CN107429539B - 被配置成减轻金刚石台故障的切割元件、包括这种切割元件的钻地工具以及相关方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种切割元件，所述切割元件被配置成减轻其前切割面上的剥落。所述切割元件包括：金刚石台，所述金刚石台具有限定在其上的所述前切割面；以及至少一个凹部，所述至少一个凹部限定在所述金刚石台的所述前切割面上。所述至少一个凹部的宽度在25.0μm到650μm的范围内，且其深度在25.0μm到600μm的范围内。本发明还提供形成切割元件的方法，所述切割元件被配置成减轻其前切割面上的剥落。所述方法包括在金刚石台的前切割面上形成至少一个凹部，所述至少一个凹部的宽度在25.0μm到650μm的范围内，且其深度在25.0μm到600μm的范围内。本发明还提供使用切割元件的方法，所述切割元件被配置成减轻其前切割面上的剥落。
Description
优先权主张
本申请要求于2015年3月12日提交的美国临时专利申请序列号14/656,036“Cutting Elements Configured to Mitigate Diamond Table Failure，Earth-BoringTools Including Such Cutting Elements，and Related Methods”的提交日的权益。
技术领域
本公开的实施例涉及钻地工具、包括用于这种钻地工具的金刚石台的切割元件以及相关方法。
发明背景
出于各种目的在地下地层中形成井孔，包括例如从地下地层中提取石油和天然气以及从地下地层中提取地热。可以使用例如钻地旋转钻头的钻头在地下地层中形成井孔。不同类型的钻地旋转钻头在本领域中是已知的，包括例如固定切割器钻头(其在本领域中常常被称为“刮刀”钻头)、滚刀钻头(其在本领域中常常被称为“凿岩”钻头)、孕镶金刚石钻头和混合钻头(其可以包括例如固定切割器和滚刀两者)。钻头旋转并前进到地下地层中。当钻头旋转时，切割器或其研磨结构切割、粉碎、剪切和/或研磨掉地层材料以形成井孔。由钻头钻出的井孔的直径可以由设置在钻头的最大外径处的切割结构限定。
钻头直接或间接地耦接到本领域中所谓的“钻柱”的一端，钻柱包括一系列端到端连接的细长管状段，从地层的表面延伸到井孔中。常常，包括钻头的各种工具与部件可以在被钻井孔的底部处的钻柱远端处耦接在一起。工具与部件的此组件在本领域中被称为“井底钻具组件”(BHA)。
可以通过使钻柱从地层的表面旋转而使钻头在井孔内旋转，或可以通过将钻头耦接到井下马达来使钻头旋转，所述井下马达也耦接到钻柱且靠近井孔底部而设置。井下马达可以包括例如具有安装有钻头的轴的液压姆瓦诺(Moineau)型马达，通过泵送流体(例如钻井泥浆或流体)从地层表面向下穿过钻柱中心、液压马达，从钻头的喷嘴流出，然后穿过在钻柱外表面与井孔内的地层暴露表面之间的环形空间返回到地层表面，可以使液压姆瓦诺型马达旋转。
例如在固定切割器和混合旋转钻头以及其它钻削工具中使用的常规多晶金刚石复合(PDC)切割结构中的裂片和裂纹在用这种切割结构进行钻削时是常见的问题。这种切割结构的PDC台中的剥落可能会大大降低钻头和其它钻削工具的有效性，且常常使PDC台不能使用，使得包括PDC台的切割结构必须被完全更换，然后才能在另一次钻削操作中使用钻头或其它钻削工具。
公开内容
本发明内容既不识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不以任何方式限制所要求保护的主题的范围。
本公开的一些实施例包括切割元件。所述切割元件可以包括：具有前切割面的金刚石台，所述切割面具有外周边缘：以及至少一个凹部，所述至少一个凹部限定在所述金刚石台的所述前切割面上。所述至少一个凹部可以包括侧壁，所述侧壁与所述金刚石台的所述前切割面相交且延伸到所述金刚石台内的底壁，且其中所述至少一个凹部的侧壁与所述金刚石台的所述前切割面的最靠近所述前切割面的所述外周边缘的交点位于距所述金刚石台的所述前切割面的所述外周边缘达0.5mm到4.0mm的距离处，且其中所述至少一个凹部的宽度在25.0μm到650μm的范围内，且其深度在25.0μm到600μm的范围内。
本公开的一些实施例包括钻地工具，所述钻地工具包括钻头主体和紧固到所述钻头主体的至少一个切割元件。所述切割元件可以包括：具有前切割面的金刚石台，所述切割面具有外周边缘；以及至少一个凹部，所述至少一个凹部限定在所述金刚石台的所述前切割面上。所述至少一个凹部可以包括侧壁，所述侧壁与所述金刚石台的所述前切割面相交且延伸到所述金刚石台内的底壁，且其中所述至少一个凹部的侧壁与所述金刚石台的所述前切割面的最靠近所述前切割面的所述外周边缘的交点位于距所述金刚石台的所述前切割面的所述外周边缘达0.5mm到4.0mm的距离处，且其中所述至少一个凹部的宽度在25.0μm到650μm的范围内，且其深度在25.0μm到600μm的范围内。
本发明的一些实施例包括一种重新使用被配置成减轻剥落的切割元件的方法。所述方法可以包括：将包括金刚石台且所述金刚石台具有限定在其前切割面上的至少一个深度为25.0μm到600μm且宽度为25.0μm到650μm的凹部的切割元件插入到钻地工具的凹穴中。接着，在用钻头执行钻削操作之后且在所述切割元件的所述金刚石台中发生初始剥落之后，可以使所述切割元件绕其纵向轴线在所述凹穴内旋转，以呈现所述前切割面的未剥落区域以供钻削；以及可以用所述钻头中的所述切割元件执行另一钻削操作。
图式简单说明
虽然本说明书以特别指出且清楚地要求保护本公开的实施例的相关内容的权利要求书为结束，但是可以从以下参考附图提供的对本公开的实例实施例的描述中更容易地确定本公开的各种特征和优点。
图1是根据本公开的实施例的具有携带切割元件的刀片的钻地钻头的透视图；
图2是根据本公开的实施例的切割元件的透视图，所述切割元件包括其上限定有凹部的前切割面；
图3是图2的切割元件的金刚石台的局部截面侧视图；
图4A和4B是根据本公开的其它实施例的切割元件的金刚石台的局部截面侧视图；
图5是图2的切割元件的透视图；
图6A到6E是根据本公开的其它实施例的具有限定在其上的凹部的金刚石台的前切割面的俯视图；以及
图7A到7F是根据本公开的其它实施例的具有限定在其横向侧表面上的凹部的切割元件的金刚石台的透视图；
具体实施方式
本文呈现的图示并不是任何特定钻地工具、钻头、切割元件或这种工具或钻头的部件的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施例的理想化表示。
本公开的实施例可以包括具有限定在其多晶金刚石复合(PDC)台中的凹部的切割元件，所述切割元件被配置成减轻在这种金刚石台中的前切割面和横向侧表面(例如，圆桶面)中的剥落和破裂。为了方便起见，在本文中使用时，术语“金刚石台”意指且包括多晶金刚石台，其包括在高压、高温(HTHP)工艺中形成的互相键连的金刚石晶粒，如本领域技术人员所已知的。在本文中使用时，术语“裂片”意指切割元件的金刚石台的片段(例如，碎屑、碎片、小片等)，所述片段大致上二维(例如，小于60μm厚)，且已经由于金刚石台中的裂缝而脱离金刚石台，所述裂缝至少基本上平行于切割元件的金刚石台的前切割表面而发生，使得所述裂片可以包括金刚石台的切割表面的至少一部分。然而，应了解，在一些情况下，“裂片”可以达到1mm厚。因此，在本文中使用时，术语“剥落”意指裂片脱离金刚石台。一些实施例包括限定在切割元件的金刚石台的前切割面中的多个凹部。一些实施例包括限定在切割元件的金刚石台的横向侧表面中的多个凹部。在一些实施例中，所述凹部有助于通过倾向于使得裂片终止在凹部处而减轻靠近金刚石台的前切割面和/或横向侧表面的金刚石台中的剥落。在一些实施例中，凹部有助于通过抑制穿过金刚石台的前切割面和横向侧表面的表面波蔓延来减轻金刚石台的前切割面和横向侧表面中的剥落。在一些实施例中，凹部可以充分地减轻剥落，使得在金刚石台中靠近前切割面或横向侧表面出现初始裂片之后，切割元件可以旋转(即“自旋”)且在钻削操作中重新使用。
在本文中使用时，使用例如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“外”、“内”等任何关系术语是为了清楚和便于理解本公开和附图，且并不意味着或依赖于任何特定的偏好、定向或次序，除非上下文另有清楚指示。例如，这些术语可以指设备的元件相对于设备可以在其上设置和操作的表面(例如，如图所示)的定向。
在本文中使用时，术语“钻地工具”意指且包括用于移除地层材料并借助于移除地层材料形成或扩大穿过一个或多个地下地层的孔(例如井孔)的任何工具。钻地工具包括例如旋转钻头(例如，固定切割器或“刮刀”钻头以及滚轮牙轮或“凿岩”钻头)、包括固定切割器和滚轮元件的混合钻头、取芯钻头、冲击钻头、双心钻头、扩眼器(包括可膨胀扩眼器和固定翼扩眼器)，以及其它所谓的“开孔”工具，等。
在本文中使用时，术语“切割元件”意指且包括在使用钻地工具形成或扩大地层中的孔时用以切割或以其它方式分解地层材料的钻地工具的任何元件。
图1图示本公开的钻地工具的实施例。图1的钻地工具是具有钻头主体102的固定切割器旋转钻头100，所述固定切割器旋转钻头包括从钻头主体102向外突出且通过流体流道106彼此分离的多个刀片104。流体流道106的沿着径向侧面(钻头100的“保径(gage)”区域)延伸的部分在本领域中通常被称为“排屑槽”。钻头主体102进一步包括大致圆柱形的内部流体增压室，以及延伸穿过钻头主体102到达钻头主体102的外表面的流体通道(不可见)。喷嘴108可以紧固在靠近钻头主体102的外表面的流体通道内，用于在钻削期间控制钻头100的水力学特性。多个切割元件110安装到每个刀片104上。
在钻削操作期间，钻头100可以耦接到钻柱(未显示)。当钻头100在井孔内旋转时，可以将钻井流体沿着钻柱向下泵送，使其穿过钻头100的钻头主体102内的内部流体增压室和流体通道，且穿过喷嘴108从钻头100出来。钻井流体可以携带由钻头100的切割元件110产生的地层切屑通过流体流道106、绕着钻头100并且通过钻柱外部且处于井孔内的环形空间沿井孔向上返回。
图2是图1的钻头100的切割元件110的透视图。切割元件110可以包括切割元件基体202和一定体积的超研磨材料，例如金刚石台204。金刚石台204可以包括前切割面206、横向侧表面208和限定在前切割面206中的至少一个凹部210(例如，中断、凹槽、雕刻、通路等)。金刚石台204可以设置在切割元件基体202上，且界面209可以限定在切割元件基体202与金刚石台204之间。前切割面206是金刚石台204的位于金刚石台204的与切割元件基体202和金刚石台204之间的界面209相对的一侧上的表面。在一些实施例中，横向侧表面208可以具有大致圆柱形形状，且可以从金刚石台204的前切割面206的外周边缘211(例如，切割边缘)延伸到切割元件基体202与金刚石台204之间的界面209的外周边缘。视情况，金刚石台204可以在前切割面206与横向侧表面208的交点处具有斜切边缘212。图2中所示的金刚石台204的斜切边缘212具有单个斜切表面214，但斜切边缘212可以具有额外斜切表面，且这样的斜切表面可以如图所示按与斜切表面214的斜切角度不同的斜切角度定向，如在本领域中所知。在一些实施例中，切割元件基体202可以具有大致圆柱形形状。如上所述，金刚石台204可以包括PDC形式的多晶金刚石(PCD)材料。
切割元件基体202可以由相对硬且耐磨损的材料形成。例如，切割元件基板202可以由陶瓷-金属复合材料(通常被称为“金属陶瓷”材料)形成且包括陶瓷-金属复合材料。切割元件基体202可以包括硬质合金材料，例如硬质钨合金材料，其中碳化钨颗粒在金属粘合剂材料中胶合在一起。金属粘合剂材料可以包括例如钴、镍、铁或其合金以及混合物。在一些情况下，切割元件基体202可以包括两个或更多个片，一个片直接支撑金刚石台204，且一个或多个额外片在基体的直接支撑金刚石台204的侧上接合到所述片。在任何情况下，切割元件110可以通过其基体202紧固在刀片104上的凹穴中，如图1所示，例如通过钎焊。
在一些实施例中，限定在金刚石台204的前切割面206中的至少一个凹部210可以位于金刚石台204的外周边缘211附近。在一些实施例中，至少一个凹部210可以包括限定在金刚石台204的前切割面206中的多个凹部210。如图2中所示，在一些实施例中，至少一个凹部210可以按例如多个同心圆的图案定向。至少一个凹部210在金刚石台204的前切割面206中的定向和放置将在下面参照图5和6A到6E进一步详细论述。
图3是图2的切割元件110的金刚石台204的局部截面侧视图。为了更好地示出至少一个凹部210的尺寸、形状和定向，夸大了至少一个凹部210的尺寸。如图3中所示，至少一个凹部210可以包括相对的侧壁302和底壁304。此外，至少一个凹部210可以具有深度D和宽度W。在仅具有一个凹部210的实施例中，当沿着延伸穿过切割元件110的中心轴线且跨越金刚石台204的前切割面206的轴线径向测量时，凹部210径向最外侧壁302与前切割面206的交点可以位于距金刚石台204的前切割面206的外周边缘211一定距离A处。在具有多于一个凹部210的实施例中，当沿着延伸穿过切割元件110的中心轴线且跨越金刚石台204的前切割面206的轴线径向测量时，径向最外凹部306的径向最外侧壁302的交点可以位于距金刚石台204的前切割面206的外周边缘211一定距离A处。在一些实施例中，距离A可以在0.5mm到4.0mm的范围内。在其它实施例中，距离A可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离A可以在0.5mm到1.5mm的范围内。例如，在一些实施例中，距离A可以在1.0mm到1.5mm的范围内。
在一些实施例中，距离A可以是切割元件110的直径的一定百分比。例如，在一些实施例中，距离A可以在切割元件110的直径的4.0％到42.0％的范围内。例如，在一些实施例中，距离A可以在切割元件110的直径的4.0％到13.0％的范围内。在其它实施例中，A可以在切割元件110的直径的12.0％到41％的范围内。在一些实施例中，切割元件110的直径可以在8mm到25mm的范围内。
凹部210的深度D可以是从金刚石台204的前切割面206延伸到至少一个凹部210的底壁304的长度的测量。在一些实施例中，至少一个凹部210的深度D可以在25.0μm到600μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的深度D可以在25.0μm到300μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的深度D可以在25.0μm到200μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的深度D可以在25.0μm到150μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的深度D可以在25.0μm到100μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的深度D可以在25.0μm到50μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的深度D可以在75.0μm到150μm的范围内。
在一些实施例中，金刚石台204可以含有用于以如上所述的HPHT工艺形成金刚石台的金属催化剂。在此种实施例中，金属催化剂可以从金刚石台204的一部分(例如在前切割面206的后面，金刚石台204的横向侧表面208的内侧或两者)基本上移除。在一些实施例中，至少一个凹部210可以延伸穿过已移除催化剂的金刚石台204的整个深度，而在其它实施例中，至少一个凹部可以含在基本上无催化剂的多晶金刚石的深度内。在其它实施例中，金属催化剂可以不从金刚石台204的一部分基本上去除，且至少一个凹部210可以限定在含有金属催化剂的金刚石台204的一部分中。在金属催化剂尚未从金刚石台204的一部分基本上移除的实施例中，金刚石台204可以被冷却，而至少一个凹部210形成在金刚石台204的前切割面206中。在一些实施例中，前切割面206可以用散热器来冷却。
宽度W可以是至少一个凹部210的第一侧壁302与第二相对侧壁302之间的长度的测量。在一些实施例中，至少一个凹部210的宽度W可以在25.0μm到650μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的宽度W可以在25.0μm到300μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的宽度W可以在250μm到200μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的宽度W可以在25.0μm至150μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的宽度W可以在25.0μm到100μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的宽度W可以在25.0μm到50μm的范围内。在其它实施例中，至少一个凹部210的宽度W可以在100.0μm到200μm的范围内。如本领域技术人员将理解的，在具有多于一个凹部210的实施例中，凹部210可以相对于彼此具有不同的宽度和深度。另外，尽管凹部210被示为具有在尖锐拐角处连接的线性壁与底板，但本领域技术人员将理解，表面之间的这种线性和尖锐的限定可能不一定存在，且在本文中是为了清晰的解释而使用。
在具有多于一个凹部210的实施例中，如图3所示，相邻凹部210的相邻侧壁302与金刚石台204的前切割面206的交点之间的距离可以是一定距离B。在一些实施例中，距离B可以在0.5mm到4.0mm的范围内。在其它实施例中，距离B可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离B可以在0.5mm到1.0mm的范围内。
在一些实施例中，可以是距离A、凹部210的宽度W与凹部210之间的任何距离B的总和的总距离C可以小于7.0mm。在其它实施例中，总距离C可以小于5.5mm。在其它实施例中，总距离C可以小于4.0mm。在其它实施例中，总距离C可以小于3.5mm。在一些实施例中，总距离C可以是切割元件110的直径的一定百分比。例如，在一些实施例中，距离C可以在切割元件110的直径的12.0％到44.0％的范围内。例如，在一些实施例中，距离C可以在切割元件110的直径的12.0％到24.0％的范围内。在其它实施例中，C可以在切割元件110的直径的38.0％到44.0％的范围内。
如图3中所示，至少一个凹部210的侧壁302的表面可以至少大致垂直于金刚石台204的前切割面206。此外，至少一个凹部210的底壁304可以至少大致平坦，且其表面可以至少大致平行于金刚石台204的前切割面206。此外，尽管至少一个凹部210的侧壁302和底壁304在本文中被描述为具有大致平坦的表面，但应了解，至少一个凹部210的侧壁302和底壁304可以具有弯曲的、圆形的、倾斜的、不平坦的和/或不规则的表面。在一些实施例中，至少一个凹部210的宽度W可以在至少一个凹部210的整个深度D内至少基本均一。在其它实施例中，至少一个凹部210的宽度W可以随着至少一个凹部210的深度D增大而减小。例如，凹部210的底壁304的宽度可以小于金刚石台204的前切割面206处的至少一个凹部210的宽度W。在一些实施例中，底壁304与侧壁302的交点可以是圆形的，以减小围绕至少一个凹部210的应力集中。然而，应理解，在一些实施例中，至少一个凹部210的底壁304与侧壁302的交点可以是尖锐的/或不规则的。
在使用切割元件110的钻削操作期间，金刚石台204的前切割面206中的至少一个凹部210可以被配置成减轻切割元件110的金刚石台204中的浅层裂片蔓延。在本文中使用时，术语“浅层裂片”是指由在距切割元件110的金刚石台204的前切割面206约1.0μm到60.0μm的距离处与金刚石台204的前切割面206至少基本平行而出现的裂缝形成的裂片。
在一些实施例中，至少一个凹部210可以通过倾向于使裂片终止在至少一个凹部210处来减轻切割元件110的金刚石台204中的浅层裂片蔓延。换句话说，至少一个凹部210可能在金刚石台204中产生材料阻挡层空隙，使得当金刚石台204中的裂缝到达至少一个凹部210时，至少一个凹部210可以停止裂缝的蔓延，且任何所得裂片可能会在至少一个凹部210处脱离金刚石台204。因此，在切割元件110冲击地球地层时的钻削操作中，至少一个凹部210可能导致金刚石台204中的至少一些所得裂缝(例如，断裂、裂纹、碎屑等)在至少一个凹部210处停止蔓延。结果，当至少一个凹部210限定在金刚石台204的前切割面206的外周边缘211附近时，至少一个凹部210可以有助于将浅层裂片限制在出现于金刚石台204中至少基本上仅靠近前切割面206的外周边缘211处，而不是在金刚石台204中从前切割面206的外周边缘211径向向内的位置处。如下文进一步详细论述，这可能导致切割元件110在钻削操作期间在最初裂片之后更适合重新使用。
在一些实施例中，至少一个凹部210可以通过抑制(例如，扰乱、停止、最小化、减轻等)表面波(例如，瑞利波(Rayleigh wave))传播穿过金刚石台204且跨越切割元件110的金刚石台204的前切割面206来减轻浅层裂片在切割元件110的金刚石台204中的蔓延。作为穿过固体材料行进的一种声波的表面波可以通过对固体材料的局部冲击而产生，且可能导致材料故障(例如，裂片)。结果，通过抑制表面波传播，至少一个凹部210可以减轻切割元件110的金刚石台204中的浅层剥落。此外，因为表面波通过固体材料行进，因此通过在固体材料中的几何结构中具有断点，可以抑制至少一些表面波。本发明人执行的测试已表明，深度为50.0μm到100.0μm的凹部210可以显著抑制表面波传播。然而，测试还表明，降低表面波传播的效果在凹部210的深度增大超出约100.0μm时不会以相同的速率继续增大。
在一些实施例中，至少一个凹部210可以充分减轻浅层剥落，使得在钻削操作期间，在金刚石台204中出现的初始裂片可能仅限于金刚石台204的前切割面206的一部分。例如，在一些实施例中，至少一个凹部210可以减轻浅层剥落，使得金刚石台204中的初始裂片仅从前切割面206的外周边缘211径向向内延伸小于6.5mm的距离。在其它实施例中，至少一个凹部210可以减轻浅层剥落，使得金刚石台204中的初始裂片仅从前切割面206的外周边缘211径向向内延伸小于3.0mm的距离。在其它实施例中，至少一个凹部210可以减轻浅层剥落，使得金刚石台204中的初始裂片仅从前切割面206的外周边缘211径向向内延伸小于2.0mm的距离。在其它实施例中，至少一个凹部210可以减轻浅层剥落，使得金刚石台204中的初始裂片仅从前切割面206的外周边缘211径向向内延伸小于1.5mm的距离。在其它实施例中，至少一个凹部210可以减轻浅层剥落，使得金刚石台204中的初始裂片仅从前切割面206的外周边缘211径向向内延伸小于1.1mm的距离。结果，通过在切割元件110的金刚石台204的前切割面206中限定至少一个凹部210，可以增大切割元件110的寿命(即，切割元件110在使用期间保持足够有效的时间量)。
通过限制切割元件110的金刚石台204的前切割面206上的初始裂片，使得初始裂片从前切割面206的外周边缘211径向向内延伸小于如本文所述的一定距离，切割元件110可以被重新使用。因此，限制切割元件110的金刚石台204的前切割面206上的初始裂片，使得初始裂片仅从前切割面206的外周边缘211径向向内延伸一定距离可以大大提高切割元件110的可再利用性，这可以导致用户的显著成本节省和利润率增加。
例如，一起参考图1和3，在钻削操作期间，在金刚石台204的前切割面206中已出现初始裂片之后，可以停止钻削操作，且可以使切割元件110围绕其纵向轴线在钻头100中的刀片104的切割元件凹穴内旋转(即“自旋””)。在一些实施例中，可以通过利用热以及使切割元件110在切割元件凹穴内旋转而断开切割元件110与刀片104的凹穴之间的钎焊接合来使切割元件110在刀片104的切割元件凹穴内旋转，以呈现出金刚石台204的未剥落部分用于与地层接触。在此种定向上，使切割元件110再次与刀片104的切割元件凹穴接合，且切割元件110可以继续用于另一钻削操作。因此，可以重新使用切割元件110，使得可以避免在每次在切割元件110的金刚石台204中出现初始裂片时更换整个切割元件110。
在一些实施例中，至少一个凹部210可以通过激光烧蚀而形成在切割元件110的金刚石台204的前切割面206中。例如，可以通过用激光束照射金刚石台204来从金刚石台204的前切割面206移除材料。在一些实施例中，材料可以被激光束加热直到材料蒸发、升华或以其它方式从金刚石台204移除。虽然至少一个凹部210在本文中被描述为通过激光烧蚀而形成，但应了解，至少一个凹部210可以通过任何数目种方法形成，例如钻削、切割、铣削、化学蚀刻、放电加工(EDM)等。
在一些实施例中，在形成至少一个凹部210之后，至少一个凹部210可以填充与金刚石台204的材料不同的材料。例如，在一些实施例中，至少一个凹部210可以在形成至少一个凹部210之后填充碳化硅。
图4A和4B是根据本公开的其它实施例的切割元件110的金刚石台204的局部截面侧视图。一起参考图4A和4B，在一些实施例中，至少一个凹部210的侧壁302的表面可以相对于金刚石台204的前切割面206以锐角β定向。至少一个凹部210的侧壁302的表面可以相对于前切割面206以锐角定向，以便于引导裂缝相对于金刚石台204的前切割面206在特定方向上蔓延。例如，至少一个凹部210的侧壁302的表面可以相对于前切割面206以锐角β定向，使得当在金刚石台204内出现裂缝时，裂缝更可能朝向金刚石台204的横向侧表面208或中心轴线蔓延，这取决于至少一个凹部210的侧壁302的表面的定向。在一些实施例中，至少一个凹部210的侧壁302的表面可以相对于前切割面206以锐角β定向，使得当前切割面206发生故障时，裂缝蔓延，使得金刚石台204在发生故障之后自我磨削。
在具有多于一个凹部210的实施例中，第一凹部210的侧壁302的表面可以至少大致垂直于前切割面206而定向，且第二凹部210的侧壁302的表面可以相对于前切割面206以锐角β定向。在其它实施例中，第一凹部210和第二凹部210两者的侧壁302的表面都可以相对于前切割面206以锐角β定向。
图5是图2的切割元件110的透视图，其在其金刚石台204的前切割面206中具有多个凹部210。如图3所示，金刚石台204的前切割面206中的多个凹部210可以形成与由金刚石台204的外周边缘211限定的外周圆508同心的多个同心圆502。在一些实施例中，同心圆502可以被分段。换句话说，每个同心圆502可以不是连续的，而可以由定向成圆形形状的多个个别凹部210限定。形成每个同心圆502的至少一个凹部210可以被分段，以便减轻切割元件110的金刚石台204中的浅层裂片蔓延，同时维持金刚石台204的前切割面206的更多结构完整性。在一些实施例中，同心圆502可以是连续的。换句话说，每个同心圆502可以是单个连续凹部210。
在一些实施例中，当沿着延伸穿过切割元件110的中心轴线且跨越金刚石台204的前切割面206的轴线径向测量时，径向最外同心圆502的径向最外侧壁302与金刚石台204的前切割面206的交点可以位于距金刚石台204的前切割面206的外周边缘211的距离X处。在一些实施例中，距离X可以在0.5mm到4.0mm的范围内。在其它实施例中，距离X可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离X可以在0.5mm到1.5mm的范围内。例如，在一些实施例中，距离X可以在1.0mm到1.5mm的范围内。在一些实施例中，距离X可以是切割元件110的直径的一定百分比。例如，在一些实施例中，距离X可以在切割元件110的直径的4.0％到42.0％的范围内。例如，在一些实施例中，距离X可以在切割元件110的直径的4.0％到13.0％的范围内。在其它实施例中，X可以在切割元件110的直径的12.0％到41％的范围内。
在一些实施例中，相邻同心圆502的相邻侧壁302与金刚石台204的前切割面206的交点之间的距离可以是距离E。在一些实施例中，距离E可以在0.5mm到4.0mm的范围内。在其它实施例中，距离E可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离E可以在0.5mm到1.0mm的范围内。
在一些实施例中，从金刚石台204的前切割面206的外周边缘211到径向最内同心圆502的径向最内侧壁的总距离F可以小于7.0mm。在其它实施例中，总距离F可以小于5.5mm。在其它实施例中，总距离F可以小于4.0mm。在其它实施例中，总距离F可以小于3.5mm。
在一些实施例中，总距离F可以是切割元件110的直径的一定百分比。例如，在一些实施例中，距离F可以在切割元件110的直径的12.0％到44.0％的范围内。例如，在一些实施例中，距离F可以在切割元件110的直径的12.0％到24.0％的范围内。在其它实施例中，F可以在切割元件110的直径的38.0％到44.0％的范围内。
在一些实施例中，最外同心圆502可以被分段，且至少一个内同心圆502可以是连续的。在其它实施例中，最外同心圆502可以是连续的，且至少一个内圆可以被分段。本领域技术人员将了解，在一些实施例中，金刚石台204的前切割面206可以仅包括由至少一个凹部210限定的一个圆，且所述仅一个圆可以与由金刚石台204的外周边缘211限定的外周圆508同心。
图6A到6E是根据本公开的其它实施例的切割元件110的金刚石台204的前切割面的顶视图，所述切割元件中具有至少一个凹部210。参考图6A，在一些实施例中，切割元件110的金刚石台204的前切割面206可以包括定向在多个分段式同心圆602中的多个凹部210，所述同心圆与由金刚石台204的前切割面206的外周边缘211限定的外周圆508同心。形成多个分段式同心圆602的多个凹部210中的每个凹部可以具有与形成所述凹部的相应圆的形状对准的纵向长度。在一些实施例中，可以在形成多个分段式同心圆602的多个凹部210的相邻凹部210之间限定额外凹部608。每个额外凹部608具有的纵向长度可以至少基本上垂直于每个额外凹部608定向在其间的相邻凹部210的纵向长度。在一些实施例中，金刚石台204的前切割面206可以进一步包括相对于由多个凹部210形成的分段式同心圆602的径向最内同心圆606。
在一些实施例中，当沿着延伸穿过切割元件110的中心轴线且跨越金刚石台204的前切割面206的轴线径向测量时，多个分段式同心圆602中的径向最外分段式同心圆的径向最外侧壁302与金刚石台204的前切割面206的交点可以位于距金刚石台204的前切割面206的外周边缘211一定距离G处。在一些实施例中，距离G可以在0.5mm到4.0mm的范围内。在其它实施例中，距离G可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离G可以在0.5mm到1.5mm的范围内。例如，在一些实施例中，距离G可以在1.0mm至1.5mm的范围内。
相邻分段式同心圆602的相邻侧壁302与前切割面206的交点之间的距离可以是距离H。在一些实施例中，距离H可以在0.5mm到4.0mm的范围内。在其它实施例中，距离H可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离H可以在0.5mm到1.0mm的范围内。
在一些实施例中，可以是前切割面206的外周边缘211和径向最内同心圆606的径向最内侧壁与前切割面206的交点之间的距离的总距离J可以小于7.0mm。在其它实施例中，总距离J可以小于5.5mm。在其它实施例中，总距离J可以小于4.0mm。在其它实施例中，总距离J可以小于3.5mm。在一些实施例中，总距离J可以是切割元件110的直径的一定百分比。例如，在一些实施例中，距离J可以在切割元件110的直径的12.0％到44.0％的范围内。例如，在一些实施例中，距离J可以在切割元件110的直径的12.0％到24.0％的范围内。在其它实施例中，J可以在切割元件110的直径的38.0％到44.0％的范围内。
参考图6B，在一些实施例中，切割元件110的金刚石台204的前切割面206可以包括多个凹部210，其中多个凹部210中的每个凹部210形成多个圆618中的相应圆。多个圆618可以彼此相邻且大体上靠近金刚石台204的前切割面206的外周边缘211而定向。在一些实施例中，多个圆618的直径可以在大小上不同。例如，在一些实施例中，最接近金刚石台204的前切割面206的外周边缘211的一组圆618可以具有比较不接近前切割面206的外周边缘211的一组圆618更大的直径。在一些实施例中，当沿着延伸穿过切割元件110的中心轴线且跨越金刚石台204的前切割面206的轴线径向测量时，多个圆618可以位于距前切割面206的外周边缘211的一定范围的距离处。例如，在一些实施例中，多个圆618可以位于距前切割面206的外周边缘211的1.0mm到6.5mm的范围内。在一些实施例中，多个圆618可以位于距前切割面206的外周边缘211的1.0mm到4.5mm的范围内。在一些实施例中，多个圆618可以位于距前切割面206的外周边缘211的1.0mm到3.5mm的范围内。
参考图6C，在一些实施例中，切割元件110的金刚石台204的前切割面206可以包括跨越前切割面206以栅格622定向的多个线性凹部620。在一些实施例中，多个线性凹部620可以被分段。在其它实施例中，多个线性凹部620可以是连续的。在一些实施例中，多个线性凹部620中的一些可以被分段，且线性凹部620中的一些可以是连续的。
参考图6D，在一些实施例中，切割元件110的金刚石台204的前切割面206可以包括正弦波形凹部624，所述凹部沿着金刚石台204的前切割面206的靠近金刚石台204的前切割面206的外周边缘211的外周部分632延伸。在一些实施例中，当沿着延伸穿过切割元件110的中心轴线且跨越金刚石台204的前切割面206的轴线径向测量时，正弦波形凹部624的径向最外侧壁302与金刚石台204的前切割面206在正弦波形凹部624的峰顶626处的交点可以距前切割面206的外周边缘211一定距离M。在一些实施例中，距离M可以在0.5mm到4.0mm的范围内。在其它实施例中，距离M可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离M可以在0.5mm到1.5mm的范围内。例如，在一些实施例中，距离M可以在1.0mm到1.5mm的范围内。
在一些实施例中，当沿着延伸穿过切割元件110的中心轴线且跨越金刚石台204的前切割面206的轴线径向测量时，正弦波形凹部624的径向最内侧壁与金刚石台204的前切割面206在正弦波形凹部624的谷底628处的交点可以距前切割面206的外周边缘211一定距离N。在一些实施例中，距离N可以小于7.0mm。在其它实施例中，距离N可以小于5.5mm。在其它实施例中，距离N可以小于4.0mm。在其它实施例中，距离N可以小于3.5mm。
在一些实施例中，切割元件110的金刚石台204的前切割面206可以包括两个或更多个同心的正弦波形凹部624。在一些实施例中，正弦波形凹部624或凹部210可以被分段。在一些实施例中，正弦波形凹部624或凹部210可以是连续的。在具有两个或更多个同心的正弦波形凹部624的一些实施例中，第一正弦波形凹部624可以被分段，且第二正弦波形凹部624可以是连续的。
参考图6E，在一些实施例中，切割元件110的金刚石台204的前切割面206可以包括两个相交的正弦波形凹部624，所述凹部沿着金刚石台204的前切割面206的靠近金刚石台204的前切割面206的外周边缘211的外周部分632延伸。所述两个相交的正弦波形凹部624可以在两个相交的正弦波形凹部624的节点630处相交。在一些实施例中，当沿着延伸穿过切割元件110的中心轴线且跨越金刚石台204的前切割面206的轴线径向测量时，所述两个相交的正弦波形凹部624的径向最外侧壁302与金刚石台204的前切割面206在两个相交的正弦波形凹部624的峰顶626处的交点可以距前切割面206的外周边缘211一定距离P。在一些实施例中，距离P可以在0.5mm到4.0mm的范围内。在其它实施例中，距离P可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离P可以在0.5mm到1.5mm的范围内。例如，在一些实施例中，距离P可以在1.0mm到1.5mm的范围内。
在一些实施例中，当沿着延伸穿过切割元件110的中心轴线且跨越金刚石台204的前切割面206的轴线径向测量时，两个相交的正弦波形凹部624的径向最内侧壁302与金刚石台204的前切割面206在两个相交的正弦波形凹部624的谷底628处的交点可以距前切割面206的外周边缘211一定距离Q。在一些实施例中，距离Q可以小于7.0mm。在其它实施例中，距离Q可以小于5.5mm。在其它实施例中，距离Q可以小于4.0mm。在其它实施例中，距离Q可以小于3.5mm。
尽管本文将至少一个凹部210描述为具有上述形状和定向，但应理解，至少一个凹部210可以包括任何几何形状的凹部。例如，至少一个凹部210可以包括矩形、三角形、椭圆形、弧形、六边形、八边形等形状的至少一个凹部。此外，至少一个凹部210可以包括仅形成矩形、三角形、椭圆形、弧形、六边形、八边形等的一部分的至少一个凹部。
图7A到7F是根据本公开的其它实施例的切割元件110的金刚石台204的透视图。参考图7A，在本公开的一些实施例中，至少一个凹部210可以限定在金刚石台204的横向侧表面208中。在一些实施例中，多个凹部210可以限定在横向侧表面208中。一些实施例中，多个凹部210的纵向长度可以至少基本上彼此平行且与切割元件110的纵向长度平行而定向。换句话说，多个凹部210的纵向长度可以定向为至少基本上垂直于金刚石台204的前切割面206。在一些实施例中，多个凹部210可以沿着金刚石台204的横向侧表面208至少基本均匀地间隔开。在一些实施例中，多个凹部210可以从金刚石台204的前切割面206的外周边缘211延伸到金刚石台204与切割元件基体202之间的界面209。在其它实施例中，多个凹部210可以仅沿着横向侧表面208的一部分延伸，而非从金刚石台204的前切割面的外周边缘211延伸到金刚石台204与切割元件基体202之间的界面209。
在一些实施例中，金刚石台204的横向侧表面208中的至少一个凹部210可以被配置成在钻削操作中使用期间减轻切割元件110的金刚石台204的横向侧表面208中的故障(例如，剥落、裂纹、碎片、断裂等)。在一些实施例中，至少一个凹部210可以通过倾向于导致故障在至少一个凹部210处终止而减轻切割元件110的金刚石台204的横向侧表面208中的裂缝。换句话说，至少一个凹部210可以在金刚石台204中产生材料阻挡层空隙，使得当金刚石台204中的裂缝到达至少一个凹部210时，所述至少一个凹部210可以停止裂缝的蔓延，且任何所得碎屑可以在所述至少一个凹部210处脱离金刚石台204。结果，当横向侧表面208包括彼此平行定向的多个凹部210时，多个凹部210可以帮助限制裂缝在多个凹部210中的相邻凹部210之间的空间内出现在横向侧表面208上，而不会穿过整个金刚石台204蔓延超出相邻凹部210。换句话说，如果横向侧表面208裂开，其中裂缝在两个相邻的凹部210之间开始，那么裂缝可以至少部分地保持在两个相邻的凹部210之间。在一些实施例中，至少一个凹部210可以通过抑制(例如，扰乱、停止、最小化等)表面波在金刚石台204中且跨越切割元件110的金刚石台204的横向侧表面208传播来减轻跨越切割元件110的金刚石台204的横向侧表面208的故障。
在一些实施例中，多个凹部210可以被分段。在其它实施例中，多个凹部210可以是连续的。在其它实施例中，多个凹部210中的一些可以被分段，且多个凹部210中的一些可以是连续的。
一起参考图7B和7C，在本公开的一些实施例中，至少一个线性凹部702可以沿着金刚石台204的横向侧表面208而限定，且至少一个线性凹部702的纵向长度可以至少基本上平行于金刚石台204的前切割面206。换句话说，至少一个线性凹部702的纵向长度可以平行于由金刚石台204的前切割面206的外周边缘211限定的外周圆508。在一些实施例中，当从前切割面206轴向测量时，至少一个线性凹部702的轴向最上侧壁(当从图7B和7C中描绘的透视图观看时，相对于金刚石台204可以放置在上面的表面)与横向侧表面208的交点可以位于距前切割面206一定距离R处。在一些实施例中，距离R可以在0.2mm到4.5mm的范围内。在其它实施例中，距离R可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离R可以在0.5mm到1.5mm的范围内。例如，在一些实施例中，距离R可以在1.0mm到1.5mm的范围内。
结果，当至少一个线性凹部702被限定在金刚石台204的横向侧表面208上靠近金刚石台204的前切割面206处时，所述至少一个线性凹部702可以帮助限制故障在横向侧表面208上至少基本上仅在前切割面206附近出现。换句话说，至少一个线性凹部702可以帮助使裂缝不会从前切割面206蔓延到轴向超出横向侧表面208上的至少一个线性凹部702的位置。在一些实施例中，至少一个线性凹部702可以是连续的，如图7C中所示。在其它实施例中，至少一个线性凹部702可以被分段，如图7B中所示。在一些实施例中，横向侧表面208可以包括多个平行线性凹部702，如图7B中所示。
一起参考图7D和7E，在本公开的一些实施例中，金刚石台204的横向侧表面208可以包括正弦波形凹部724。在一些实施例中，当从前切割面206轴向测量时，正弦波形凹部724的轴向最上侧壁(当从图7D和7E所描绘的透视图观看时，相对于金刚石台204可以放置在上面的表面)与横向侧表面208在正弦波形凹部724的峰顶726处的交点可以位于距前切割面206一定距离S处。在一些实施例中，距离S可以在0.2mm到4.5mm的范围内。在其它实施例中，距离S可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离S可以在0.5mm到1.5mm的范围内。例如，在一些实施例中，距离S可以在1.0mm到1.5mm的范围内。
在一些实施例中，当从前切割面206轴向测量时，正弦波形凹部724的轴向最低侧壁(当从图7D和7E中所描绘的透视图观看时，相对于金刚石台204可以放置在上面的表面)与横向侧表面208在正弦波形凹部724的谷底728处的交点可以距前切割面206一定距离T处。在一些实施例中，距离T可以小于7.5mm。在其它实施例中，距离T可以小于5.5mm。在其它实施例中，距离T可以小于4.0mm。在其它实施例中，距离T可以小于3.5mm。
参考图7F，在本公开的一些实施例中，金刚石台204的横向侧表面208可以包括以线性方式彼此相邻定向的多个弧形凹部730。在一些实施例中，当从前切割面206轴向测量时，弧形凹部730的最上部分的轴向最上侧壁302(当从图7F所描绘的透视图观看时，相对于金刚石台204可以放置在上面的表面)与横向侧表面208的交点可以位于距前切割面206一定距离U处。在一些实施例中，距离U可以在0.2mm到4.5mm的范围内。在其它实施例中，距离U可以在0.5mm到2.0mm的范围内。在其它实施例中，距离U可以在0.5mm到1.5mm的范围内。例如，在一些实施例中，距离U可以在1.0mm到1.5mm的范围内。在一些实施例中，多个弧形凹部730可以包括多个局部弧形凹部。
一起参考图5和7A到7F，在一些实施例中，至少一个凹部210可以限定在金刚石台204的前切割面206和金刚石台204的横向侧表面208两者中。
再次参考图1和2，在一些实施例中，至少一个凹部210可以限定在抛光切割器元件的金刚石台204的前切割面206中。在本文中使用时，当用来描述一定体积的超研磨材料的表面或切割元件110的基体的状况时，术语“抛光”意指经抛光元件具有小于约10μin(约0.254μm)均方根(RMS)的表面粗糙度。较之于非抛光表面，表面波可以更大强度传播通过经抛光表面。因此，在经抛光金刚石台204的前切割面206中限定至少一个凹部210可以有助于减轻经抛光金刚石台204的前切割面206中的浅层剥落。
在一些实施例中，至少一个凹部210可以限定在金刚石台204的斜切面中，且可以有助于减轻切割元件110的金刚石台204的斜切面中的故障(例如，裂片、裂纹、碎屑等)。
本公开的切割元件的实施例可以用来实现上述优点中的一个或多个。
尽管先前描述含有许多细节，但这些细节不应被解释为限制本公开的范围，而仅仅是提供某些实例实施例。类似地，可以设计出在本公开的范围内的本公开的其它实施例。例如，本文中参考一个实施例描述的特征还可以与本文中所述的其它实施例的特征组合。因此，本公开的范围仅由所附权利要求书而非由前述描述来指示和限制。本公开涵盖属于权利要求书的含义和范围内的对如所公开的装置、设备、系统和方法的所有添加、删除和修改。
Claims (19)
1.一种切割元件，所述切割元件包括：
具有前切割面的金刚石台，所述前切割面具有外周边缘；
至少一个凹部，所述至少一个凹部限定在所述金刚石台的所述前切割面上且包括侧壁，所述侧壁与所述金刚石台的所述前切割面相交且延伸到所述金刚石台内的底壁；
其中，所述至少一个凹部的侧壁与所述金刚石台的所述前切割面的最靠近所述前切割面的所述外周边缘的交点位于距所述金刚石台的所述前切割面的所述外周边缘达0.5mm到4.0mm的距离处；
其中，所述至少一个凹部通过激光烧蚀、钻削、切割、铣削、化学蚀刻、或放电加工中的至少一种而形成在所述切割元件的金刚石台的前切割表面中；并且
其中，所述至少一个凹部的宽度在25.0μm到650μm的范围内、且其深度在25.0μm到600μm的范围内，以减轻所述切割元件的金刚石台中的浅层裂片蔓延，所述浅层裂片是在由在距所述切割元件的金刚石台的前切割面1.0μm到60.0μm的距离处至少基本平行于所述金刚石台的前切割面而出现的裂缝所形成的裂片。
2.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个凹部的宽度在50.0μm到650μm的范围内，且其深度在50.0μm到600μm的范围内。
3.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个凹部的宽度在100μm到200μm的范围内，且其深度在75.0μm到155μm的范围内。
4.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个凹部的所述侧壁与所述金刚石台的所述前切割面的最靠近所述外周边缘的所述交点位于距所述金刚石台的所述前切割面的所述外周边缘达1.0mm到3.0mm的距离处。
5.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述金刚石台进一步包括至少大致上圆柱形的横向侧表面，所述横向侧表面具有限定在其上的至少一个横向侧凹部。
6.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个凹部包括在所述金刚石台的所述前切割面上的至少一个圆形凹部。
7.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个凹部包括正弦波形凹部。
8.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个凹部包括多个同心的圆形凹部，所述多个同心的圆形凹部与由所述金刚石台的所述前切割面的外周边缘限定的周边圆同心。
9.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个凹部的所述侧壁相对于所述金刚石台的所述前切割面以锐角定向。
10.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个凹部的所述底壁至少大体上平坦且平行于所述金刚石台的所述前切割面。
11.一种钻地工具，所述钻地工具包括：
钻头主体；以及
至少一个切割元件，所述至少一个切割元件紧固到所述钻头主体且包括：
具有前切割面的金刚石台，所述切割面具有外周边缘；
至少一个凹部，所述至少一个凹部限定在所述金刚石台的所述前切割面上且包括侧壁，所述侧壁与所述金刚石台的所述前切割面相交且延伸到所述金刚石台内的底壁；
其中，所述至少一个凹部的侧壁与所述金刚石台的所述前切割面的最靠近所述前切割面的所述外周边缘的交点位于距所述金刚石台的所述前切割面的所述外周边缘达0.5mm到4.0mm的距离处；
其中，所述至少一个凹部通过激光烧蚀、钻削、切割、铣削、化学蚀刻、或放电加工中的至少一种而形成在所述切割元件的金刚石台的前切割表面中；并且
其中，所述至少一个凹部的宽度在25.0μm到650μm的范围内，且其深度在25.0μm到600μm的范围内，以减轻所述切割元件的金刚石台中的浅层裂片蔓延，所述浅层裂片是在由在距所述切割元件的金刚石台的前切割面1.0μm到60.0μm的距离处与金刚石台的前切割面至少基本平行而出现的裂缝所形成的裂片。
12.如权利要求11所述的钻地工具，其中，所述至少一个凹部的宽度在50.0μm到650μm的范围内，且其深度在50.0μm到600μm的范围内。
13.如权利要求11所述的钻地工具，其中，所述至少一个凹部的宽度在100μm到200μm的范围内，且其深度在75.0μm到155μm的范围内。
14.如权利要求11所述的钻地工具，其中，所述至少一个凹部的所述侧壁与所述金刚石台的所述前切割面的最靠近所述外周边缘的所述交点位于距所述金刚石台的所述前切割面的所述外周边缘达1.0mm到3.0mm的距离处。
15.如权利要求11所述的钻地工具，其中，所述至少一个凹部的所述侧壁与所述金刚石台的所述前切割面的最靠近所述外周边缘的所述交点位于距所述金刚石台的所述前切割面的所述外周边缘达1.0mm到1.5mm的距离处。
16.如权利要求11所述的钻地工具，其中，所述至少一个凹部的所述侧壁与所述金刚石台的所述前切割面的最靠近所述外周边缘的所述交点位于距所述金刚石台的所述前切割面的所述外周边缘达所述至少一个切割元件的直径的4.0％到42.0％的距离处。
17.如权利要求11所述的钻地工具，其中，所述至少一个切割元件的所述金刚石台进一步包括至少大致上圆柱形的横向侧表面，所述横向侧表面具有限定在其上的至少一个横向侧凹部。
18.如权利要求17所述的钻地工具，其中，限定在所述金刚石台的所述至少大致上圆柱形的横向侧表面上的所述至少一个横向侧凹部包括正弦波形凹部。
19.一种重新使用被配置成减轻剥落的切割元件的方法，所述切割元件为根据权利要求1至10中的任意一项所述的切割元件，所述方法包括：
将所述切割元件插入到钻头的凹穴中；
在用钻头执行钻削操作之后且在所述切割元件的所述金刚石台中发生初始剥落之后，使所述切割元件绕其纵向轴线在所述凹穴内旋转，以呈现所述前切割面的未剥落区域以供钻削；以及
用所述钻头中的所述切割元件执行另一钻削操作。
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