CN106414892B - 将刀具旋转地安装在钻头上 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于将刀具旋转地安装在钻头上的方法和设备。孔洞直接设置在所述钻头中，或者设置在被安装于所述钻头上的套筒中。所述孔洞包括内螺纹、周向沟槽以及一个或多个支承表面。带硬化台的刀具具有大体上圆柱形的主体，所述大体上圆柱形的主体具有外螺纹、周向沟槽以及一个或多个支承表面。所述刀具与所述孔洞的螺纹接合，并且接着前进直至所述外螺纹超越所述内螺纹。当所述刀具被完全安装时，所述周向沟槽会为螺纹提供间隙，使得所述刀具可以在所述孔洞内自由旋转。

Description

将刀具旋转地安装在钻头上

技术领域

本公开大体上涉及油田设备，并且具体来说涉及用于钻挖井孔来开采油、气或矿物的钻地钻头。更具体地，本公开涉及了将超硬刀具安装到钻头的主体、刮刀或牙轮。

背景技术

油和气井通常通过旋转钻井方法钻挖。钻地钻头安装在钻柱下端上。重量被施加于钻头，并且钻头通过旋转地面上的钻柱、通过致动井下马达、或通过这两种方式来旋转。旋转钻头包括接合土质地层以形成井孔的刀具。钻头可以使用在钻柱中的位于井下的任选定向钻井组件在一定程度上被引导而沿预定路径朝目标区形成井孔。

已发展出许多不同类型的钻头和用于该钻头的切削结构，并且它们可有用于钻挖此类井孔。两个主要类型的钻岩钻头是牙轮钻头和固定刀具钻头。这两种类型的钻头可以包括接合地面以切削和分解土地物质(诸如岩石)的硬化元件。牙轮钻头包括通过刮-擦或粉碎-破碎动作来切削土地的刀具。固定刀具钻头包括通过剪切动作来切削土地的刀具。

当钻头旋转时，钻井液被泵送通过钻柱并导出到钻头外。钻头通常包括围绕钻头面间隔开来的喷嘴或固定端口，用于将钻井液注入在若干刮刀之间或在牙轮之间的流动通道中。流动流体执行若干重要功能。流体将地层岩屑从钻头的切削结构移除。另外，地层物质在切削结构上累积会减少或阻止切削结构穿透到地层中。另外，流体将地层物质从井孔的井底移除。无法从井孔的井底移除地层物质可能造成由切削结构的后续穿通重新切削相同物质，由此降低切削速率并有可能增加对切削表面的磨损。从钻头面并从井孔的井底移除的钻井液和切屑从井孔的井底被推动穿过环空而到达地面，所述环空存在于钻柱与井孔侧壁之间。另外，流体将因与地层接触而导致的热量从刀具移除，以便延长刀具寿命。

附图说明

在下文中参考附图详细描述实施方案，其中：

图1是根据实施方案的钻井系统的局部横截面的正视图，示出用于在地面上钻孔的钻机、钻柱和图2的钻头；

图2是根据实施方案的固定刀具钻头的透视图，示出具有旋转地安装在安置于所述刮刀内的孔洞内的至少一个刀具的刮刀；

图3是用于旋转地安装在图2的钻头内的刀具的正视图，图上示出大体上圆柱形的主体上形成有外螺纹并且邻近于所述外螺纹形成有周向沟槽；

图4是根据实施方案的其中可旋转地安装有图3的刀具的套筒的轴向横截面，图上示出孔洞中形成有内螺纹并且邻近于所述内螺纹形成有周向沟槽；

图5是根据实施方案的示为安装在形成于图2的钻头的刮刀中的凹坑内的图4的套筒的轴向横截面；

图6是根据实施方案的其中可旋转地安装有图3的刀具的、直接形成在图2的钻头的刮刀中的孔洞的轴向横截面，图上示出孔洞中形成有内螺纹并且邻近于所述内螺纹形成有周向沟槽；

图7是图5的套筒和刮刀的轴向横截面，示出其中图3的刀具在刀具安装过程中拧入孔洞；

图8是图7的刀具、套筒和刮刀的轴向横截面，示出其中刀具完全安装并旋转地捕获在孔洞内；以及

图9是概括将图3的刀具旋转地安装到图2的钻头上的方法的流程图。

具体实施方式

图1是包括钻头100和钻机22的钻井系统20的一个实例的正视图。虽然钻井系统20示出为具有基于陆地的钻机22，但是本公开的教义也可与海上和近海钻机关联地使用，所述海上和近海钻机包括近海平台、半潜式钻井船、以及足够用来形成延伸穿过一个或多个井下地层的任何其他钻井系统。

钻机22可以位于井口24附近，并且可与井口24间隔开来，诸如在近海钻井系统中那样。钻机22还包括了旋转台38、旋转驱动马达40、以及与钻柱32在井筒60内旋转关联的其他设备。环空66可以形成在钻柱32的外部与井筒60的内径之间。

对于一些应用，钻机22还可包括顶部驱动马达或顶部驱动单元42。防喷器(未明确地示出)和与钻挖井孔关联的其他设备也可设置在井口24处。一个或多个泵48可以用于将钻井液46从储层30泵送到从井口24延伸的钻柱32的一端。导管34可以用于将钻井泥浆从泵48供应到从井口24延伸的钻柱32的一端。导管36可以用于将钻井液、地层切屑和/或井下岩屑从井孔60的井底或端部62送回到流体储层或池30。各种类型管道、管和/或导管可以用于形成导管34和36。

钻柱32可从井口24延伸，并且可与钻井液供应源(诸如储层30)耦合。钻柱32的相对端可以包括井底钻具组合件90，以及邻近于井孔60的端部62安置的旋转钻头100。旋转钻头100包括一个或多个流动通道，这些流动通道中安置有相应喷嘴20(图2)，如在下文更详细地描述。各种类型的钻井液46可从储层30泵送通过泵48和导管34到达从井口24延伸的钻柱32的端部。钻井液46可以向下流经钻柱32并从旋转钻头100中形成的喷嘴16(图2)离开。

在井孔60的端部62处，钻井液46可与在钻头100附近的地层切屑以及其他井下岩屑混合。钻井液随后将向上流经环空66以将地层切屑以及其他井下岩屑送回到井口24。导管36可以将钻井液送回到储层30。各种类型网筛、过滤器和/或离心机(未示出)可提供在将钻井液送回到池30前，移除地层切屑以及其他井下岩屑。

井底钻具组合件90可以包括各种工具91，这些工具提供来自井孔60的井底的记录或测量数据和其他信息。测量数据和其他信息可以使用已知的钻井时的测量技术从井孔60的端部62通过钻柱32传达，并且在井表24处转换成电信号，以便除了其他之外还会监控钻柱32、井底钻具组合件90和相关联的旋转钻头100的性能。

图2是钻头100的一个实施方案的透视图。钻头100是具有中空钻头主体102的固定刀具钻头，中空钻头主体具有用于螺纹连接到钻柱32(在图1中示出)的上部销端14。钻头主体102包括多个刮刀104，这些刮刀从钻头100的下端延伸。每个刮刀104形成钻头100的切削表面。虽然示出六个刮刀104，但是也可提供任何合适数量的笔直或弯曲刮刀。

钻头100可以使用粉末冶金技术制造，所述粉末冶金技术大体将金属粉末共混并混合，将金属粉末压缩成钻头形的基质，并且在升高温度下烧结基质以致粉末固态粘结。然而，钻头100还可通过浇铸、锻造、加工或另一合适制造方法制造，并且本公开不限于用于该钻头主体的特定制造方法。

刮刀104可以围绕钻头面成角度地间隔开来，并且从钻头轴线径向向外突出以界定这两者之间的流动通道(有时也称排屑狭槽)。钻头100可以包括一个或多个喷嘴16，用于喷射钻井液以有助于地层切削、工具冷却、润滑和岩屑移除。喷嘴16流体地连接在主体102内，并且经由钻柱32(图1)接纳钻井液。

每个刮刀104承载多个硬质刀具108。刀具108由硬至足以切穿土质地层(诸如通过刮擦和/或剪切)的材料制成。刀具108可以固定、预定图案在刮刀104上间隔开来，通常沿若干刮刀104中的每者的前缘排列，以便使土质地层呈预定切削轮廓。即，每个刀具108被定位并定向在钻头100上，使得该刀具的部分、该刀具的切削刃或磨损表面在钻头旋转时接合土质地层。另外，刀具108可以经过安置以便界定预定倾角。刀具108在刮刀104上的配置或布局可广泛地变化，这取决于多种因素。这些因素的一者是地层本身，因为不同刀具布局将各种岩层切割成不同的结果和效果。

根据一个或多个实施方案，至少一个刀具108被旋转地安装在位于钻头主体102中的孔洞300内。孔洞300通常位于刮刀104的前缘，但是它也可形成在钻头主体102上期望附接刀具108的任何位置。当被旋转地安装时，刀具108的在任何给定时间上都暴露于地层的部分随着刀具自由旋转而连续地改变，由此提供总体较大暴露刀具区域以及经扩大的刀具磨损。

图3是根据一些示例性的实施方案的刀具108的正视图。刀具108具有细长且大体上圆柱形的主体200，所述细长且大体上圆柱形的主体界定在面端202与根端204之间延伸的轴201。每个刀具108可制造为离散的件。虽然本公开不限于用于形成刀具108的特定材料或制造方法，但是在一个或多个实施方案中，主体200可由烧结金属碳化物(诸如碳化钨)通过将粉状金属碳化物与金属合金粘结剂烧结而形成。

在一个或多个实施方案中，硬化台210可在面端202处粘结或以其他方式附接到主体200。台210可由极硬超级耐磨材料(诸如聚晶金刚石复合片(PCD)、立方氮化硼、热稳定PDC(TSP)、聚晶立方氮化硼或超硬碳化钨(TC))形成。台210可使用超高压力、超高温度方法来形成并粘结到主体200。虽然并未示出，但是刀具108还可包括过渡层，其中金属碳化物和金刚石与其他元素混合来改进粘结并减少主体200与台210之间的应力。

刀具108的轴201包括沿轴201界定的外螺纹220。在一些实施方案中，外螺纹220可以界定在轴201上、邻近或接近于根端204。外螺纹220界定大径Dm，并且延伸轴向长度xm。刀具108的轴201还包括了周向沟槽224，周向沟槽形成在轴中的邻近外螺纹220朝面端202的位置。周向沟槽224界定直径Dc和轴向长度xc。

刀具108可以包括从周向沟槽224朝面端202轴向定位的周向径向支承表面230和/或从外螺纹220朝根端204轴向定位的周向径向支承表面232。刀具108还可包括位于根端204处的止推支承表面234和/或位于从周向沟槽224朝面端202轴向定位的肩部的止推支承表面236。

图4是根据一些示例性的实施方案的其中可旋转地安装有刀具108的套筒106的轴向横截面。套筒106界定细长且大体上圆柱形的孔洞300，所述细长且大体上圆柱形的孔洞具有内表面301.、面端302和根端304。孔洞300的表面301包括沿表面301界定的内螺纹320。在一些实施方案中，内螺纹320界定在邻近或接近于面端302的位置。内螺纹320界定小径Df，并且延伸轴向长度xf。孔洞300的表面301还包括了周向沟槽324，周向沟槽沿轴形成并且位于邻近内螺纹320朝根端304的位置。周向沟槽324界定直径Ds和轴向长度xs。

孔洞300可以包括从内螺纹320朝面端302轴向定位的周向径向支承表面330和/或从周向沟槽324朝根端304轴向定位的周向径向支承表面332。孔洞300还可包括位于根端304处的止推支承表面334和/或位于从内螺纹320朝或在面端302轴向定位的肩部的止推支承表面336。肩部336可由套筒106本身的面端界定。

如图4所示，例如，套筒106可制造为离散部分，并且具有圆柱形的外形。然而，套筒106可视情况具有其他外形。图5是示为安装在钻头100(图2)的刮刀104中的套筒106的轴向横截面。在一个或多个各种方法中，套筒106起初可安装到钻头100：根据第一技术，钻头100被形成为包括凹坑105，套管106接纳在该凹坑中。在一个或多个实施方案中，可将套管106压入配合到凹坑105中，或者插入或钎焊到钻头100上的适当位置。虽然钎焊和压入配合是优选附接方法，但是也可使用其他技术，包括烧结或硬表堆焊(hard facing)。在一个或多个实施方案中，钻头使用粉末冶金制造，这可例如通过用金属颗粒物质(诸如粉状的钨)来填充石墨模具、压实、烧结并随后用熔融金属合金浸润金属基质进行。在这些实施方案中，套筒106可以在浸润前放入到基质中，并且接着通过浸润方法来粘结到适当位置。

图6是根据替代实施方案的钻头100′的刮刀104′的横截面，其中套筒106(图4)的大体上圆柱形的孔洞300直接形成在刮刀104′中。因此，离散套筒106在图6的实施方案中省略。刮刀104′的孔洞300可以具有与套筒106的孔洞300相同的特征和特性，包括内螺纹320、周向沟槽324、周向径向支承表面330、332和止推支承表面334、336。此类特征可与钻头主体一起来模制或浇铸，或者它们可以在钻头主体已经形成后加工到钻头主体中。在图6的实施方案中，刀具108(图3)以与本文针对套筒106所述相同的方式旋转地安装于形成在刮刀104′中的孔洞300中。

图7是套筒106在其安装于刮刀104中的凹坑105中时的轴向横截面。刀具108通过螺纹刀具(screwing cutter)108安装到孔洞300中。外螺纹220通过沿螺纹的旋转方向(即，对于右旋螺纹来说是顺时针，并且对于左旋螺纹来说是逆时针)转动刀具108来接合并前进到内螺纹320中。就此而言，在一个或多个实施方案中，螺纹可为右旋螺纹，而其他实施方案中，螺纹可为左旋螺纹。刀具108可以如下自然趋势表征：当钻头100在钻井操作过程中在井孔中旋转时顺时针或逆时针地旋转，这取决于钻头旋转方向、刮刀104的形状和取向，以及刀具108在刮刀104上的位置和取向(即，倾角)。外螺纹220和内螺纹320的方向优选地选择为使得刀具108在钻井操作过程中倾斜拧入，以便避免刀具108从孔洞300松脱或脱出的可能性。

图8是安装在刮刀104中的凹坑105中的套筒106的轴向横截面，其中刀具108旋转地安装在套筒106中。刀具108前进到孔洞300中达到使外螺纹220脱离内螺纹320的程度。由于周向沟槽324的直径Ds和轴向长度xs分别大于外螺纹220的大径Dm和轴向长度xm，由于周向沟槽224的直径Dc小于内螺纹320的小径Df，并且由于周向沟槽224的轴向长度xc大于内螺纹320的轴向长度xf，刀具108可以在套筒106的孔洞300内自由旋转。

第一径向支撑件430可以设置在周向径向支承表面230(图3)和周向径向支承表面330(图4)的界面处，并由它们界定。第二径向支撑件432可以设置在周向径向支承表面232(图3)和周向径向支承表面332(图4)的界面处，并由它们界定。第一止推支撑件434可以设置在止推支承表面234(图3)和止推支承表面334(图4)的界面处，并由它们界定。第二止推支撑件436可以设置在止推支承表面236(图3)和止推支承表面336(图4)的界面处，并由它们界定。

例如，支承件430、432、434、436可以包括各种支承材料，这些支承材料可以层合在单独支承表面中的一个或多个上。支承件430、432、434、436还可包括润滑剂和/或支承元件，诸如球或滚子(未示出)。

虽然刀具108已大体描述为安装在固定刮刀钻头的刮刀上，但是根据需要，刀具108可结合于任何类型钻头之中，并且安装在该钻头的任何部分上。因此，在一个或多个实施方案(至少一个)中，并且在一些实施方案中，多个刀具108旋转地安装在旋转牙轮钻头(未示出)的牙轮上。

图9是描述根据实施方案的用于将刀具108旋转地安装在钻头100上的方法的流程图。在步骤500处，在钻头100中提供孔洞300，所述孔洞可直接形成在钻头100中，如图6所示，或者可形成在套筒106中，所述套筒随后安装在钻头100中，如图5所示。孔洞300包括内螺纹320和周向沟槽324。在可独立于步骤500而发生的步骤502处，提供刀具108。刀具108包括外螺纹220和周向沟槽224。

在步骤504处，将刀具108定位到孔洞中，并且在步骤506处，将外螺纹220与内螺纹320接合。在步骤508处，刀具旋转，使得其完全推进到孔洞300中的某点，在此，周向沟槽324提供间隙(relief)并允许外螺纹220的自由相对旋转，而且周向沟槽224提供间隙并允许内螺纹320的自由相对旋转。螺纹220、320将刀具保持在孔洞300内。在步骤510处，使得钻头100在井筒内旋转。在此类钻井操作过程中，刀具108在孔洞300内自由旋转。

总之，已描述了一种用于钻头的刀具、一种钻井系统、以及一种用于钻挖井筒的方法。该刀具的实施方案可大体上具有：大体上圆柱形的主体，所述大体上圆柱形主体界定在面端与根端之间延伸的轴；硬化台，所述硬化台安置在所述面端处；外螺纹，所述外螺纹是沿所述轴形成；以及周向沟槽，所述周向沟槽是沿所述轴在所述面端与所述外螺纹之间形成。该钻井系统的实施方案可大体上具有：钻头，所述钻头具有钻头主体；孔洞，所述孔洞形成在所述钻头主体内，所述孔洞具有大体上圆柱形的内表面、从所述钻头主体面向外的面端、根端、沿所述内表面形成的内螺纹，以及沿所述内表面在所述孔洞的所述根端与所述内螺纹之间形成的周向沟槽；刀具主体，所述刀具主体被旋转地接纳在所述孔洞内，所述刀具主体具有大体上圆柱形的轴、面端、根端、沿所述轴形成的外螺纹，以及沿所述轴在所述面端与所述外螺纹之间形成的周向沟槽；以及硬化台，所述硬化台安置在所述刀具主体的所述面端处。该方法的实施方案可大体上包括：提供钻头；在所述钻头中设置孔洞，所述孔洞具有大体上圆柱形的内表面、从所述钻头面向外的面端、根端、沿所述内表面形成的内螺纹，以及沿所述内表面在所述孔洞的所述根端与所述内螺纹之间形成的周向沟槽；提供刀具，所述刀具具有大体上圆柱形的轴、面端、根端、沿所述轴形成的外螺纹，以及沿所述轴在所述刀具的所述面端与所述外螺纹之间形成的周向沟槽；将所述刀具的所述根端定位到所述孔洞的所述面端中；将所述外螺纹接合到所述内螺纹中；使所述刀具相对于所述孔洞沿第一方向旋转以使得所述外螺纹前进越过所述内螺纹而进入所述孔洞的所述周向沟槽中；以及使得所述钻头在所述井筒内旋转；由此所述刀具被旋转地捕获在所述孔洞内。

任何前述实施方案可以单独或彼此组合地包括以下要素或特征中的任何一者：至少一个径向支承表面，所述至少一个径向支承表面是沿所述轴在轴向位置处周向形成，所述轴向位置选自由以下项组成的组：介于所述面端与所述周向沟槽之间的第一位置，以及介于所述根端与所述外螺纹之间的第二位置；至少一个止推支承表面，所述至少一个止推支承表面形成在所述主体上的某个位置处，所述位置选自由以下项组成的组：所述根端，以及沿所述轴形成在所述面端与所述周向沟槽之间的肩部；套筒，所述套筒中形成有大体上圆柱形的孔洞，所述套筒具有内表面、面端和根端；内螺纹，所述内螺纹是沿所述孔洞形成并且其尺寸经过设定以便与所述外螺纹相配合；周向沟槽，所述周向沟槽是沿所述内表面在所述套筒的所述根端与所述内螺纹之间形成，所述套筒的所述周向沟槽的特征在于直径大于所述外螺纹的大径；所述套筒的所述周向沟槽的特征在于轴向长度大于所述外螺纹的轴向长度；所述主体的所述周向沟槽的特征在于直径小于所述内螺纹的小径；所述主体的所述周向沟槽的特征在于轴向长度大于所述内螺纹的轴向长度；至少一个径向支承表面，所述至少一个径向支承表面是沿所述套筒的所述内表面在轴向位置处周向形成，所述轴向位置选自由以下项组成的组：介于所述套筒的所述根端与所述套筒的所述周向沟槽之间的第一位置，以及介于所述套筒的所述面端与所述内螺纹之间的第二位置；至少一个止推支承表面，所述至少一个止推支承表面形成在所述套筒上的某个位置处，所述位置选自由以下项组成的组：所述根端，以及从所述内螺纹朝所述面端形成在所述套筒上的肩部；所述外螺纹的尺寸经过设定以便与所述内螺纹相配合；所述孔洞的所述周向沟槽的特征在于直径大于所述外螺纹的大径；所述刀具主体的所述周向沟槽的特征在于直径小于所述内螺纹的小径；所述孔洞的所述周向沟槽的特征在于轴向长度大于所述外螺纹的轴向长度；所述刀具主体的所述周向沟槽的特征在于轴向长度大于所述内螺纹的轴向长度；至少一个径向支承件，所述至少一个径向支承件在所述孔洞与所述刀具主体之间形成；至少一个止推支承件，所述至少一个止推支承件在所述孔洞与所述刀具主体之间形成；所述至少一个径向支承件安置在轴向位置处，所述轴向位置选自由以下项组成的组：从所述内螺纹朝所述孔洞的所述面端的第一位置，以及从所述外螺纹朝所述刀具主体的所述根端的第二位置；所述至少一个止推支承件安置在轴向位置处，所述轴向位置选自由以下项组成的组：所述刀具主体的所述根端，以及从所述内螺纹朝所述孔洞的所述面端形成的肩部；套筒，所述孔洞形成在所述套筒中；凹坑，所述凹坑形成在所述钻头主体中，所述套筒安置在所述凹坑内；钻柱，所述钻柱被耦合到所述钻头，以便所述钻头在所述井筒内旋转；提供套筒；在所述套筒中设置所述孔洞；在所述钻头中提供凹坑；在所述凹坑内安置所述套筒；对所述钻头中的所述孔洞进行定向以便使得所述刀具的所述面端界定倾角；迫使所述刀具在所述孔洞内沿所述第一方向旋转所述倾角，同时所述钻头在所述井筒内旋转；将所述钻头耦合到钻柱；通过所述钻柱来使所述钻头在所述井筒内旋转；在所述刀具的所述面端提供硬化台；由所述外螺纹和所述内螺纹来将所述刀具保持在所述孔洞内；由所述孔洞的所述周向沟槽为所述外螺纹提供间隙来进行自由相对旋转；以及由所述刀具的所述周向沟槽为所述内螺纹提供间隙来进行自由相对旋转。

本公开的摘要仅是用于使美国专利商标局和普通大众能够通过粗略阅读来快速确定技术公开的本质和要点，并且它仅代表一个或多个实施方案。

虽然已详细示出了各种实施方案，但是本公开不限于所示实施方案。本领域的技术人员可以想出以上实施方案的修改和调整。这样的修改和调整在本公开的精神和范围内。

Claims (19)

1.一种用于在土质地层中钻挖井筒的钻头的刀具，所述刀具包括：

大体上圆柱形的主体，所述大体上圆柱形的主体界定在面端与根端之间延伸的轴；

硬化台，所述硬化台安置在所述面端处；

外螺纹，所述外螺纹是沿所述轴形成；

周向沟槽，所述周向沟槽是沿所述轴在所述面端与所述外螺纹之间形成；

套筒，所述套筒中形成有大体上圆柱形的孔洞，所述套筒具有内表面、面端和根端；

内螺纹，所述内螺纹是沿所述孔洞形成并且其尺寸经过设定以便与所述外螺纹相配合；以及

周向沟槽，所述周向沟槽沿所述内表面在所述套筒的所述根端与所述内螺纹之间形成，所述套筒的所述周向沟槽的特征在于直径大于所述外螺纹的大径。

2.如权利要求1所述的刀具，其还包括：

至少一个径向支承表面，所述至少一个径向支承表面沿所述轴在轴向位置处周向形成，所述轴向位置选自由以下项组成的组：介于所述面端与所述周向沟槽之间的第一位置，以及介于所述根端与所述外螺纹之间的第二位置。

3.如权利要求1所述的刀具，其还包括：

至少一个止推支承表面，所述至少一个止推支承表面形成在所述主体上的某个位置处，所述位置选自由以下项组成的组：所述根端，以及沿所述轴形成在所述面端与所述周向沟槽之间的肩部。

4.如权利要求1所述的刀具，其中：

所述套筒的所述周向沟槽的特征在于轴向长度大于所述外螺纹的轴向长度。

5.如权利要求1所述的刀具，其中：

所述主体的所述周向沟槽的特征在于直径小于所述内螺纹的小径。

6.如权利要求1所述的刀具，其中：

所述主体的所述周向沟槽的特征在于轴向长度大于所述内螺纹的轴向长度。

7.如权利要求1所述的刀具，其还包括：

至少一个径向支承表面，所述至少一个径向支承表面沿所述套筒的所述内表面在轴向位置处周向形成，所述轴向位置选自由以下项组成的组：介于所述套筒的所述根端与所述套筒的所述周向沟槽之间的第一位置，以及介于所述套筒的所述面端与所述内螺纹之间的第二位置。

8.如权利要求1所述的刀具，其还包括：

至少一个止推支承表面，所述至少一个止推支承表面形成在所述套筒上的某个位置处，所述位置选自由以下项组成的组：所述根端，以及从所述内螺纹朝所述面端形成在所述套筒上的肩部。

9.一种用于在土质地层中钻挖井筒的钻井系统，所述钻井系统包括：

钻头，所述钻头具有钻头主体；

孔洞，所述孔洞形成在所述钻头主体内，所述孔洞具有大体上圆柱形的内表面、从所述钻头主体面向外的面端、根端、沿所述内表面形成的内螺纹，以及沿所述内表面在所述孔洞的所述根端与所述内螺纹之间形成的周向沟槽；

刀具主体，所述刀具主体被旋转地接纳在所述孔洞内，所述刀具主体具有大体上圆柱形的轴、面端、根端、沿所述轴形成的外螺纹、以及沿所述轴在所述面端与所述外螺纹之间形成的周向沟槽；以及

硬化台，所述硬化台安置在所述刀具主体的所述面端处，

其中：所述外螺纹的尺寸经过设定以便与所述内螺纹相配合；所述孔洞的所述周向沟槽的特征在于直径大于所述外螺纹的大径；以及所述刀具主体的所述周向沟槽的特征在于直径小于所述内螺纹的小径。

10.如权利要求9所述的钻井系统，其中：

所述孔洞的所述周向沟槽的特征在于轴向长度大于所述外螺纹的轴向长度；以及

所述刀具主体的所述周向沟槽的特征在于轴向长度大于所述内螺纹的轴向长度。

11.如权利要求9所述的钻井系统，其还包括：

至少一个径向支承件，所述至少一个径向支承件在所述孔洞与所述刀具主体之间形成；以及

至少一个止推支承件，所述至少一个止推支承件在所述孔洞与所述刀具主体之间形成。

12.如权利要求11所述的钻井系统，其中：

所述至少一个径向支承件安置在轴向位置处，所述轴向位置选自由以下项组成的组：从所述内螺纹朝所述孔洞的所述面端的第一位置，以及从所述外螺纹朝所述刀具主体的所述根端的第二位置；以及

所述至少一个止推支承件安置在轴向位置处，所述轴向位置选自由以下项组成的组：所述刀具主体的所述根端、以及从所述内螺纹朝所述孔洞的所述面端形成的肩部。

13.如权利要求9所述的钻井系统，其还包括：

套筒，所述孔洞形成在所述套筒中；以及

凹坑，所述凹坑形成在所述钻头主体中，所述套筒安置在所述凹坑内。

14.如权利要求9所述的钻井系统，其还包括：

钻柱，所述钻柱被耦合到所述钻头，以便所述钻头在所述井筒内旋转。

15.一种用于在土质地层中钻挖井筒的方法，所述方法包括：

提供钻头；

在所述钻头中设置孔洞，所述孔洞具有大体上圆柱形的内表面、从所述钻头面向外的面端、根端、沿所述内表面形成的内螺纹，以及沿所述内表面在所述孔洞的所述根端与所述内螺纹之间形成的周向沟槽；

提供刀具，所述刀具具有大体上圆柱形的轴、面端、根端、沿所述轴形成的外螺纹、以及沿所述轴在所述刀具的所述面端与所述外螺纹之间形成的周向沟槽；

将所述刀具的所述根端定位到所述孔洞的所述面端中；

将所述外螺纹接合到所述内螺纹中；

通过使所述刀具相对于所述孔洞沿第一方向旋转以使得所述外螺纹前进越过所述内螺纹进入所述孔洞的所述周向沟槽中，而使所述刀具旋转地捕获在所述孔洞内；以及

使所述钻头在所述井筒内旋转，其中所述刀具接合所述土质地层以使所述刀具响应于所述钻头的旋转在所述孔洞内旋转。

16.如权利要求15所述的方法，其还包括：

提供套筒；

在所述套筒中形成所述孔洞；

在所述钻头中设置凹坑；以及

在所述凹坑内安置所述套筒。

17.如权利要求15所述的方法，其还包括：

对所述钻头中的所述孔洞进行定向以便使得所述刀具的所述面端界定倾角；以及

迫使所述刀具在所述孔洞内沿所述第一方向旋转所述倾角，同时所述钻头在所述井筒内旋转。

18.如权利要求15所述的方法，其还包括：

将所述钻头耦合到钻柱；以及

通过所述钻柱来使所述钻头在所述井筒内旋转。

19.如权利要求15所述的方法，其还包括：

由所述外螺纹和所述内螺纹来将所述刀具保持在所述孔洞内；

由所述孔洞的所述周向沟槽为所述外螺纹提供间隙来进行自由相对旋转；以及

由所述刀具的所述周向沟槽为所述内螺纹提供间隙来进行自由相对旋转。