性的，在其它实施例中，凸部522-1、522-2、522-3可以以不同的角度间隔周向偏移。凸部522-1、522-2、522-3可在纵向轴线L处或接近纵向轴线L处相交，其在某些实施例中也可包括冠部524。可选地，冠部524相比延伸部520的剩余部分的弯曲部分，可以相对地平坦些。例如，冠部524可形成约垂直于纵向轴线L的一平面。然而，在其它实施例中，冠部524相对于纵向轴线L和/或基座部510可以具有凹入、凸出、倾斜，或其它类型的表面。

凸部522-1、522-2、522-3每个可包含两个相反的侧表面523，以及外轴向表面527。每个侧表面523可在一接合部，例如交叉部525处，与外轴向表面527接合或相交。侧表面523，可选地，彼此镜像，使得对称平面S可沿凸部522-1、522-2、522-3的每一个的径向距离D从冠部524向延伸部520的外径向边缘延伸。

凸部522-1、522-2、522-3的每个相邻的凸部组之间可形成凹部528。延伸部520可具有邻近凹部528且可能暴露于其中的外轴向表面529。外轴向表面529和凹部528可由相邻凸部522-1、522-2、522-3的侧表面523限界。侧表面523可与外轴向表面529以某角度相交。侧表面523可基本上垂直于外轴向表面529，但在其它实施例中，侧表面523也可以小于约90°或大于约90°的角度与外轴向表面529相交。关于侧表面523与凸部522-1、522-2、522-3的外轴向表面527之间的相交，交叉角度的测量可以不考虑任何弯曲的、斜面的，或其它的过渡表面。

外轴向表面527从最高到最低位置(例如图7中从冠部524到邻近延伸部520的外径向边缘的位置)的轴向高度差在一些实施例中可在一定范围内变化，范围从约0.5mm、约1mm、约2mm、约3mm或约4mm，至约5mm、约6mm、约8mm、约10mm，或更多。例如，轴向高度差可在约0.5mm至约2mm之间、约1mm至约3mm之间、约2mm至约4mm之间，或约3mm至约8mm之间。在其它实施例中，轴向高度差可小于约0.5mm或大于约10mm。

图8-1是根据一个或多个实施例的另一个示例性的切割嵌件600的透视图，其具有三个凸部622-1、622-2、622-3。如图所示，凸部622-1、622-2、622-3可相互周向偏移(例如围绕纵向轴线L以约120°的角度)。虽然在图7中凸部522-1、522-2、522-3的每一个都示出为沿其径向长度D具有大致恒定的宽度W，但在图8-1中凸部622-1、622-2、622-3的宽度W可随着从纵向轴线L沿径向距离D向外而可改变。更特别地，凸部622-1、622-2、622-3的宽度W可随着从纵向轴线L沿径向距离D向外而减小。

此外，每个凸部622-1、622-2、622-3可具有两个相反的侧表面623和一个外轴向表面627，每个侧表面623在相交处625与外轴向表面627相交。侧表面623可彼此镜像，使得对称平面S可沿每个凸部622-1、622-2、622-3的径向距离D，从纵向轴线L向延伸部620的外径向边缘延伸。此外，每个凸部622-1、622-2、622-3可延伸一个高度R_R，其是从基座部610(或基座部610的外径向表面)至凸部622-1、622-2、622-3的外轴向表面627的距离。高度R_R可沿径向距离D和/或沿凸部622-1、622-2、622-3的宽度W变化。

凸部622-1、622-2、622-3的外轴向表面627在冠部624(例如邻近纵向轴线L)与最小高度(例如邻近延伸部630的外径向边缘)之间的标高变化的范围可以从约0.5mm、约1mm、约2mm、约3mm或约4mm，至约5mm、约6mm、约8mm、约10mm，或更多。例如，高度或标高距离的变化可为约0.5mm至约2mm之间、约1mm至约3mm之间、约2mm至约4mm之间，或约3mm至约8mm之间。

如图8-1进一步所示，凸部622-1、622-2、622-3的侧表面623在从基座部610轴向偏离的位置可过渡为延伸部620。在此实施例或其它实施例中，凸部622-1、622-2、622-3的侧表面623在与基座部610轴向对齐的位置可过渡为延伸部620。例如，图7示出了凸部522-1、522-2、522-3的侧表面523过渡到基座部510。

图8-2为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一个示例性的切割嵌件650的透视图，切割嵌件其具有三个凸部672-1、672-2、672-3。每个凸部672-1、672-2、672-33可围绕切割嵌件650的圆周的一部分延伸。凸部672-1、672-2、672-33可各自从切割嵌件650的圆周延伸约10°、约20°、约30°、约45°或约60°，至约90°、约120°、约150°、约180°、约210°，或更大角度。例如，凸部672-1、672-2、672-33中的一个或多个可各自以约10°至约30°之间、约30°至约60°之间、约60°至约90°之间、约90°至约120°之间、约120°至约150°之间、约150°至约180°之间，或约180°至约210°之间的角度围绕切割嵌件650的圆周延伸。

一个或多个凸部(例如凸部672-3)可比另一凸部(例如凸部672-1、672-2)围绕切割嵌件650延伸得更长或更短的圆周部分。如图所示，第一和第二凸部672-1和672-2可示例性地围绕切割嵌件650的周长延伸约10°至约45°之间，而第三凸部672-3可围绕切割嵌件650的周长延伸约180°至约210°之间。具有本领域普通技术的人员根据本公开内容应当理解，切割嵌件650可以包含任意数量的凸部，范围可从较少的数量：约1个、约2个，或约3个，至较多的数量：约4个、约6个、约8个、约10个，或约15个，并且任何一个或多个凸部可相对于其它凸部围绕切割嵌件650周长的更大或更小的一部分延伸。此外，当凸部672-1、672-2、672-33可具有不同的宽度，从每个凸部672-1、672-2、672-3的中心轴线测量的凸部672-1、672-2、672-3之间的周向偏移可任选地变化。

图9为根据本公开内容的一个或多个实施例的示例性的切割嵌件700的透视图，切割嵌件其具有四个凸部722-1、722-2、722-3、722-4，图10为根据本公开内容的一个或多个实施例的另一个示例性的切割嵌件800的透视图，切割嵌件其具有四个凸部822-1、822-2、822-3、822-4。切割嵌件700的凸部722-1、722-2、722-3、722-4，以及切割嵌件800的凸部822-1、822-2、822-3、822-4，可选地，可相交以形成基本上平坦的冠部724、824。换言之，冠部724、824的表面可以是大致平坦的，且可选地基本上垂直于纵向轴线L。冠部724，824可过渡到相应凸部722-1、722-2、722-3、722-4、822-1、822-2、822-3、822-4的外轴向表面。然而，依照其它实施例，冠部724、824可以具有相对于切割嵌件700、800的基座部710、810的凹形或凸形表面，或可位于相应的凸部722-1、722-2、722-3、722-4、822-1、822-2、822-3、822-4的相交点以外的位置(例如，沿着一个或多个凸部的长度D)。

切割嵌件700上的凸部722-1、722-2、722-3、722-4的宽度从纵向轴线L径向向外可以是基本上相同的。切割嵌件800上的凸部822-1、822-2、822-3、822-4的宽度可从纵向轴线L径向向外而减小。在其它实施例中，切割嵌件的凸部的宽度可径向向外而增加以及/或从纵向轴线径向向外而增大随后减小(或者反之亦然)。如图9中进一步示出的，凸部722-1、722-2、722-3、722-4的侧表面可在与基座部710轴向对齐的位置过渡到延伸部720。然而，在图10中，凸部822-1、822-2、822-3、822-4的侧表面可在与基座部810轴向偏移的位置过渡到延伸部820。因而，与凸部822-1、822-2、822-3、822-4相对于延伸部820的过渡相比，凸部722-1、722-2、722-3、722-4从延伸部720的过渡被示出为相对更突然。

图11-1、11-2分别描绘了根据一个或多个实施例的示例性的具有切割轮廓905的切割嵌件900的透视图和剖视图。切割嵌件900可具有基座部910及延伸部920，延伸部从基座部910沿纵向轴线L延伸一段距离R_E。延伸部920也可包含多个凸部922-1、922-2、922-3、922-4，它们相交于冠部924。如图11-1和11-2所示，切割嵌件900的冠部924可具有相对于基座部910凸出的外轴向表面。

在所示的实施例中，凸部922-1、922-2、922-3、922-4的外轴向表面或顶表面，可随着从纵向轴线L径向向外而大致从冠部924朝向基座部910向下延伸。在某些实施例中，冠部924的轮廓可形成低型轮廓或钝的圆顶。通过配置使切割嵌件900的延伸部920具有相对较低的距离/高度R_E和形成中心尖端的冠部924，切割嵌件900可以以似乎同时具有钝的轮廓和锋利的轮廓而使用。例如，冠部924的低型的横截面区域可作为尖端穿透地层，而不引起扭矩问题，同时凸部922-1、922-2、922-3、922-4的其余部分的钝的特性可以减少被用于移除地层部分的力。

如本文中所使用的，尖锐的轮廓可被用来指具有小于基座部910半径的曲率半径的切割嵌件的冠部或其它部分，钝的轮廓可指一个部分，其具有大于或等于基座部910半径的值的曲率半径。在其它实施例中，如图3所示，切割嵌件100可具有切割轮廓，其包括钝的轮廓。在其它实施例中，如图14-2所示(在下文中将描述)，一种切割嵌件1400可具有包括尖锐轮廓的切割轮廓。在另外的其它实施例中，诸如图12-2和13所示(在下文中将描述)，切割嵌件可具有包括钝的轮廓和/或尖锐的轮廓的组合的切割轮廓。进一步的，在某些实施例中，尖锐的轮廓可包括小于基座部半径约80％、约70％、约60％、约50％、约40％，或约30％的曲率半径。此外，在某些实施例中，钝的轮廓可以具有大于基座部半径约110％、约120％、约130％，或约140％的曲率半径。

图12-1和12-2分别描绘了根据一个或多个实施例的另一示例性的切割元件1200的透视图和截面图。切割元件1200可具有基座部1210、延伸部1220(其沿着或平行于切割元件1200的纵向轴线L从基座部1210延伸一段距离R_E)，以及至少一个凹部1260(其在延伸部1220的外表面内形成)。如图所示，凹部1260可由两个表面1223-1、1223-2相交于角度δ形成。凹部可由延伸部1220的冠部1224和剩余部1222形成，可具有基本上为圆形的形状，并且可围绕冠部1224周向延伸。因此，与本文其它某些实施例示出的凹部沿径向向外方向被显著延伸相反，图12-1和12-2所示的凹部1260可主要周向延伸，且可作为冠部1224与围绕切割元件1200的圆周延伸的凸部(即剩余部1222)之间的环形凹部存在。凹部1260可具有高度R_R，其由从凹部1260的最低部分(例如在两个表面1223-1，1223-2的相交处)至延伸部1220的剩余部1222的顶部测量得出。进一步的，如图12-1和12-2所示，延伸部1220可具有大于基座部1210半径的外半径。在某些实施例中，切割元件1200可具有蘑菇状的形状。

如图12-2所示，切割元件1200的切割轮廓1205可具有钝的轮廓的组合，包括带有被凹部1260环绕的半圆形中心(由冠部1224形成)的基本球形的形状。此种切割轮廓1205可引起由嵌件打击形成的从相邻坑扩散的两道裂纹间的连通。在其它实施例中，切割轮廓可由多个尖锐的轮廓形成，或由尖锐和钝的轮廓组合形成。

图13描绘了根据一个或多个实施例的另一个示例性的切割元件1300的透视图。切割元件1300可具有基座部1310、延伸部1320(其沿切割元件1300的纵向轴线L从基座部1310延伸一段距离R_E)，以及至少一个凹部1360(其在延伸部1320的外表面内形成)。凹部1360可由两个表面1323-1、1323-2相交成一角度形成，并且可围绕冠部1324，在冠部1324和延伸部1320的剩余部分之间延伸。如图所示，延伸部1320的剩余部分可以是凸部1322，并且在某些实施例中，凹部1360和/或凸部1322可以具有大致圆形的形状。

与本文实施例描述(参见如图9)的凸部从冠部1324至基座部1310延伸一个径向距离不同，凸部1322可围绕冠部1324周向延伸，在凸部1322和冠部1324之间形成凹部1360。凹部1360可具有高度R_R，其由凹部1360的最低处(例如在两个表面1323-1、1323-2之间的相交点处)至凸部1322的最上部分测量得出。进一步的，图13中示出的切割元件1300可具有钝的和尖锐的轮廓的组合，包括钝边缘切割轮廓和尖锐的、圆锥形的，或截头圆锥体的中心轮廓。特别地，冠部1324可具有尖锐的或基本呈圆锥形的或截头圆锥形的切割轮廓，其中边缘被截断以形成带有圆锥形的嵌入元件和钝的楔形元件的切割元件1300。此种切割轮廓可使用粉碎的第一破裂模式和碎裂的第二削切模式接触并切割地层。

根据本公开内容的实施例，切割元件可具有各种形状、配置或方位的，在切割元件的延伸部或切割部内形成的凹部。某些凹部可以包括槽型凹部，凹部的形状类似于槽(因此可以被称为“槽”)，其可包括U形、V形，或其它形状的通道，通道沿着路径延伸并限定出直线的、锥形的，或泪滴形的几何形状。然而，应当注意的是，根据本公开内容的其它实施例的凹部，可以具有其它形状和几何结构，因此，术语“凹部”可能用来泛指凹的形状和几何结构，包括槽形。根据某些实施例，凹部可具有不同的几何结构，并且每个凹部可具有至少两个相交的表面(例如带有底面的侧面或另一侧面)。在某些实施例中，至少两个表面可相交成一角度；然而，在其它实施例中，两个表面可形成连续的曲线。

图14-1和14-2分别描绘了根据一个或多个实施例的另一个示例性的切割元件1400的透视图和截面图。切割元件1400可具有基座部1410、从基座部1410延伸一段距离R_E的延伸部1420以及在延伸部1420内形成的多个凹部1460。在某些实施例中，基座部1410可沿纵向轴线L或平行于纵向轴线L延伸。槽1460可从冠部1424或切割端部向切割元件1400的外半径/周边径向延伸，并且纵向朝向基座部1410延伸。槽1460可具有凹部高度R_R，其从槽1460的底部至周围的延伸部1420的顶表面或外表面测量得出。凹部高度R_R可保持大致不变，或者可沿槽1460的长度变化。进一步的，如图所示，槽1460可具有宽度W_R，其沿每个槽1460的径向距离逐渐减小，导致在每个凹部的任一侧上形成多个凸部1422，其宽度W沿朝向基座部1410和切割元件1400的外半径或周边的延伸方向上增加。在其它实施例中，槽的宽度可在径向向外的方向上减小，槽可具有大致恒定的宽度，或具有宽度增大或减小的变化的段。

进一步的，如图14-2所示，切割元件1400的切割轮廓1405可包含括尖锐的轮廓。圆锥形切割轮廓由于尖锐的几何结构可带来高的穿透速率，但也可能面临高扭矩的问题。通过在切割元件1400的切割部中形成槽形凹部1460，槽1460可减轻高扭矩的问题，并且还可高效地去除切碎地层后的破碎物质。尖锐的、圆锥形的、截头圆锥形的轮廓可包含其上具有曲率的冠部1424。在某些实施例中，曲率半径可在约0.5mm至约5mm之间。例如，在某些实施例中，曲率半径的范围可为约1.3mm至约3.2mm。在某些实施例中，曲率可以包括可变曲率半径、抛物线部分、双曲线部分、悬链线部分、圆部分、椭圆形部分、参数样条，或上述的某种组合。进一步的，如图14-2所示，尖锐的、圆锥形的，或截头圆锥形的轮廓可包括锥角α，其可基于具体将要被钻孔的地层来选择。在一特殊实施例中，锥角α的范围可以是从低到约30°、约45°、约60°或约75°，至高到约90°、约105°、约120°、约135°或更高。

图15-1和15-2分别描绘了根据一个或多个实施例的示例性的切割元件1500的截面图和透视图。切割元件1500可具有基座部1510、延伸部1520以及多个凹部1560。延伸部1520可从基座部1510纵向延伸一段距离R_E，同时凹部1560可从冠部1524朝向(可选地，完全朝向)切割元件1500或延伸部1520的外半径/周边延伸一径向距离。每个凹部1560可具有一个或多个表面。在所示的实施例中，例如，每个凹部1560可各包含与至少两个侧表面1523相交的底部表面1569。每个侧表面1523可以一定角度与底部表面1529相交。此角度可以是相同的，也可以是不同的。如图所示，延伸部1520内可形成三个凹部1560。然而，其它实施例可包括在切割元件1500的延伸部1520内形成的多于或少于三个凹部1560，以及任选的，凹部从冠部1524朝向切割元件1500的外半径径向延伸。进一步的，切割元件1500的延伸部1520内可形成其它几何结构的凹部1560，其从冠部524径向延伸至切割元件1500的外半径。

图16-1和16-2分别描绘了根据一个或多个实施例的另一个示例性的切割元件1600的截面图和透视图。切割元件1600可具有基座部1610、从基座部1610纵向延伸一段距离R_E的延伸部1620以及多个凹部1660。凹部1660可从冠部1624朝向切割元件1600的外半径延伸一径向距离。

每个凹部1660可具有底面1669以及至少两个与底面1669相交的侧表面1623。在所示的实施例中，每个侧表面1623可以一角度与底部表面1669相交。每个凹部1660可具有基本上恒定的宽度；然而，所示实施例描绘的凹部1660，其在径向向外的方向上延伸时可沿其长度改变。宽度可由横跨两相对侧表面1623之间的底面1669测量得出。例如，如图所示，凹部1660可具有谷粒的形状，并且每个凹部的宽度通常在径向向外的方向上增加。然而，根据其它实施例，凹部1560的宽度可以在径向向外的方向上减小，基本上沿径向向外的方向不变，或随着径向向外具有增加、减少或恒定的宽度组合。

进一步的，图15-1和16-1所示的切割元件可具有带有延伸的冠部1524、1624的圆锥形切割轮廓1505、1605。更特别的，冠部1524、1624可相对于各自的基座部1510、1610具有凸出的外表面，使得外表面可形成角度β。当冠部1524、1624的外表面是对称的，外表面和纵向轴线之间的角度可以是β/2，并且可以小于约45°。此种切割轮廓1505、1605可提供锋利的前端或尖端(由凸形的冠部形成)，而三个或更多个槽可为滑动粉碎的岩石提供剪切平面。另外，冠部1524、1624可有助于提高在塑性断裂后移除的地层体积。

虽然图15-2和16-2示出了槽1560、1660，其可径向向外方向大致线性延伸，但槽1560、1660或其它凹部可以具有其它结构，几何结构等等。例如，槽或其它凹部可沿一弯曲的、倾斜的、螺旋的或其它路径径向向外延伸。此外，虽然槽1560、1660可完全地延伸到相应切割元件1500、1600的外周边，但其它实施例考虑槽1560、1660并不完全延伸到外周边。在其它实施例中，凸部可以不完全延伸到切割元件1500、1600的外周边，例如当圆周凹部在切割元件1500、1600的外周边处形成时。

本公开内容的切割元件可以由例如碳化钨、具有超研磨材料表面的碳化钨，(例如多晶金刚石("PCD")或立方体氮化硼("PCBN"))，以及碳化物、氮化物、硼化物、其它基质材料，或上述的某种组合形成。

在冲击或锤钻井作业中，被安装到钻柱下端的冲击钻头可以循环的方式撞击地层，以破碎、断裂和疏松地层物质。用于穿透地层的冲击切割机械设备是撞击性质的。冲击钻头在冲击钻头冲击间还进行旋转或旋转换位。在某些实施例中，可以运用每个冲击打击之间的轻微旋转运动，以便避免切割元件与紧接在前的冲击期间冲击地层的同一部分。

图17描绘了根据一个或多个实施例的地下地层1700中的示例性撞击坑1710，其可由具有三个凸部的切割元件(例如图7中的切割元件500或图8-1中的切割元件600)形成。撞击坑1710可具有边界1712(即外径向边缘)和三个凸起压印1722-1、1722-2、1722-3。示出的凸部压印1722-1、1722-2、1722-3可以不延伸至坑1710的边界1712；然而，在某些实施例中，凸部压印1722-1、1722-2、1722-3可延伸至边界1712。

每个凸部压印1722-1、1722-2、1722-3可具有外径向部1730。由于冲击可在地层1700内形成一个或多个裂纹1740。裂纹1740可在邻近凸部压印1722-1、1722-2、1722-3的外径向部1730处以及/或在撞击坑1710的边界1712处引起或产生。

图18描绘了根据一个或多个实施例的地下地层1800中的示例性撞击坑1810，其由具有四个凸部的切割元件(例如图9中的切割元件700或图10中的切割元件800)形成。图18中的撞击坑1810可具有边界1812(即外径向边缘)和四个凸起压印1822-1、1822-2、1822-3、1822-4。示出的凸部压印1822-1、1822-2、1822-3、1822-4可以不延伸至坑1810的边界1812；然而，在某些实施例中，凸部压印1822-1、1822-2、1822-3、1822-4可完全延伸至边界1812。在某些实施例中，可以不形成边界1812，且每个凸部压印1822-1、1822-2、1822-3、1822-4的外径向部1830可形成撞击坑1810的径向最外部。不管是否形成边界1812，撞击时地层1800中可形成一个或多个裂纹1840。此种裂纹1840可在邻近凸部压印1822-1、1822-2、1822-3、1822-4的边界1812和/或外径向部1830处引起或产生。

根据本公开内容的实施例，可策略性地将切割元件(例如本文中描述的切割元件)放置在钻头的面上，从而使裂纹有更大可能结合或连接。例如，根据某些实施例，切割元件可以被放置/定向在钻头的面上，使得区域产生裂纹的可能性提高(例如，接近凸部压印的外径向部和/或撞击坑的边界)，由此提高在单一钻头撞击作用发生时形成和连接裂纹的可能性。根据其它实施例，切割元件可以绕着钻头的面放置/定向使得在相邻切割元件间具有平移或旋转偏移，使得一次撞击作用中从切割元件引起重叠裂纹，或裂纹的引起与其后发生的撞击引起的裂纹紧邻。通过沿钻头的面平移或旋转偏移切割元件以提供裂纹重叠或与前次撞击生成的裂纹相邻，可以实现裂纹连接的增加。

在冲击或锤钻作业中，被安装到钻柱下端的冲击钻头可以循环的方式撞击地层，以破碎、断裂和疏松地层物质。用于穿透地层的冲击钻井机制是撞击性质的。冲击钻头在冲击钻头的每个撞击中还可具有较小的或其它的角位移(即，冲击钻头可为每个撞击打击旋转换位并有轻微的旋转运动)，以避免切割元件撞击地层的同一部分，或避免与在前的撞击在相同的方向上相同的位置撞击。

图19-1描绘了根据一个或多个实施例的一个示例性的具有多个示例性的切割元件1902的冲击钻头的钻头面1900，图19-2描绘了地下地层1904，其具有多个示例性的与钻头面1900接触后形成的裂纹1908。切割元件1902(例如图9中的切割元件700或图10中的切割元件800)可以被放置在钻头的钻头面1900上，以使引起裂纹的可能性增高的区域(例如，凸部的外径向部)彼此对齐或邻近，从而提高了在单个钻头撞击作用中形成和连接裂纹1908的可能性。如图所示，地下地层1904的一个钻头打击造成的撞击可包括在某些或每个撞击坑1906处的塑性破坏，且每个撞击坑1906可具有与切割元件1902的接触表面相应的形状。撞击也可具有裂纹1908互连造成的高度脆性破坏。

图20-1描绘了根据本公开内容的多个实施例的具有示例性的切割元件2002的冲击钻头的钻头面2000，图20-2和20-3描绘了与钻头面2000接触三次后的地下地层2004。切割元件2002可以绕着钻头面2000沿周向间隔开。在某些实施例中，钻头面2000可在相继撞击间旋转，且钻头面2000的旋转可以与两个或更多个切割元件2002的周向间距大致相同，使得发生一次撞击从切割元件引起重叠裂纹，或裂纹的引起与其后发生的撞击引起的裂纹紧邻。图20-2示出了一个实例，其中对应于径向最外的切割元件2002的冲击位置2006，与三个连续撞击中的每一个重叠。由切割元件2002造成的撞击包括切割元件2002的撞击坑2006所示的塑性破坏以及由于裂纹2008的互连造成的高度脆性破坏。

在所示实施例中，切割元件2002可以位于围绕钻头面2000的规径或周边的环形列中。可选的，至少某些切割元件2002可具有不同的旋转偏移。例如，图20-1示出了八个切割元件2002中的每一个具有不同的旋转偏移。如本文中所使用的，旋转偏移是指至少两个切割元件之间相对于选定方向的校准差。例如，图20-1示出的旋转偏移，通过与从钻头的旋转轴线至切割元件纵向轴线的径向轴线的对准可以测量得出。如图所示，周向列的每个切割元件2002可具有凸部的外径向部，其位于线2005与钻头面2000的旋转轴线和切割元件2002的纵向轴线相交的一个角度。每个切割元件2002的角度可以改变(且可选的，随着围绕周向列，角度可逐渐增加)。例如，第一切割元件2007可以与其径向轴线2005对齐(即，与其径向轴线有0°的偏离)，围绕周向列的第二切割元件可以与第一切割元件2007旋转偏离θ，围绕周向列的第三切割元件可以旋转偏移2θ，围绕周向列的其它切割元件可以旋转偏移3θ、4θ、5θ、6θ、7θ，等等。根据本公开内容的实施例，切割元件2002可以旋转偏离其径向轴线的角度为低至约0°、约30°、约60°或约90°，至高达约135°、约180°、约225°、约270°，或更大。进一步的，某些实施例可包含具有减少的旋转偏移的切割元件2002，并可包含一个或多个周向列，或可包含沿非圆周方向具有旋转偏移的切割元件2002。在所示的实施例中，旋转偏移被示为围绕外周向列在逆时针方向上增大，每隔一个切割元件2002具有约从0到3θ以及从4θ到7θ的增大的偏移。在其它实施例中，旋转偏移在相邻切割元件间，或以其它方式，逐渐增大。

图20-2示出了一个示例实施例，其中，钻头面2000的旋转(即，角度换位)约等于外周向列上的两个切割元件2002之间的周向间距。因此，每个相继的撞击后，可以形成重叠或大致重叠的撞击坑。在不同的旋转偏移的情况下，每个切割元件2002的凸部可以形成朝向不同方向的撞击坑，其由于裂纹2008的互连可增加塑性破坏，且导致高度脆性破坏。

图20-3示出了另一个示例性的实施例，其中，一个或多个撞击可不被换位到最外切割元件2002之间的周向偏移。在本实施例中，三次撞击中的第二次撞击可以生成中间撞击坑2006。此种撞击坑可以减少撞击坑之间的距离，从而促进裂纹2008的互连。该切割元件2002的旋转偏移可导致沿对准裂纹的方向的凸部的定向增加裂纹互连的可能。

图21和22示意性地描绘了根据一个或多个实施例的包含多个切割元件2110的冲击锤钻头的钻头面2100。如图所示，切割元件2110的放置可由切割元件2110之间形成的一个或多个流体通道2120的尺寸和位置驱使。间距、强度约束及其它可能导致邻近切割元件之间的间隙更小的因素也会影响切割元件2110的放置。

如图22所示，邻近线2130可由相邻切割元件2110之间确定。邻近线2130可以表示单次撞击作用中通过脆性断裂在岩石地层中形成裂纹的最可能的区域。通过将具有至少一个裂纹引起部位的切割元件放置在钻头面2100上，可改善沿邻近线的裂纹引发，使脆性破坏互连增强，因此裂纹引起部位是沿着临近线的。如以上描述的，裂纹引起部位可以位于沿切割元件的接触表面的曲率半径处。在某些实施例中，裂纹引起部位可对应于切割元件2110的凸部的位置。

根据本公开内容的实施例，钻头面2100可具有切割元件密度相对高的区域和切割元件密度相对低的区域。例如，如图21和22中所示，钻头面2100可在钻头面2100被流体通道2120占用的区域具有低切割元件密度，并在钻头面2100上的其它区域具有高的切割元件密度。然而，切割元件密度可以与钻头面2100的选定区域相关，因而，切割元件密度低的区域也可以被选择为通道2120之间的特定区域。

图23示意性地描绘了根据一个或多个实施例的钻头面2300，其包含多个设置在其上的切割元件2310和最邻近的切割元件2310之间的邻近线2330。可以选择至少一个低密度切割元件区域2340，其包括钻头面2300的这样一个区域，所述区域与钻头面2300的另一区域相比，具有较低密度的切割元件2310。例如，如图23所示，切割元件低密度区域2340可以被选择为通道2320所在的区域，或通道之间的区域。然而，也可以相对于钻头面2300上切割元件密度更高的区域，选择其它切割元件密度低的区域。当选择切割元件密度低的区域时，在切割元件低密度区域2340可以产生至少一个点2350。点2350可以接近或对应于相邻切割元件2310之间的最近点。进一步的，切割元件低密度区域2340内可以产生一个以上的点。例如，在大面积的切割元件低密度区域中，譬如在通道2320区域，可以产生多个点2350，而在较小面积的切割元件低密度区域中，例如通道2320之间区域内的切割元件2310之间，可以产生一个点2350。

图24描绘了根据一个或多个实施例的布置在产生的点2350和其最近的切割元件2310之间的邻近线2335。进一步的裂纹引发可被引导沿着这些邻近线2335至产生的点2350，该点可能是由于产生的点周围切割元件密度较低而裂纹形成较少的区域。特别的，切割元件2310的放置方式可以是，将凸部的外径向部分沿邻近线2335朝向产生的点2350放置。

图25描绘了根据一个或多个实施例的示例性的冲击钻头的撞击模式2500，冲击钻头具有多个围绕钻头面分散设置的半圆冠部切割元件。特别的，可以在钻头面上各个切割元件位置的相应位置内建立撞击坑2510模型。建模可以通过有限元分析来完成。撞击坑2510的建模具有一致的输入，模拟围绕每个切割元件引起裂纹的一致的概率以确定引起裂纹的概率密度。如图所示，具有相对较低的切割元件密度的区域2525(与其它切割元件密度区域相比)的裂纹扩展较少或不大可能发生，而具有相对较高的切割元件密度的区域2526的裂纹扩展较大或更可能发生。

通过对引起裂纹的概率密度区域建模，引起裂纹概率密度低的区域(与其它引起裂纹概率密度的区域相比)可以被选定且被针对用于设计改进的引起裂纹的撞击模式。例如，具有至少一个裂纹引起部位的切割元件可以替代半圆顶部切割元件。切割元件还可被定向成将裂纹引起部位放置在朝向一个或多个引起裂纹概率密度低的区域。

图26描绘了根据一个或多个实施例的示例性的冲击钻头的撞击模式2600，冲击钻头具有多个带有裂纹引起部位(例如凸部)的切割元件。撞击模式2600，对应于适当放置和定向的带有裂纹引起部位的切割元件，可建模有一致的输入和增加的输入的组合，例如在裂纹引起部位增加的输入。针对裂纹薄弱区域(例如引起裂纹概率密度低的区域)的进一步的裂纹引发，通过比较图26(示出了具有针对引起裂纹概率密度低的裂纹引起部位的切割元件带来的撞击)示出的撞击模式2600以及图25(示出了无裂纹引起部位的切割元件带来的撞击)示出的撞击模式2500，可以量化。例如，如图26所示，撞击模式2600显示了带有针对引起裂纹概率密度低的裂纹引起部位的切割元件的撞击坑2610，使得引起裂纹概率密度低的区域2625，当与图25示出的相同的引起裂纹概率密度低的区域2525相比时，可具有更大或更可能的裂纹扩展。

另外，通过迭代建模与分析裂纹概率密度，可以优化带有裂纹引起部位的切割元件的放置和定位。图27描绘了根据一个或多个实施例的设计钻头的示例性方法的流程图。如2710所示，锤钻头上的切割元件的放置模式可以被建模。如2720所示，可施加一个或多个输入到放置位置。例如，可施加一致的输入到切割元件放置位置。一致的输入可包括，例如，将每个切割元件建模为半圆顶部切割元件。如2730所示，可分析结果，且可区分高和低的概率密度的区域以及概率密度梯度。

如2740所示，可更改一个或多个切割元件特性以模拟优选裂纹引起部位。例如，可以更改切割元件或切割元件的凸部的定位、位置或方向。如2750所示，可进而施加输入到放置位置。例如，可施加一种一致输入以及/或附加的优选输入，到切割元件放置位置。优选的输入可以包括，例如，有关切割元件的凸部的方向的方向信息、凸部的数量、凸部或切割元件延伸部的结构类型等等。如2760所示，可分析结果，且可区分高和低的概率密度区域以及概率密度梯度。随后可在2770确定结果是否可被接受。此项确定可以基于任何数目的考虑因素。例如，确定可以包括比较概率密度曲线、概率密度的最小化或最大化、概率密度梯度、其它因素，或上述的某种组合。如果结果是可接受的，则分析可以在2780被结束。如2740所示，如果结果是不可接受的，切割元件的放置、切割元件的数量、裂纹引起输入的方向、切割元件的类型等等，可以通过再次更改一个或多个切割元件特性被优化。这些输入可进而在2750被再次施加，且在2760分析结果(例如通过比较概率密度曲线、最小化/最大化概率密度，或考虑概率密度梯度)。可以多次重复图27的方法中的各个动作，直至在2770得到肯定的结果。

图28描绘了根据一个或多个实施例的钻头面2800，其具有多个设置在其上的切割元件2802。如图所示，切割元件2802中的每一个都可包含至少三个凸部，且每个凸部可包含外径向部2803。至少一对相邻的切割元件2802可被放置在钻头面2000上，其间限定反射平面2810、2811。反射平面2810、2811可以在相同的周向列中相邻切割元件2802(见平面2810)之间，或可以在不同周向列中的相邻切割元件2802(见平面2811)之间。在另一实施例中，反射平面可在未成列放置的相邻切割元件2802之间(未示出)。

如图所示，切割元件2820、2822处于同一周向列中。更特别的，切割元件2820和2822可在规径的或临近规径的周向列中。在图28中，切割元件2820、2822在其间具有反射平面2810。第一切割元件2820可包含三个凸部，且第二切割元件2822可包含四个凸部，但在其它实施例中，切割元件2820、2822可以具有相同数目的凸部。第一切割元件2820的一个凸部的外径向部2821可从第二切割元件2822最近的凸部的外径向部2823的反射点，绕切割元件2820的纵向轴线被旋转一个量2825。第一外径向部2821可从反射点被旋转小于50°，可从反射点被旋转小于40°，可从反射点被旋转小于30°，可从反射点被旋转小于20°，可从反射点被旋转小于10°，或可从反射点被旋转小于5°。

在某些实施例中，第一切割元件2820的凸部的外径向部2821可从反射点被旋转0°，使得第一和第二外径向部2821、2823可跨过反射平面2810处于镜像位置。例如，如图28所示，相邻的一对切割元件2830、2832间具有反射平面2811。切割元件2830的凸部可具有外径向部2831，其与切割元件2832最近的凸部的外径向部2833镜像设置。切割元件2830、2832可在不同的周向列。更特别的，例如，切割元件2830可在邻近规径列，切割元件2832可在规径列中。

可设计切割元件2802在钻头面2800上的放置和位置，以增加裂纹结合的可能性。例如，根据某些实施例，可以通过对钻头面上具有多个切割元件的冲击锤钻头建模、确定相邻切割元件之间的邻近线，以及更改至少一个切割元件使其包含具有至少一个裂纹引起部位的切割元件，来设计钻头。每个裂纹引起部位可以邻近切割元件的凸部的外径向部。如本文中所使用的，邻近线被用来指可绘制在切割元件的径向中心至相邻切割元件的径向中心的空间中的一条线。

根据本公开内容的实施例，通过将冲击钻头切割结构看作一个系统，以及定位相邻穿透元件(例如，带有凸起的切割元件、半圆形顶部等)以在撞击作用中最大化引起的裂纹连接，可增加在冲击钻头的撞击作用期间产生的脆性破坏的量。增加裂纹连接的量，以及随之的脆性破坏，可通过不用增加穿透地脆性破坏移除更多的物质，而提高地层中的穿透率("ROP")。进一步的，在具有相邻的穿透元件之间定位有旋转和/或平移偏移的切割元件的实施例中，可以施加反追踪效果在钻头上，这样，在随后的撞击中穿透元件可以不直接被容纳在由之前的撞击形成的撞击坑中，从而防止因追踪造成的磨损。当穿透元件撞击和对准先前撞击坑时，可发生追踪，且其可能造成过早磨损以及钻头本体失效。因此，可以使用穿透元件偏移，使过早磨损和钻头本体失效最小化。

图29描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的用于形成成形的切割元件的示例性组件的局部剖视图。如本文所说明的，图29中所示的组件可以，例如，用于形成具有一个或多个凸部和/或凹部的切割元件。图29中的组件可以包含基体材料2900、罐体2920和用于形成成形的切割元件的成形设备或按钮3030。在某些实施例中，基体材料2900可以包括基座部2902和延伸部2904。基座部2902可基本呈圆柱形，延伸部2904可以某种方式呈锥形。例如，延伸部2904可以呈圆锥形、截头圆锥形、部分球形(即“半圆形顶部”)，或具有其它某些形状。在至少某些实施例中，基体材料2900可包括碳化物基体。

在至少某些实施例中，罐体2920可以是中空的壳体，其形状和尺寸被设置为对应于并容纳至少基体材料2900的一部分。例如，罐体2920可以在其中容纳延伸部2904，或可以容纳延伸部2904和/或基座部2902的至少某些部分。基体材料2900可通过罐体2920的开口端2926被插入，且罐体2920的内表面2922的形状和尺寸可以被设置以接触基体材料2900的外表面2906。然而，在另一实施例中，罐体2920的内表面2922和基体材料2900的外表面2906之间可能存在一个小的间隙(例如小于1mm)。

罐体2920容纳基体材料2900的延伸部2904的部分可大致为圆锥形、截头圆锥形或部分球形(例如半球形)。在某些实施例中，罐体2920可由一种或多种难熔材料(包括金属如铌、铬、铜、钼、钽、钨、铼)、其它材料，或上述的组合制成。

罐体2920内可插入多个固体颗粒2924。固体颗粒2924的示例可以是(或包括)金刚石、钴、钨、立方体氮化硼、其它材料，或上述的某种组合。在至少某些实施例中，固体颗粒2924可以包括高研磨或耐磨性能。固体颗粒2924可具有范围在约0.5μm至约75μm的横截面长度。例如，平均截面长度可以从约0.5μm至约5μm、约5μm至约10μm、约10μm至约20μm、约20μm至约40μm、约40μm至约75μm，或约4μm至约30μm。

一旦固体颗粒2924已被插入罐体2920中，可将基体材料2900完全或部分地插入罐体2920。这可导致固体颗粒2924被定位在基体材料2900的延伸部2904和罐体2920的内表面2922之间。如本文中更详细地描述的，罐体2920随之可以被向下压到成形设备3030上。在另一实施例中，将基体材料2900插入到罐体2920中之前，或取代将基体材料2900插入到罐体2920中这一步骤，将一冲头插入罐体2920中，以压实固体颗粒2924。冲头在某些实施例中可具有类似于基体材料的形状。因此，图29中的基体材料2900也可代表一个冲头。在某些实施例中，当基体材料2900被插入罐体，压制固体颗粒2924可使固体颗粒2924形成固体块，固体块被压配在一起以及/或压配到延伸部2904的外表面。固体块也可以被结合到延伸部2904(例如，使用单独的高压高温(HPHT)工序)。当不使用基体材料2900而使用冲头时，冲头可使固体颗粒2924形成固体块，但固体块可以被构造成可与冲头分开，以使基体材料2900被随后插入和结合(例如使用HPHT工艺)到固体颗粒2924的块。

在一个示例性实施例中，基体材料2900可具有半圆形的顶部，罐体2920可具有相应的半圆形顶部。然而，在其它实施例中，基体材料2900和/或罐体2920可具有不同的匹配或不匹配的结构。例如，罐体2920可在容纳固体颗粒2924之前和/或接触成形设备3030之前，预先成形具有一个或多个凸部和/或凹部。在相同实施例或其它实施例中，基体材料2900或冲头可以预先成形以具有一个或多个凸部或凹部。在某些实施例中，在基体材料2900或冲头中的预先成形的凸部和/或凹部可匹配罐体2920中的预先成形的凸部和/或凹部；然而，在其它实施例中，基体材料2900或冲头中的预先成形的凸部和/或凹部可不与罐体2920的形状匹配(例如，罐体2920可具有通用的形状或具有不同的凸部/凹部形成于其中)。

成形设备3030可包括内表面3032，其形状和尺寸被设置为容纳基体材料2900(或冲头)和罐体2920的弯曲外表面2906。在某些实施例中，成形设备3030的内表面3032的曲率半径范围是从约1mm至约50mm，或更大。例如，成形设备3030的内表面2032的半径可从约1mm、约2mm、约5mm或约10mm，至约15mm，约20mm、约30mm、约40mm、约50mm，或更大。例如，曲率半径可从约1mm到约5mm、从约5mm至约15mm、从约10mm至约20mm、从约15mm至约30mm、从约20mm至约40mm、或从约3mm至约20mm。

成形设备3030的内表面3032可包括从其延伸出的一个或多个突起3034(图29示出了一个突起的剖面视图)。在至少一个实施例中，成形设备3030可包含两个或更多个突起3034，其围绕穿过成形设备3030的中心纵向轴线3036相互周向偏移。突起3034可以被布置和设计为：当基体材料2900或冲头以及罐体2920被压到成形设备3030上时，使罐体2920变形，且可选的，使基体材料2900(或冲头)的延伸部2904变形，以在其中形成一个或多个凹部(例如，图3中的凹部128-1、128-2)。成形设备3030内的凹槽或凹部可用于限定基体材料2900中的凸部(例如图3的凸部122-1、122-2)。突起3034也可被布置和设计以将固体颗粒2924形成为固体块，固体块也具有一个或多个凹部于其中，并且固体块通常与罐体2920和/或基体材料2900变形后的形状相符。

图30描绘了根据本公开内容的一个或多个实施例的示例性的包含成形设备3030的压制组件3000的分解透视图。根据某些实施例，压制组件3030可包含套管3002、压缩设备3020和成形设备3030。套管3002可以由任何合适的材料制成，包括聚合物(例如聚氨酯、环氧树脂、聚酯、酚醛)、其它材料或它们的组合。在其它实施例中，套管3002可以由其它材料制成，包括金属、复合材料、有机材料(例如木材)、其它材料或上述的某种组合。

套管3002在某些实施例中可以是大致圆柱形或环形的，且可具有孔3004，孔成形为至少部分地穿过套管。如图30所示，钻孔3004可包含第一直径部3006，其过渡到第二、更大直径部3008。第一直径部3006的尺寸和形状可被设置为容纳图20中的基体材料2900(或冲头)和罐体2920，且第二直径部3008的尺寸和形状可被设置为容纳成形设备3030。基体材料2900和罐体2920(见图29)可以被插入到钻孔3004的第一直径部3006，且成形设备3030可被插入钻孔3004的第二直径部3008。在某些实施例中，成形设备的突起3034(见图31)可以至少部分地延伸进入孔3004的第一直径部。在其它实施例中，突起3034可以被定位在孔3004的第二直径部3008中，且基体的一部分可延伸进入孔3004的第二直径部3008。在至少一个实施例中，成形设备3030可与套管3002成一体。

压缩设备3020可包含轴3022，其被配置为将压缩力施加到基体材料2900，基体材料2900可定位在轴3022和成形设备3030之间。在某些实施例中，轴3022的形状和尺寸可以任选地与套管3002的孔3004的第一直径部3006的至少一部分配合和/或在其内部移动，且同轴移动和/或沿其纵向轴线移动。压缩装置3020上的台肩3024可限制相对于套管3002的轴向移动。台肩3024可直接接触套管3002，但是在其它实施例中，设置在压缩装置3020和套管3002之间的环3026可以与台肩3024接合。在其它实施例中，台肩3024可与其它结构接触。

图31描绘了根据一个或多个实施例的具有基体材料2900、固体颗粒2924和罐体2920的压制组件3000的横截面侧视图。根据本发明的某些实施例，基体材料2900以及固体颗粒2924可被放置在可变形罐体2920中。压缩设备3020可将力施加至基体材料2900的基座部2902(见图29)。所施加的力可移动基体材料2900、固体颗粒2924以及罐体2920向下朝向成形设备3030移动。压缩装置3020施加的力的范围可为约500N至约10000N。例如，力的范围可从约500N至约1000N、约1000N至约2500N、约2500N至约5000N，或约5000N至约10000N。

压缩设备3020施加至基体材料2900和罐体2920上的力，可引起罐体2920、固体颗粒2924和基体材料2900变形为成形设备3030限定的形状。施加的力还可进一步使固体颗粒2924成为固体块，且压配或以其它方式结合到基体材料2900的延伸部2904的外表面2906。如果基体材料2900被冲头取代，固体颗粒2924可限定一可从冲头上取下的固体块。

所施加的力可引起成形设备3030的突起3034凿入罐体2920和基体材料2900的延伸部2904并使其变形，从而在基体材料2900的延伸部2904中形成一个或多个凹部(例如图3中的128-1、128-2)。凹部也可形成在固体颗粒2924的块中，该块可大致符合成形设备3030、罐体2920、基体材料2900或上述的某种组合的形状。如本文中所讨论的，在其它实施例中，罐体2920或基体材料2900(或冲头)中的凹部可以预先形成，以便其不由被用于将固体颗粒2924形成固体块的力成形，或者至少不会完全被该力成形。在至少一个实施例中，可以环绕套管3002设置第二套管3040，以帮助套管3002在压制工序中保持刚性。第二套管3040可以由金属或金属合金材料(例如钢、碳化钨等)制成。

一旦压制完成，或者可能在压制工序中，例如在压制组件3000内，基体材料2900(和已耦接或与之相邻的固体颗粒2924)可经受高压-高温(“HPHT”)工序。固体颗粒2924可通常位于基体材料2900的延伸部2920的外部，且可形成一金刚石晶体或晶粒层。基体材料2900和相邻的固体颗粒2924层可随后在HPHT条件下烧结。高压和高温条件可以使固体颗粒2924(例如金刚石晶体或晶粒)彼此结合以形成金刚石-金刚石结合的多晶金刚石。另外，在某些实施例中，可使用催化剂以促进形成多晶金刚石或固体颗粒2924形成的其它层。在一个示例中，溶剂催化剂可用来促进形成基质或固体颗粒2924的其它层。一些说明性的示例的溶剂催化剂，例如，钴、镍和铁，其可用于形成多晶金刚石。

在HPHT工序中，压力范围可以从约3GPa至约8GPa。例如，压力范围可以从约4GPa至约5GPa、从4.5GPa至约5.5GPa、从5GPa至约6GPa、从5.5GPa至约6.5GPa、从6GPa至约7GPa、从6.5GPa至约7.5GPa，或从约7GPa至约8GPa。温度范围可从约1200℃至约1800℃。例如，温度可从约1200℃至约1300℃、从约1300℃至约1400℃、从约1400℃至约1500℃、从约1500℃到约1600℃、从约1600℃到约1700℃，或从约1700℃至约1800℃。压制工序(例如通过压制组件3000)和HPHT工序可将基体材料2900和固体颗粒2924转换或变换为成形的切割嵌件(例如图3中的切割嵌件100)。在某些实施例中，HPHT工序的时间范围可从约1分钟至约240分钟。例如，固体颗粒2924和基体材料2900可经受HPHT工序约1分钟至约10分钟之间、约10分钟至约30分钟之间、约30分钟至约60分钟之间、约60分钟至约120分钟之间，或约120分钟至约240分钟之间。在使用与基体材料2900分开的冲头的实施例中，冲头可与固体颗粒2924分开，固体颗粒可随后被放置在已形成的基体材料2900上(即，预成形的基体材料，其形状可以包括凸部和/或凹部，被布置和设计为与固体颗粒形成的层配合)。基体材料2900和固体颗粒2924之后可经受HPHT工序。当基体材料2900和固体颗粒2924经受HPHT工序，基体材料2900和固体颗粒2924可以被放置在用于使固体颗粒2924形成固体块的相同的压制组件(例如，压制组件3000)中，并可以包含或可以不包含罐体2920。其它实施例中，HPHT工序可以在单独的压制组件中进行。

根据本公开内容的至少某些实施例，一个或多个元件可以被提供用于HPHT或其它形成工序中，以允许基体材料2900和/或固体颗粒2924中形成的凹部和/或凸部，即使在工序完成后也能保持它们的形状。在一个实施例中，例如，图31中的成形设备3030，可包括盐帽或可替换成盐帽。这种盐帽可提供相配压引，相配压印被形成为对应于固体颗粒2924层内的凹部/凸部的形状。在用于使固体颗粒2924形成为固体块的初始压制工序过程中和/或在HPHT工序中，盐帽可以是成形设备3030的一部分。在至少一个实施例中，在将固体颗粒2924形成为固体块之后以及在HPHT工序之前，成形设备3030可由盐帽替代(例如，其也可以具有与图31中成形设备3030相同的一般形式)。在其它实施例中，HPHT工序之前(且可能在起始压制之前)，可以在成形设备3030和固体颗粒块2924之间添加疏松盐。盐帽或疏松盐可用于使固体颗粒2924和/或基体材料2900在HPHT工序完成后保持其形状。

如本文中所使用的，术语“内”和“外”、“上部”和“下部”、“向上”和“向下”、“向内”和“向外”，以及本文中使用的其它类似术语，是指彼此相对的位置，并不旨在表示特定的方向或者空间方位。术语“耦接”、“耦接的”、“连接(connect)”，“连接(connection)”、“相连(connected)”，以及类似的术语既指直接连接、也指间接连接(即，通过另一元件或构件的连接。)

虽然上文仅详细描述了几个示例性的实施例，但所属领域技术人员应容易理解，在实质上不脱离本公开文本的情况下，可以对示例性的实施例进行多种变型。相应地，所有这样的变型应当被包含于本公开文本的范围内。同样地，尽管本公开内容包含了很多细节，但这些细节不应被解释为限制本公开内容或所附权利要求书的范围，而仅仅是提供与一个或多个可以落入本公开内容和所附权利要求书的范围内的具体实施例相关的信息。公开的各个实施例的任何被描述的特征可以结合使用。另外，在本公开内容和所附权利要求的范围内还可设计本公开内容的其它实施例。所有对落入权利要求书的意义和范围的实施例的添加、删除和变型，将被纳入权利要求。

在权利要求中，功能模块的条款被预期覆盖在此描述的执行所引用的功能的结构，不仅限于在结构上的等价，还包括等价的结构。因此，尽管钉子和螺钉可能在结构上不等价，因为钉子具有圆柱形表面，以便紧固木质零件，而螺钉具有螺旋形表面，然而在紧固木质零件的环境下，钉子和螺钉可以是等价的结构。申请人的明确意图是不为本文的任何权利要求的任何限制援引35U.S.C.§112第6段，除了权利要求明确使用词语“用于…的设备”和相关联的功能。

某些实施例和特征可能已经使用一组数值上限和一组数值下限来描述。应认识到的是，包括任意两个值的组合的范围，例如，任何下限值与任何上限值的组合、任意两个较低值的组合，以及/或任何两个上限值的组合，除非另有指示，都是是可以想到的。某些下限、上限和范围可出现在下面的一个或多个权利要求中。全部的数值是所示值的“约”或者“大致”值，并考虑了本领域普通技术人员预期的实验误差和偏差。

Claims (14)

1.一种用于形成切割嵌件的方法，包括：

将多个固体颗粒嵌入中空的罐体；

将基体材料嵌入所述中空的罐体，所述基体材料具有基座部和延伸部；

将所述中空的罐体、基体材料以及所述多个固体颗粒嵌入套管的孔中；

将所述中空的罐体与具有至少一个突起的成形设备接合；以及

向所述中空的罐体内的所述基体材料施加力，所述力导致所述至少一个突起使所述中空的罐体变形，同时所述多个固体颗粒和所述基体材料在所述中空的罐体内。

2.如权利要求1所述的方法，其中，将所述基体材料嵌入所述中空的罐体之前，嵌入所述多个固体颗粒。

3.如权利要求1所述的方法，其中，嵌入所述基体材料导致所述多个固体颗粒被放置在所述基体材料与所述中空的罐体的内表面之间。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述基体材料包括碳化物基体。

5.如权利要求1所述的方法，其中，施加所述力进一步导致所述至少一个突起使所述基体材料的所述延伸部变形。

6.如权利要求5所述的方法，其中，施加所述力导致所述至少一个突起在所述延伸部内形成至少一个凹部和至少一个凸部。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：

在所述延伸部内形成所述至少一个凹部后，将所述基体材料和所述多个固体颗粒加热至1200℃至1600℃之间的温度。

8.如权利要求1所述的方法，其中，施加所述力包括：使用轴施加压力，所述轴被布置和设计为配合在所述孔内。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述轴是压缩设备的一部分，所述压缩设备具有台肩，其用于限制所述轴在所述孔中的轴向移动。

10.一种用于形成切割嵌件的方法，包括：

将多个金刚石颗粒嵌入可变形的罐体；

将冲头嵌入到可变形的罐体，使得所述多个金刚石颗粒位于所述冲头和所述罐体的内表面之间；

将所述冲头、所述多个金刚石颗粒和可变形的罐体至少部分地嵌入压缩设备，所述压缩设备包括具有至少一个突起的成形设备；以及

施加压力至所述冲头，所述压力导致所述至少一个突起使所述罐体和所述冲头变形，所述冲头的变形部分中形成有至少一个凸部和至少一个凹部，其中，所述压力进一步导致所述多个金刚石颗粒形成固体层。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述冲头包括碳化物基体。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：

加热所述碳化物基体和所述固体层至1200℃至1600℃的温度；以及

使所述碳化物基体和所述固体层暴露于5GPa到7GPa的压力下。

13.如权利要求11所述的方法，进一步包括：

使所述碳化物基体和所述固体层经受HPHT工序；以及

使所述固体层在HPHT工序中暴露于盐。

14.如权利要求10所述的方法，其中，施加所述压力包括施加500N到10000N的压力。