CN108603398A - 自调整钻地工具以及相关系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种自调整钻地工具包括承载切削元件的主体和至少部分地设置在所述主体内的致动装置。所述致动装置可包括第一流体腔室、第二流体腔室、第一往复式构件和第二往复式构件。所述第一往复式构件和所述第二往复式构件可将所述第一流体腔室的各部分与所述第二流体腔室的各部分分隔开。连接构件可以附接到所述第一往复式构件和所述第二往复式构件两者并且可以可移除地联接有钻井元件。第一流体流动路径可以从所述第二流体腔室延伸到所述第一流体腔室。第二流体流动路径可以从所述第一流体腔室延伸到所述第二流体腔室。

Description

自调整钻地工具以及相关系统和方法
优先权要求
本申请要求2015年12月17日提交的关于“Self-Adjusting Earth-Boring Toolsand Related Systems and Methods”的美国专利申请序列号14/972,635的申请日的权益，其涉及Jain等人的2013年4月17日提交的美国专利申请序列号13/864,926(现为美国专利9,255,450，2016年2月9日发布)以及Jain的2015年9月11日提交的美国专利申请序列号14/851,117，其中每一个的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及用于钻井筒的自调整钻地工具，涉及结合有自调整钻地工具的井底钻具组件和系统，并且涉及使用此类自调整钻地工具、组件和系统的方法。
背景技术
油井(井筒)通常用钻柱进行钻井。钻柱包括管状构件，管状构件具有钻井组件，钻井组件在其底端处包括单个钻头。钻井组件通常包括提供与以下相关的信息的装置和传感器：涉及钻井作业的各种参数(“钻井参数”)、钻井组件的行为(“钻井组件参数”)以及与由井筒穿透的地层有关的参数(“地层参数”)。通过从钻机旋转钻柱和/或通过井底钻具组件(“BHA”)中的钻井马达(也称为“泥浆马达”)来旋转附接到钻井组件的底端的钻头和/或扩孔器，从而移除地层材料以钻井筒。沿非垂直的、等高线的轨线钻大量井筒，通常被称为定向钻井。例如，单个井筒可能包括延伸通过不同类型的岩层的一个或多个垂直区段、倾斜区段和水平区段。
当利用固定切削齿或所谓的“刮刀”钻头或其他钻地工具进行钻井从诸如沙地等软地层进行至诸如页岩等硬地层或从诸如页岩等硬地层进行至诸如沙地等软地层时，钻进速度(“ROP”)改变，并且可能会在钻头中生成过度ROP波动和/或振动(侧向或扭转)。通常通过控制钻头的钻压(“WOB”)和旋转速度(每分钟转数或“RPM”)来对ROP进行控制。通过控制地面处的起吊载荷对WOB进行控制，并且通过控制地面处的钻柱旋转和/或通过控制钻井组件中的钻井马达速度对RPM进行控制。通过所述方法控制钻头振动和ROP需要钻井系统或操作人员在地面处采取动作。所述地面动作对钻头波动的影响并非基本上立即的。钻头磨蚀引起针对给定WOB和钻头旋转速度的振动、涡动和粘滑。固定切削齿钻头的“切削深度”(DOC)通常被定义成“钻头的一次旋转前进到地层中的距离”，它是有关钻头磨蚀的显著影响因素。控制DOC可以防止在钻头上积聚过多的地层材料(例如“钻头泥包”)、将反作用扭矩限制到可接受的水平、增强钻头的可操纵性和定向控制、提供更平滑和更一致的直径钻孔、避免过早损坏切削元件、并延长钻头的使用寿命。
发明内容
在一些实施方案中，本公开包括钻地工具，该钻地工具包括主体、至少部分地设置在主体内的致动装置和钻井元件。该致动装置可包括：第一流体腔室；第二流体腔室；第一往复式构件，其被配置成在第一流体腔室和第二流体腔室内来回往复运动，该第一往复式构件具有前表面和后表面；第二往复式构件，其被配置成在第一流体腔室和第二流体腔室内来回往复运动；液压流体，其设置在第一流体腔室和第二流体腔室内且至少基本上填充第一流体腔室和第二流体腔室；以及连接构件，其附接到第一往复式构件并且延伸通过第二往复式构件并从第二流体腔室延伸出来。钻井元件可以可移除地联接到致动装置的连接构件。
在一些实施方案中，本公开包括钻地工具，该钻地工具包括主体、至少部分地设置在主体内的致动装置和钻井元件组件。该致动装置可包括：第一流体腔室；第二流体腔室；至少一个往复式构件，其将第一流体腔室与第二流体腔室分隔开，该至少一个往复式构件被配置成在第一流体腔室和第二流体腔室内来回往复运动；以及连接构件，其在往复式构件的面向第二流体腔室的一部分处附接到往复式构件，该连接构件从第二流体腔室延伸出来。钻井元件组件可以可移除地联接到从第二流体腔室延伸出来的连接构件的纵向端部。
在一些实施方案中，本公开包括用于自调整钻地工具的致动装置。该致动装置可以包括：第一流体腔室，其具有第一部分和第二部分；第二流体腔室，其具有第一部分和第二部分；第一往复式构件，其将第一流体腔室的第一部分与第二流体腔室的第一部分密封地分隔开；第二往复式构件，其将第二流体腔室的第二部分与第二流体腔室的第二部分密封地分隔开；连接构件，其附接到第一往复式构件的面向第二流体腔室的第一部分的后表面，该连接构件进一步附接到第二往复式构件并且延伸通过第二往复式构件且从第二流体腔室的第二部分延伸出来；压力补偿器，其与第二流体腔室流体连通；以及钻井元件，其附接到连接构件。
附图说明
为了详细理解本公开，应结合附图参考下面的详细描述，其中相同的元件通常用相同的数字表示，并且附图中：
图1是根据本公开的实施方案的包括钻柱的井筒系统的示意图，该钻柱包括自调整钻头；
图2是根据本公开的实施方案的自调整钻头的局部截面图；
图3是根据本公开的实施方案的自调整钻头的致动装置的示意图；
图4是根据本公开的另一个实施方案的自调整钻头的致动装置的示意图；以及
图5是根据本公开的另一个实施方案的自调整钻头的致动装置的截面图。
具体实施方式
本文呈现的图示不是任何特定钻井系统、钻井工具组件或这种组件的部件的实际视图，而仅是用于描述本发明的理想化表示。
如本文所用，术语“钻头”和“钻地工具”各自意指并且包括用于形成、扩大或形成并扩大井筒的钻地工具。钻头的非限制性示例包括固定切削齿(刮刀)钻头、固定切削齿取芯钻头、固定切削齿偏心钻头、固定切削齿双中心钻头、固定切削齿扩孔钻、带有支承固定切削齿的刀片的可扩张扩孔钻以及包括固定切削齿和可动切削结构(牙轮)的混合钻头。
如本文所用，术语“固定切削齿”意指并且包括配置成用于剪切切削动作、研磨切削动作或冲击式(撞击)切削动作并且相对于支承切削元件的结构(诸如但不限于钻头主体、工具主体或扩孔钻刀片)中的旋转运动固定的切削元件。
如本文所用，术语“耐磨元件”和“支承元件”分别意指并且包括安装到钻地工具的元件，并且这些元件并未被配置成当接触其中正在钻井筒或扩大井筒的地下地层时基本上切削或以其他方式移除地层材料。
如本文所用，术语“钻井元件”意指并且包括固定切削齿、耐磨元件和支承元件。例如，钻井元件可以包括切削元件、衬垫、制造滚动接触的元件、减少与地层摩擦的元件、PDC钻头刀片、牙轮、用于改变排屑槽几何形状的元件等。
如本文所用，为了清楚和方便地理解本公开和附图，使用诸如“第一”、“第二”、“前部”、“后部”等的任何关系术语，并且不意味着或取决于任何特定偏好或顺序，除非上下文另有明确表示。
如本文使用，关于给定参数、性质或条件的术语“基本上”在一定程度上意味着并且包括本领域技术人员将理解给定参数、性质或条件可发生较小程度的变化，诸如在可接受的制造容差内。例如，基本上满足的参数可以是满足至少约90％、满足至少约95％或甚至满足至少约99％。
本公开的一些实施方案包括用于井筒中的自调整钻头。例如，自调整钻头可以包括用于延伸和回缩钻头的钻井元件(例如，切削元件)的致动装置。钻井元件可以附接到连接构件，该连接构件附接到致动装置内的至少两个往复式构件。往复式构件可以通过向内行程和向外行程的移动来延伸和缩回钻井元件。致动装置可以包括第一流体腔室和第二流体腔室。第一流体腔室的压力可以高于第二流体腔室的压力。此外，第一流体腔室可具有第一部分和第二部分，该第一部分被定位成在第一往复式构件上施加压力，该第二部分被定位成在第二往复式构件上施加压力。因此，由于压力被施加到第一往复式构件的第一表面和第二往复式构件的第二表面，因此第一表面和第二表面中的每一个的表面积可以较小，同时在连接构件上提供与压力相同的力。本公开的一些实施方案包括用于自调整钻头的致动装置，该自调整钻头包括可移除钻井元件。此外，本公开的一些实施方案包括致动装置，该致动装置具有压力补偿器，该压力补偿器用于平衡环境压力与第二流体腔室的压力。在一些实施方案中，压力补偿器可以包括橡胶材料。
图1是可以利用本文公开的用于钻井筒的设备和方法的钻井系统100的示例的示意图。图1示出了井筒102，该井筒包括其中安装有套管106的上部区段104和正用钻柱110钻探的下部区段108。钻柱110可以包括管状构件112，该管状构件在其底端处承载钻井组件114。管状构件112可以由连接的钻杆区段组成，或者它可以是连续油管柱。钻头116可以附接到钻井组件114的底端，用于在地层118中钻具有选定直径的井筒102。
钻柱110可以延伸到地面122处的钻机120。为了便于解释，示出的钻机120是陆上钻机120。然而，当使用海上钻机120在水下钻井筒时，本文公开的设备和方法同样适用。旋转台124或顶部驱动器可以联接到钻柱110并且可以用于旋转钻柱110并旋转钻井组件114以及因此旋转钻头116以钻井筒102。钻井马达126(也称为“泥浆马达”)可以设置在钻井组件114中以旋转钻头116。可以单独使用钻井马达126来旋转钻头116，或者叠加钻柱110对钻头116的旋转。钻机120还可以包括常规装备，诸如用以在钻井筒102时将附加区段添加到管状构件112的机构。地面控制单元128(其可以是基于计算机的单元)可以放置在地面122处，以用于接收和处理由钻头116中的传感器140和钻井组件114中的传感器140传输的井下数据，并且用于控制钻井组件114中的各种装置和传感器140的所选择的操作。传感器140可以包括传感器140中的一个或多个，其确定加速度、钻压、扭矩、压力、切削元件位置、钻进速度、倾角、方位角形成/岩性等等。在一些实施方案中，地面控制单元128可以包括处理器130和用于存储数据、算法和计算机程序134的数据存储装置132(或计算机可读介质)。数据存储装置132可以是任何合适的装置，包括但不限于：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存存储器、磁带、硬盘和光盘。在钻井期间，来自其源136的钻井流体可以在压力下通过管状构件112泵送，该钻井流体在钻头116的底部处排出并经由钻柱110与井筒102的内壁138之间的环形空间(也称为“环空”)返回到地面122。
钻井组件114还可包括一个或多个井下传感器140(统一用数字140表示)。传感器140可以包括任何数量和任何类型的传感器140，包括但不限于：一般称为随钻测量(MWD)传感器140或随钻测井(LWD)传感器140的传感器140；以及提供与钻井组件114的特性有关的信息的传感器140，所述信息诸如钻头旋转(每分钟转数或“RPM”)、工具面、压力、振动、回旋、弯曲度和粘滑。钻井组件114还可包括控制器单元142，该控制单元控制钻井组件114中的一个或多个装置和传感器140的操作。例如，控制器单元142可以设置在钻头116内(例如，设置在钻头116的钻头主体的柄部和/或冠部内)。除了其他东西以外，控制器单元142还可以包括：用以处理来自传感器140的信号的电路；用以处理数字信号的处理器144(诸如微处理器)；数据存储装置146(诸如固态存储器)；以及计算机程序148。处理器144可以处理数字信号以及控制井下装置和传感器140，以及经由双向遥测单元150与地面控制单元128传达数据信息。
钻头116可以包括面区段152(或底部区段)。面区段152或其一部分可以在钻井期间在井筒102底部处面向钻头116前方的未钻地层118。在一些实施方案中，钻头116可以包括：一个或多个切削元件，该一个或多个切削元件可以从钻头116的表面(诸如面区段152上的表面)延伸和回缩；以及更具体地，刀片，该刀片从面区段152突出。致动装置156可以控制钻井元件154相对于钻头116的延伸速率和回缩速率。在一些实施方案中，致动装置156可以是无源装置，其基于或响应于在钻井期间施加到钻井元件154的力或压力而自动地调整或自调整钻井元件154的延伸速率和回缩速率。在一些实施方案中，致动装置156和钻井元件154可以通过钻井元件154与地层118的接触而致动。在一些钻井作业中，当钻头116的切削深度(“DOC”)快速改变时，在钻井元件154上可能经历了相当大的力。因此，致动装置156可以被配置成抵抗钻头116的DOC的突然改变。在一些实施方案中，可以预设钻井元件154的延伸速率和回缩速率，如参考图2至图5更详细描述的。
图2示出了根据本公开的实施方案的具有致动装置156的钻地工具200。在一些实施方案中，钻地工具200包括固定切削齿聚晶金刚石复合片(PDC)钻头，该钻头具有钻头主体202，该钻头主体包括颈部204、柄部206和冠部208。钻地工具200可以是用于在地层中钻井筒/或扩大井筒的任何合适的钻头或钻地工具。
钻头主体202的颈部204可以具有锥形上端210，该锥形上端上具有用于将钻地工具200连接到钻井组件114(图1)的箱形端的螺纹212。柄部206可以包括下部笔直区段214，该下部笔直区段在接合部216处固定地连接到冠部208。冠部208可以包括多个刀片220。每个刀片220都可以具有本领域已知的多个区域(锥部、鼻部、肩部、保径部)。
钻地工具200可以包括从钻地工具200的表面230延伸和回缩的一个或多个切削、耐磨或支承元件154(以下称为“钻井元件154”)。例如，钻地工具200的钻头主体202可以承载(例如，附接有)多个钻井元件154。如图2所示，钻井元件154可以可移动地设置在冠部208中的空腔或凹部232中。致动装置156可以联接到钻井元件154并且可以被配置成控制钻井元件154相对于钻地工具200的表面230从钻地工具200延伸和回缩的速率。在一些实施方案中，致动装置156可以取向成致动装置156的纵向轴线相对于钻地工具200的旋转方向以锐角(例如，倾斜)取向，以便使致动装置156所经历的摩擦力的切向分量最小化。在一些实施方案中，致动装置156可以设置在由钻头主体202支撑的刀片220内部，并且可以通过靠近钻地工具200的面219的压配合而固定到钻头主体202。在一些实施方案中，致动装置156可以设置在钻头主体202的保径区域内。例如，致动装置156可以联接到保径衬垫并且可以被配置成控制保径衬垫从钻头主体202的保径区域延伸和缩回的速率。例如，致动装置156可以设置在与Jain的美国专利申请号14/516,069中描述的致动装置类似的保径区域内，该专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
图3示出了根据本公开的实施方案的自调整钻地工具200(图2)的致动装置156的示意图。致动装置156可以包括连接构件302、腔室304、第一往复式构件306、第二往复式构件308、分隔器构件310、液压流体312、偏压构件314、第一流体流动路径316、第二流体流动路径318、第一流量控制装置320、第二流量控制装置322、压力补偿器324和钻井元件154。
第一往复式构件306和第二往复式构件308可以沿连接构件302的纵向轴线在不同位置处附接到连接构件302。例如，第一往复式构件306可以附接到连接构件302的第一纵向端部，并且第二往复式构件308可以附接到连接构件302的轴向地位于连接构件302的第一纵向端部和第二纵向端部之间的一部分。钻井元件154可以附接到连接构件302的第二纵向端部。在一些实施方案中，第一往复式构件306可具有大致圆柱形形状，并且第二往复式构件308可具有大致环形形状。第一往复式构件306可具有前表面328和相反的后表面330，并且第二往复式构件308具有前表面332和相反的后表面334。如本文所用，往复式构件的“前表面”可以指往复式构件这样的表面，如果受到力，该往复式构件的该表面将导致往复式构件使连接构件302向外朝向地层118(图1)移动(例如，至少部分地离开腔室304)。例如，第一往复式构件306的前表面328可以是第一往复式构件306的与连接构件302相反的表面。此外，如本文所用，往复式构件的“后表面”可以指往复式构件这样的表面，如果受到力，该往复式构件的该表面将导致往复式构件向内移动连接构件302并进一步进入腔室304。例如，第一往复式构件306的后表面330可以是第一往复式构件306的附接到连接构件302的表面。
第一往复式构件306的前表面328可以至少基本上平行于第二往复式构件308的前表面332。此外，第一往复式构件306的后表面330可以至少基本上平行于第二往复式构件308的后表面334。
腔室304可以由第一往复式构件306和第二往复式构件308(例如，活塞)和分隔器构件310密封地分隔成第一流体腔室336和第二流体腔室338。第一流体腔室336可以包括第一部分340和第二部分342。此外，第二流体腔室338可以具有第一部分344和第二部分346。第一流体腔室336的第一部分340可以通过第一往复式构件306与第二流体腔室338的第一部分344密封地隔离。第一流体腔室336的第一部分340可以位于第一往复式构件306的前侧上。换句话说，第一流体腔室336的第一部分340可以至少部分地由第一往复式构件306的前表面328限定。第二流体腔室338的第一部分344可以位于第一往复式构件306的后侧上。换句话说，第二流体腔室338的第一部分344可以至少部分地由第一往复式构件306的后表面330限定。
第二流体腔室338的第一部分344可以通过分隔器构件310与第一流体腔室336的第二部分342隔离。分隔器构件310可以相对于第二流体腔室338的第一部分344和第一流体腔室336的第二部分342静止。例如，第二流体腔室338的第一部分344可以位于第一往复式构件306的后表面330和分隔器构件310之间。第一流体腔室336的第二部分342可以通过第二往复部件308与第二流体腔室338的第二部分346密封地分隔开。例如，第一流体腔室336的第二部分342可以位于第二往复式构件308的前侧上(例如，至少部分地由第二往复式构件308的前表面332限定)，并且第二流体腔室338的第二部分346可以位于第二往复式构件308的后侧上(例如，至少部分地由第二往复式构件308的后表面334限定)。此外，第一流体腔室336的第二部分342可以位于分隔器构件310和第二往复式构件308的前表面332之间。
作为上述取向的结果，第一流体腔室336和第二流体腔室338的各部分(即，第一流体腔室336和第二流体腔室338中的每一个的第一部分和第二部分)可以在腔室304内平行取向(例如，堆叠)。换句话说，第一流体腔室336和第二流体腔室338的各部分(即，第一流体腔室336和第二流体腔室338中的每一个的第一部分和第二部分)可以沿致动装置156的纵向长度彼此平行地取向。
第一流体腔室336和第二流体腔室338可至少基本上填充有液压流体312。液压流体312可以包括适用于井下使用的任何液压流体312，诸如油。在一些实施方案中，液压流体312可以包括磁流变流体和电流变流体中的一种或多种。
在一些实施方案中，第一流体腔室336和第二流体腔室338可以经由第一流体流动路径316和第二流体流动路径318彼此流体连通。例如，第一流体流动路径316可允许液压流体312从第二流体腔室338流到第一流体腔室336。第一流体流动路径316可以从第二流体腔室338的第二部分346延伸到第一流体腔室336的第一部分340，并且可以允许液压流体312从第二流体腔室338的第二部分346流到第一流体腔室336的第一部分340。此外，第一流体流动路径316可以从第二流体腔室338的第一部分344延伸到第一流体腔室336的第一部分340，并且可以允许液压流体312从第二流体腔室338的第一部分344流到第一流体腔室336的第一部分340。
第一流量控制装置320可以设置在第一流体流动路径316内并且可以被配置成控制液压流体312从第二流体腔室338到第一流体腔室336的流率。在一些实施方案中，第一流量控制装置320可以包括第一止回阀和第一限流器(例如，孔口)中的一个或多个。在一些实施方案中，第一流量控制装置320可以仅包括第一止回阀。在其他实施方案中，第一流量控制装置320可以仅包括第一限流器。在其他实施方案中，第一流量控制装置320可以包括第一止回阀和第一限流器二者。
第二流体流动路径318可允许液压流体312从第一流体腔室336流到第二流体腔室338。例如，第二流体流动路径318可以从第一流体腔室336的第一部分340延伸到第二流体腔室338的第二部分346，并且可以允许液压流体312从第一流体腔室336的第一部分340流到第二流体腔室338的第二部分346。此外，第二流体流动路径318可以从第一流体腔室336的第二部分342延伸到第二流体腔室338的第二部分346，并且可以允许液压流体312从第一流体腔室336的第二部分342流到第二流体腔室338的第二部分346。第二流量控制装置322可以设置在第二流体流动路径318内并且可以被配置为控制液压流体312从第一流体腔室336到第二流体腔室338(即，从第一流体腔室336的第一部分340和第二部分342到第二流体腔室338的第二部分346)的流率。在一些实施方案中，第二流量控制装置322可以包括第二止回阀和第二限流器(例如，孔口)中的一个或多个。在一些实施方案中，第二流量控制装置322可以仅包括第二止回阀。在其他实施方案中，第二流量控制装置322可以仅包括第二限流器。在其他实施方案中，第二流量控制装置322可以包括第二止回阀和第二限流器二者。
如上所述，连接构件302可以在其第一纵向端部处连接到第一往复式构件306的面向第二流体腔室338的第一部分344的后表面330。此外，如上所述，连接构件302可以在连接构件302的相反的第二纵向端部处连接到钻井元件154。偏压构件314(例如，弹簧)可以设置在第一流体腔室336的第一部分340内并且可以在第一往复式构件306的与连接构件302相反的前表面328上附接到第一往复式构件306，并且可以在第一往复式构件306上施加力并且可以将第一往复式构件306以及因此连接构件302向外朝向地层118(图1)移动。例如，偏压构件314可以将第一往复式构件306向外移动，这可以继而使连接构件302和钻井元件154向外移动(即，延伸钻井元件154)。第一往复式构件306、连接构件302和钻井元件154的这种移动在本文中可被称为“向外行程”。当第一往复式构件306向外移动时，第一往复式构件306可将液压流体312从第二流体腔室338的第一部分344排出、通过第一流体流动路径316、且进入到第一流体腔室336的第一部分340中。
如上所述，第二往复式构件308也可以附接到连接构件302，但是可以附接到连接构件302的轴向地位于连接到第一往复式构件306的第一纵向端部和连接到钻井元件154的第二纵向端部之间的一部分。例如，第二往复式构件308可以具有大致环形形状，并且连接构件302可以延伸通过第二往复式构件308。另外，第二往复式构件308可沿连接构件302的纵向轴线与第一往复式构件306间隔至少一定距离。此外，由于第二往复式构件308附接到连接构件302(该连接构件附接到第一往复式构件306)，因此当第一往复式构件306由于偏压构件314向外移动时，第二往复式构件308向外移动。换言之，除了第一往复式构件306向外移动之外，由偏压构件314施加在第一往复式构件306上的力也可导致第二往复式构件308向外移动。当第二往复式构件308向外移动时，第二往复式构件308可将液压流体312从第二流体腔室338的第二部分346排出、通过第一流体流动路径316、且进入到第一流体腔室336的第一部分340中。
在一些实施方案中，第二流体腔室338可以在与环境压力至少基本上相等的压力下，并且第一流体腔室336可以在比第二流体腔室338的压力更高的压力下。例如，当连接构件302受到外部负载时(例如，钻井元件154被抵靠地层118(图1)推动)时，第一流体腔室336可处于比第二流体腔室338的压力更高的压力。第一流体腔室336和第二流体腔室338之间的压力差可以有助于在第一往复式构件306和第二往复式构件308上施加选定的力，并将第一往复式构件306和第二往复式构件308以及因此连接构件302和钻井元件154通过向外行程移动。例如，第一流体腔室336的与第一往复式构件306的前表面328流体连通的第一部分340可以处于比第二流体腔室338的与第一往复式构件306的后表面330流体连通的第一部分344的压力更高的压力。第一流体腔室336的第一部分340和第二流体腔室338的第一部分344之间的压力差可以有助于在第一往复式构件306的前表面328上施加选定的力。此外，第一流体腔室336的与第二往复式构件308的前表面332流体连通的第二部分342可处于比第二流体腔室338的与第二往复式构件308的后表面334流体连通的第二部分346的压力更高的压力。第一流体腔室336的第二部分342与第二流体腔室338的第二部分346之间的压力差可以有助于在第二往复式构件308的前表面332上施加选定的力。
由于第一流体腔室336的第一部分340和第二部分342两者处于比第二流体腔室338的第一部分344和第二部分346更高的压力并且位于沿连接构件302的纵向轴线的不同位置处，因此可沿连接构件302的纵向轴线在不同位置(即，第一往复式构件306和第二往复式构件308)处在各部分中施加由第一流体腔室336的压力施加的总力。
使第一流体腔室336的第一部分340和第二部分342处于比第二流体腔室338的第一部分344和第二部分346更高的压力并且沿连接构件302的纵向长度分布可以使整个致动装置156的横截面积能够小于具有处于高压的单个流体腔室的致动装置156。此外，使第一流体腔室336的第一部分340和第二部分342处于较高的压力并且沿连接构件302的纵向长度分布可以使整个致动装置156的横截面积能够更小，同时在连接构件302上维持相同的力。例如，由于较高的压力被施加到第一往复式构件306的前表面328和第二往复式构件308的前表面332两者，因此第一往复式构件306的前表面328和第二往复式构件308的前表面332中的每一个的表面积在施加选定的力时可以比在仅有单个较大的往复式构件的情况更小。此外，可以由两个较小的往复式构件向连接构件302施加相同的选定力，如利用单个较大的往复式构件施加的情况一样。换句话说，通过具有两个往复式构件，每个往复式构件的前表面可以具有比用单个往复式构件在连接构件302上施加选定力原本所需的表面积更小的表面积。换句话说，第一流体腔室336的压力可以在至少基本上彼此平行的两个表面区域(即，第一往复式构件306的前表面328和第二往复式构件308的前表面332)之间分配并施加到所述两个表面区域。换句话说，第一往复式构件306和第二往复式构件308可以在第一往复式构件306的前表面328和第二往复式构件308的前表面332两个之间提供足够的表面区域，该表面区域与第一流体腔室336中的液压流体312(例如，在较高压力下的液压流体312)流体连通，以承受(例如，处理、承载、吸收、抑制)连接构件302以及第一往复式构件306和第二往复式构件308在井筒102(图1)中的钻井作业中使用期间可能经受的负载(例如，力)。
由于上述结果，致动装置156的总横截面积可小于具有单个往复式构件的致动装置156，并且致动装置156可利用第一流体腔室336的压力向连接构件302施加与具有单个往复式构件的致动装置156相同的力。
一起参考图1、图2和图3，向致动装置156的连接构件302施加选定力或承受(例如，吸收、忍受、容忍、承载等)由地层118(图1)施加到连接构件302的力所需的致动装置156的横截面积的减小可提供优于其他已知自调整钻头的优点。例如，通过减小致动装置156的横截面积，用于容纳致动装置156所需的空间也减小。因此，致动装置156可以设置在更多类型和尺寸的钻头主体202中。例如，致动装置156可以设置在比原本利用已知致动装置可以实现的更小的钻头主体202内。此外，通过需要较少空间，致动装置156可以被放置在钻头主体202内的更多位置中。而且，通过需要较少空间，钻头主体202的更多钻井元件154可以附接到致动装置156。此外，通过需要较少空间，致动装置156不太可能损害钻头主体202的结构完整性。因此，给定的钻头主体202可以用于更多的应用中并且可以具有增加的功能。尽管致动装置156在本文中被描述为与钻头主体202或钻头一起使用，但致动装置156同样适用于扩孔钻、冲击工具、扩眼器，等。
在一些实施方案中，可以利用压力补偿器324使第二流体腔室338维持在与环境压力(例如，钻地工具200(图2)外部的压力)基本上相等的压力下，该压力补偿器可以与第二流体腔室338流体连通。例如，第二流体腔室338的第一部分344或第二部分346中的一个或多个可以与压力补偿器324流体连通。压力补偿器324可以包括波纹管、隔膜、压力补偿器324阀等等。例如，压力补偿器324可以包括在一侧与环境(例如，井筒102(图1)的泥浆)流体连通并且在另一侧与第二流体腔室338中的液压流体312流体连通的隔膜，并且可以使第二流体腔室338的压力与环境压力至少基本上平衡。在一些实施方案中，压力补偿器324可以包括橡胶材料。例如，压力补偿器324可以包括橡胶隔膜。将压力补偿器324包括在内可以减小包括在致动装置156中的泥封和油封的所需密封压力。
仍然参见图3，在操作期间，当钻井元件154接触地层118(图1)时，地层118(图1)可以在钻井元件154上施加力，这可以使连接元件302以及因此第一往复式构件306和第二往复式构件308向内移动。使第一往复式构件306向内移动可以将液压流体312从第一流体腔室336的第一部分340排出、通过第二流体流动路径318、并进入到第二流体腔室338的第二部分346中。此外，使第二往复式构件308向内移动可以将液压流体312从第一流体腔室336的第二部分342排出、通过第二流体流动路径318、并进入到第二流体腔室338的第二部分346中。将液压流体312从第一流体腔室336的第一部分340和第二部分342推入到第二流体腔室338的第二部分346中可使钻井元件154向内移动(即，缩回钻井元件154)。第一往复式构件306和第二往复式构件308以及钻井元件154的这种移动在本文中可被称为“向内行程”。
第一往复式构件306和第二往复式构件308的移动速率(例如，第一往复式构件306和第二往复式构件308移动通过向外行程和向内行程的速度)可以由液压流体312通过第一流体流动路径316和第二流体流动路径318以及第一流量控制装置320和第二流量控制装置322的流率来控制。因此，可以通过液压流体312通过第一流体流动路径316和第二流体流动路径318以及第一流量控制装置320和第二流量控制装置322的流率来控制钻井元件154移动速率(例如，钻井元件154的延伸和回缩速度)和钻井元件154相对于表面230(图2)的位置。
在一些实施方案中，通过选择粘度导致期望流率的液压流体312，可以至少部分地设定液压流体312通过第一流体流动路径316和第二流体流动路径318以及因此在第一流体腔室336和第二流体腔室338之间的流率。在一些实施方案中，通过选择导致期望流率的流量控制装置，可以至少部分地设定液压流体312通过第一流体流动路径316和第二流体流动路径318的流率。此外，可以选择液压流体312，具体地，液压流体312的粘度，以增加或减小第一流量控制装置320和第二流量控制装置322的效率。
作为非限制性示例，可以选择第一流量控制装置320和第二流量控制装置322以提供钻井元件154的缓慢的向外行程(即，液压流体312通过第一流体流动路径316的缓慢流率)和钻井元件154的快速的向内行程(即，液压流体312通过第二流体流动路径318的快速流率)。例如，第一限流器可以设置在第一流体流动路径316中以提供缓慢向外行程，并且第一止回阀可以设置在第二流体流动路径318中以提供快速向内行程。在其他实施方案中，可以选择第一流量控制装置320和第二流量控制装置322以提供钻井元件154的快速向外行程和钻井元件154的缓慢向内行程。例如，第二止回阀可设置在第一流体流动路径316中以提供快速向外行程，并且第二限流器可设置在第二流体流动路径318中以提供缓慢向内行程。
在一些实施方案中，可以选择液压流体312的粘度以及第一流量控制装置320和第二流量控制装置322以在第一流体腔室336和第二流体腔室338之间提供恒定的流体流率交换。恒定的流体流率可以为往连接构件302的延伸提供第一恒定速率，并且为连接构件302的回缩提供第二恒定速率，并且因此为钻井元件154的延伸和回缩提供对应的恒定速率。在一些实施方案中，可以将液压流体312通过第一流体流动路径316的流率设定成使得当钻地工具200(图2)未被使用时，即，没有外力施加到钻井元件154上时，偏压构件314将使钻井元件154延伸到最大延伸位置。在一些实施方案中，可设定液压流体312通过第一流体流动路径316的流率，使得偏压构件314相对较快或迅速地延伸钻井元件154。
在一些实施方案中，液压流体312通过第二流体流动路径318的流率可以被设定成允许液压流体312从第一流体腔室336进入第二流体腔室338的相对缓慢的流率，从而导致钻井元件154相对于表面230(图2)相对缓慢地回缩。例如，可以将钻井元件154的延伸速率设定成使得钻井元件154在几秒钟内或几分之一秒内从完全回缩的位置延伸至完全延伸的位置，而在一分钟或几分钟或更长的时间内(诸如在2分钟至5分钟之间)从完全延伸的位置回缩至完全回缩的位置。应指出的是，可以为钻井元件154的延伸和回缩设定任何合适的速率。因此，钻地工具200(图2)可以用作自调整钻头，诸如于2014年10月6日提交的Jain等人的美国专利申请公布No.2015/0191979A1中所述的自调整钻头，其公开内容通过引用整体并入本文。
在其它实施方案中，致动装置156可包括如2015年9月11日提交的Jain的美国申请No.14/851,117中所描述的速率控制器，其公开内容通过引用整体并入本文。例如，致动装置156可以包括一个或多个速率控制器，该一个或多个速率控制器被配置为调整液压流体312的流体特性(例如，粘度)，且从而控制液压流体312通过第一流量控制装置320和第二流量控制装置322的流率。作为非限制性示例，速率控制器可以包括电磁体，并且液压流体312可以包括磁流变流体。电磁体可以被配置成调整液压流体312的粘度以实现液压流体312的期望流率以及因此钻井元件154的延伸速率或回缩速率。
此外，在一些实施方案中，第一流量控制装置320和第二流量控制装置322中的一个或多个可以包括如在2015年9月11日提交的Jain的美国申请No.14/851,117中所描述的限流器。例如，限流器可以包括具有多个板的多级孔、延伸通过多个板中的每个板的多个孔口以及限定在多个板中的每个板中并围绕多个孔口中的每个孔口中的多个流体通道。
图4是根据本公开的另一个实施方案的自调整钻地工具200(图2)的致动装置156的示意图。与上面关于图3所述的致动装置156类似，图4的致动装置156可以包括连接构件302、腔室304、第一往复式构件306、第二往复式构件308、液压流体312、偏压构件314、第一流体流动路径316、第二流体流动路径318、第一流量控制装置320、第二流量控制装置322、压力补偿器324和钻井元件154。此外，腔室304可以包括第一流体腔室336和第二流体腔室338。致动装置156可以以与关于图3所述的致动装置156基本上相同的方式操作。
然而，致动装置156可以包括第一分隔器构件310a和第二分隔器构件310b，并且第二流体腔室338可以包括第一部分344、第二部分346和第三部分348。致动装置156还可以包括第三流体流动路径350和第四流体流动路径352。第二流体腔室338的第一部分344和第二部分346可以以与以上关于图3所述相同的方式取向。此外，第一分隔器构件310a可以以与关于图3所述的分隔器构件310相同的方式取向。
第二分隔器构件310b可以在第一流体腔室336的第一部分340的与第一往复式构件306相对的一侧上取向，并且第二流体腔室338的第三部分348可以位于第二分隔器构件310b的与第一流体腔室336的第一部分340相反的一侧上。换句话说，第二流体腔室338的第三部分348可以通过第二分隔器构件310b与第一流体腔室336的第一部分340隔离。第二分隔器构件310b可以相对于第一流体腔室336的第一部分340和第二流体腔室338的第三部分348静止。
第二流体腔室338的第三部分348可以与压力补偿器324流体连通，并且压力补偿器324可以被配置成使第二流体腔室338的压力与环境(例如，井筒102(图1)的泥浆)的环境压力至少基本上平衡，如以上关于图3所讨论的。换句话讲，压力补偿器324可有助于维持第二流体腔室338的压力，该压力与环境压力至少基本上相等。例如，压力补偿器324可以在第一侧与第二流体腔室338的第三部分348流体连通，并且可以至少部分地设置在第二流体腔室338的第三部分348内。压力补偿器324可以包括波纹管、隔膜和压力补偿器324阀中的一个或多个，并且可以在第二侧与环境(例如，井筒102(图1)的泥浆354)连通。在一些实施方案中，压力补偿器324可以包括橡胶材料。例如，压力补偿器324可以包括橡胶隔膜。
第一流体流动路径316可以从第二流体腔室338的第三部分348通过第二分隔器构件310b延伸到第一流体腔室336的第一部分340。第一流量控制装置320可以设置在第一流体流动路径316内并且可以包括第一止回阀和第一限流器中的一个或多个。在其他方面，第一流体流动路径316和第一流量控制装置320可以以与关于图3所述的第一流体流动路径316和第一流量控制装置320相同的方式操作。
第二流体流动路径318可以从第一流体腔室336的第二部分342通过第二往复式构件308延伸到第二流体腔室338的第二部分346。第二流量控制装置322可以设置在第二流体流动路径318内并且可以包括第二止回阀和第二限流器中的一个或多个。在其他方面，第二流体流动路径318和第二流量控制装置322可以以与关于图3所述的第二流体流动路径318和第二流量控制装置322相同的方式操作。
第二流体腔室338的第一部分344、第二部分346和第三部分348可以经由第三流体流动路径350彼此流体连通。例如，第三流体流动路径350可从第二流体腔室338的第二部分346延伸到第二流体腔室338的第一部分344并延伸到第二流体腔室338的第三部分348。
第一流体腔室336的第一部分340和第二部分342可以经由第四流体流动路径352彼此流体连通。例如，第四流体流动路径可以从第一流体腔室336的第一部分340延伸到第一流体腔室336的第二部分342。
图5是图4的自调整钻头的致动装置156的示例性实施方式的截面图。致动装置156可以与以上描述的在图4中示出的致动装置156类似。致动装置156可以被配置成压配合到钻地工具200(图2)的钻头主体202(图2)的冠部208中。致动装置156可以包括套管356、连接构件302、内部腔室358、第一往复式构件306、第二往复式构件308、液压流体312、偏压构件314、第一流体流动路径316、第二流体流动路径318、第三流体流动路径350、第四流体流动路径352、第一分隔器构件310a、第二分隔器构件310b、第一流量控制装置320、第二流量控制装置322、压力补偿器324和钻井元件154。
第一往复式构件306和第二往复式构件308可以以与关于图3所述的相同的方式附接到连接构件302。套管356可以限定内部腔室358并且可以具有限定在其一个纵向端部中的延伸孔370。此外，内部腔室358可容纳第一往复式构件306和第二往复式构件308。而且，第一往复式构件306和第二往复式构件308以及第一分隔器构件310a和第二分隔器构件310b可以将内部腔室358密封地分隔成第一流体腔室336和第二流体腔室338。
第一流体腔室336可以包括第一部分340和第二部分342，并且第二流体腔室338可以包括第一部分344、第二部分346和第三部分348。第一流体腔室336的第一部分340可以通过第一往复式构件306与第二流体腔室338的第一部分344密封地隔离。第一流体腔室336的第一部分340可以位于第一往复式构件306的前侧上。换句话说，第一流体腔室336的第一部分340可以至少部分地由第一往复式构件306的前表面328限定。第二流体腔室338的第一部分344可以位于第一往复式构件306的后侧上。换句话说，第二流体腔室338的第一部分344可以至少部分地由第一往复式构件306的后表面330限定。
第二流体腔室338的第一部分344可以通过第一分隔器构件310a与第一流体腔室336的第二部分342隔离。第一分隔器构件310a可以相对于第二流体腔室338的第一部分344和第一流体腔室336的第二部分342静止。例如，第二流体腔室338的第一部分344可以位于第一往复式构件306的后表面330和第一分隔器构件310a之间。在一些实施方案中，第一分隔器构件310a可以包括套管356的一部分。例如，第一分隔器可以是从套管356径向向内延伸的环形形状的突起。第一流体腔室336的第二部分342可以通过第二往复部件308与第二流体腔室338的第二部分346密封地分隔开。例如，第一流体腔室336的第二部分342可以位于第二往复式构件308的前侧上(例如，至少部分地由第二往复式构件308的前表面332限定)，并且第二流体腔室338的第二部分346可以位于第二往复式构件308的后侧上(例如，至少部分地由第二往复式构件308的后表面334限定)。第一流体腔室336的第二部分342可以位于第一分隔器构件310a和第二往复式构件308的前表面332之间。在一些实施方案中，第二流体腔室338的第二部分346可以被至少部分地封闭在第二往复式构件308内。
第二分隔器构件310b可以在第一流体腔室336的第一部分340的与第一往复式构件306相对的一侧上取向，并且第二流体腔室338的第三部分348可以位于第二分隔器构件310b的与第一流体腔室336的第一部分340相反的一侧上。换句话说，第二流体腔室338的第三部分348可以通过第二分隔器构件310b与第一流体腔室336的第一部分340隔离。第二分隔器构件310b可以相对于第一流体腔室336的第一部分340和第二流体腔室338的第三部分348静止。
第二流体腔室338的第三部分348可以与压力补偿器324流体连通，并且压力补偿器324可以被配置成使第二流体腔室338的压力与环境(例如，井筒102(图1)的泥浆354)的环境压力至少基本上平衡，如以上关于图3所讨论的。换句话讲，压力补偿器324可有助于维持第二流体腔室338的压力，该压力与环境压力至少基本上相等。例如，压力补偿器324可以在第一侧与第二流体腔室338的第三部分348流体连通，并且可以至少部分地设置在第二流体腔室338的第三部分348内。压力补偿器324可以包括波纹管、隔膜和压力补偿器324阀中的一个或多个，并且可以在第二侧与环境(例如，井筒102(图1)的泥浆354)连通。在一些实施方案中，压力补偿器324可以包括橡胶材料。例如，压力补偿器324可以包括橡胶隔膜。第一流体腔室336的压力可以高于第二流体腔室338的压力。
如上所述，连接构件302可以在连接构件302的第一纵向端部处附接到第一往复式构件306的后表面330。连接构件302可以延伸通过第二流体腔室338的第一部分344、第一流体腔室336的第二部分342和第二流体腔室338的第二部分346并通过致动装置156的套管356的延伸孔370。钻井元件154可以附接到连接构件302的与第一端相反的第二纵向端部，使得钻井元件154可以通过致动装置156的外部套管356的延伸孔370而延伸和回缩。
液压流体312可以设置在第一流体腔室336和第二流体腔室338内，并且可以至少基本上填充第一流体腔室336和第二流体腔室338。偏压构件314可以设置在第一流体腔室336的第一部分340内，并且可以被配置成在第一往复式构件306上施加选定力，以使第一往复式构件306向外移动通过第二流体腔室338的第一部分344(例如，朝向外部套管356的延伸孔370)。此外，如上所述，第一流体腔室336和第二流体腔室338之间的压力差可以有助于使第一往复式构件306和第二往复式构件308向外移动。因此，偏压构件314可以使连接构件302和钻井元件154向外移动(例如，可以导致钻井元件154延伸)。在一些实施方案中，偏压构件314可以包括弹簧。
第一流体流动路径316可以从第二流体腔室338的第三部分348通过第二分隔器构件310b延伸到第一流体腔室336的第一部分340。第一流量控制装置320可以设置在第一流体流动路径316内。此外，第一流量控制装置320可被配置成控制液压流体312从第二流体腔室338的第三部分348到第一流体腔室336的第一部分340的流率。在一些实施方案中，第一流量控制装置320可以包括第一止回阀和第一限流器中的一个或多个。在一些实施方案中，第一限流器可以包括多级孔口。在一些实施方案中，第一流量控制装置320可以仅包括第一止回阀。在其他实施方案中，第一流量控制装置320可以仅包括第一限流器。在其他实施方案中，第一流量控制装置320可以包括第一止回阀和第一限流器二者。
第二流体流动路径318可以从第一流体腔室336的第一部分340通过第一往复式构件306、连接构件302的一部分和第二往复式构件308延伸到第二流体腔室338的第二部分346。第二流体流动路径318可允许液压流体312从第一流体腔室336的第一部分340流到第二流体腔室338的第二部分346。第二流量控制装置322可以设置在第二流体流动路径318内。此外，第二流量控制装置322可以被配置成控制液压流体312从第一流体腔室336的第一部分340到第二流体腔室338的第二部分346的流率。在一些实施方案中，第二流量控制装置322可以包括第二止回阀和第二限流器中的一个或多个。在一些实施方案中，第二限流器可以包括多级孔口。在一些实施方案中，第二流量控制装置322可以仅包括第二止回阀。在其他实施方案中，第二流量控制装置322可以仅包括第二限流器。在其他实施方案中，第二流量控制装置322可以包括第二止回阀和第二限流器二者。
第二流体腔室338的第一部分344、第二部分346和第三部分348可以经由第三流体流动路径350彼此流体连通。在一些实施方案中，第三流体流动路径350可以包括延伸通过套管356的孔眼。
第一流体腔室336的第一部分340和第二部分342可以经由第四流体流动路径352彼此流体连通。在一些实施方案中，第三流体流动路径350可以包括延伸通过套管356的孔眼。
在一些实施方案中，钻井元件154可以可移除地附接到连接构件302。钻井元件组件359可以可移除地联接到连接构件302的第二纵向端部。钻井元件组件359可以包括钻井元件154、钻井元件底座360和垫片362。钻井元件154可以设置在钻井元件底座360中。垫片362可以设置在钻井元件底座360与连接构件302的第二纵向端部之间。
在一些实施方案中，钻井元件154、钻井元件底座360和垫片362可以不刚性地附接到连接构件302。例如，如上所述，由于设置在第一流体腔室336的第一部分340中的偏压构件314，连接构件302可以处于预加载荷下，并且偏压构件314可以将连接构件302压靠在垫片362、钻井元件底座360和钻井元件154上。在一些实施方案中，由于偏压构件314，钻井组件359可以仅与连接构件302接触且产生预加载荷，并且在钻井探作业期间施加至连接构件302的外部载荷可以保持钻井组件359与连接构件302接触。换句话说，钻井组件359可以不刚性地联接到连接构件302。
使钻井元件154可移除地附接到连接构件302可以允许钻井元件154被移除和更换而无需拆卸致动装置156。换句话说，钻井元件154可以独立于致动装置156的其余部分而被更换。因此，当更换钻井元件154时，将钻井元件154可移除地附接到连接构件302可以节省时间和成本。在一些实施方案中，钻井元件154和钻井元件底座360都可以被更换。在其他实施方案中，仅钻井元件154可以被更换。另外，使钻井元件154可移除地附接至连接构件302可以允许给定的致动装置156与多种不同的钻井元件154一起使用，而不需要拆卸致动装置156。因此，可移除地附接的钻井元件154提供了用于给定钻头主体120(图1)以便适应特定应用的更宽范围的钻井元件154。
垫片362可以使致动装置156能够更普遍地用于钻头主体202(图2)中(例如，在钻头主体202(图2)的不同空腔中)。例如，用于保持致动装置156和钻井元件154的钻头主体202(图2)中的空腔232(图2)可具有不同的公差和略微不同的尺寸。因此，通过具有垫片362，致动装置和钻井元件154可以用在钻头主体202(图2)的更多空腔232(图2)中，并且可以用垫片362垫入以满足特定公差。
在一些实施方案中，钻井元件154和钻井元件底座360可以从连接构件302移除。例如，可以通过将钻井元件154和钻井元件底座360加热到高于用于将钻井元件154和钻井元件底座360附接到连接构件302的钎焊材料的熔化温度的温度来移除钻井元件154和钻井元件底座360。然而，可以使用本领域中已知的任何方法来从连接构件302移除钻井元件154和钻井元件底座360。
下面描述本发明的另外的非限制性示例性实施方案。
实施方案1：一种钻地工具，其包括：主体；致动装置，其至少部分地设置在主体内，该致动装置包括：第一流体腔室；第二流体腔室；第一往复式构件，其被配置成在第一流体腔室和第二流体腔室内来回往复运动，该第一往复式构件具有前表面和后表面；第二往复式构件，其被配置成在第一流体腔室和第二流体腔室内来回往复运动；液压流体，其设置在第一流体腔室和第二流体腔室内且至少基本上填充第一流体腔室和第二流体腔室；以及连接构件，其附接到第一往复式构件并且延伸通过第二往复式构件并从第二流体腔室延伸出来；以及钻井元件，其可移除地联接到致动装置的连接构件。
实施方案2：根据实施方案1所述的钻地工具，其中致动装置还包括：第一流体流动路径，该第一流体流动路径从第二流体腔室延伸到第一流体腔室；以及第一流量控制装置，该第一流量控制装置设置在第一流体流动路径内并且被配置成控制液压流体通过第一流体流动路径的流率。
实施方案3：根据实施方案2所述的钻地工具，其中致动装置还包括：第二流体流动路径，该第二流体流动路径从第一流体腔室延伸到第二流体腔室；以及第二流量控制装置，该第二流量控制装置设置在第二流体流动路径内并且被配置成控制液压流体通过第二流体流动路径和第二流量控制装置的流率。
实施方案4：根据实施方案3所述的钻地工具，其中第二流体流动路径从第一流体腔室通过第二往复式构件延伸到第二流体腔室。
实施方案5：根据实施方案1至4中任一项所述的钻地工具，其中第一流体腔室包括：第一部分，该第一部分与第一往复式构件的前表面流体连通；以及第二部分，该第二部分与第二往复式构件的前表面流体连通。
实施方案6：根据实施方案1至5中任一项所述的钻地工具，其中第二流体腔室包括：第一部分，该第一部分与第一往复式构件的后表面流体连通；以及第二部分，该第二部分与第二往复式构件的后表面流体连通。
实施方案7：根据实施方案1至6中任一项所述的钻地工具，其中第二流体腔室的压力至少基本上等于钻地工具所暴露于的周围环境压力。
实施方案8：根据实施方案1至7中任一项所述的钻地工具，其中当连接构件受到外力时，第一流体腔室的压力高于第二流体腔室的压力。
实施方案9：根据实施方案1至8中任一项所述的钻地工具，其中致动装置还包括偏压构件，该偏压构件设置在第一流体腔室内并且被配置成在第一往复式构件上施加力。
实施方案10：一种钻地工具，其包括：主体；致动装置，其至少部分地设置在主体内，该致动装置包括：第一流体腔室；第二流体腔室；至少一个往复式构件，其将第一流体腔室与第二流体腔室分隔开，该至少一个往复式构件被配置成在第一流体腔室和第二流体腔室内来回往复运动；以及连接构件，其在往复式构件的面向第二流体腔室的一部分处附接到往复式构件，该连接构件从第二流体腔室延伸出来；以及钻井元件组件，该钻井元件组件可移除地联接到连接构件的从第二流体腔室延伸出来的纵向端部。
实施方案11：根据实施方案10所述的钻地工具，其中致动装置还包括压力补偿器，该压力补偿器与第二流体腔室流体连通并且被配置成使第二流体腔室的压力与钻地工具所暴露于的周围环境压力至少基本上平衡。
实施方案12：根据实施方案11所述的钻地工具，其中压力补偿器包括橡胶材料。
实施方案13：根据实施方案10至12中任一项所述的钻地工具，其中钻井元件组件包括：钻井元件底座；钻井元件，其设置在钻井元件底座内；以及垫片，其设置在连接构件的纵向端部和钻井元件底座之间。
实施方案14：根据实施方案10至13中任一项所述的钻地工具，其中至少一个往复式构件包括第一往复式构件和第二往复式构件，该第二往复式构件与第一往复式构件沿致动装置的纵向长度隔开至少一定距离。
实施方案15：根据实施方案14所述的钻地工具，其中第一流体腔室包括：第一部分，该第一部分与第一往复式构件的前表面流体连通；以及第二部分，该第二部分与第二往复式构件的前表面流体连通。
实施方案16：根据实施方案14或实施方案15所述的钻地工具，其中第一往复式构件具有至少大致圆柱形形状，并且其中第二往复式构件具有至少大致环形形状。
实施方式17：根据实施方式14至16中任一项所述的钻地工具，其中连接构件附接到第一往复式构件的后表面并且延伸通过第二往复式构件。
实施方案18：一种用于自调整钻地工具的致动装置，该致动装置包括：第一流体腔室，其具有第一部分和第二部分；第二流体腔室，其具有第一部分和第二部分；第一往复式构件，其将第一流体腔室的第一部分与第二流体腔室的第一部分密封地分隔开；第二往复式构件，其将第二流体腔室的第二部分与第一流体腔室的第二部分密封地分隔开；连接构件，其附接到第一往复式构件的面向第二流体腔室的第一部分的后表面，该连接构件进一步附接到第二往复式构件并且延伸通过第二往复式构件且从第二流体腔室的第二部分延伸出来；压力补偿器，其与第二流体腔室流体连通；以及钻井元件，其附接到连接构件。
实施方案19.根据实施方案18所述的致动装置，其中压力补偿器包括橡胶材料。
实施方案20：根据实施方案18或实施方案19所述的致动装置，其还包括偏压构件，该偏压构件被配置成向第一往复式构件的与后表面相反的前表面施加力。
上文描述的以及附图中示出的本公开的实施方案并不限制本公开的范围，而是通过随附权利要求及其合法等效物的范围来涵盖本公开的范围。任何等效实施方案都在本公开的范围内。实际上，根据前面的描述，除了本文所示和所述的那些诸如所述元件的另选可用组合之外，本公开的各种修改对于本领域技术人员而言都是显而易见的。此类修改和实施方案都在随附权利要求和等效物的范围内。

Claims (20)

1.一种钻地工具，其包括：
主体；
致动装置，所述致动装置至少部分地设置在所述主体内，所述致动装置包括：
第一流体腔室；
第二流体腔室；
至少一个往复式构件，所述至少一个往复式构件将所述第一流体腔室与所述第二流体腔室分隔开，所述至少一个往复式构件被配置成在所述第一流体腔室和所述第二流体腔室内来回往复运动；以及
连接构件，所述连接构件在所述往复式构件的面向所述第二流体腔室的一部分处附接到所述往复式构件，所述连接构件从所述第二流体腔室延伸出来；以及
钻井元件组件，所述钻井元件组件可移除地联接到所述连接构件的从所述第二流体腔室延伸出来的纵向端部。
2.根据权利要求1所述的钻地工具，其中所述至少一个往复式构件包括：
第一往复式构件，所述第一往复式构件被配置成在所述第一流体腔室和所述第二流体腔室内来回往复运动，所述第一往复式构件具有前表面和后表面；以及
第二往复式构件，所述第二往复式构件沿所述致动装置的纵向长度与第一往复式构件隔开至少一定距离，所述第二往复式构件被配置成在所述第一流体腔室和所述第二流体腔室内来回往复运动。
3.根据权利要求2所述的钻地工具，其中所述连接构件附接到所述第一往复式构件并延伸通过所述第二往复式构件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的钻地工具，其还包括液压流体，所述液压流体设置在所述第一流体腔室和所述第二流体腔室内且至少基本上填充所述第一流体腔室和所述第二流体腔室。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的钻地工具，其中所述致动装置还包括压力补偿器，所述压力补偿器与所述第二流体腔室流体连通并且被配置成使所述第二流体腔室的压力与所述钻地工具所暴露于的周围环境压力至少基本上平衡。
6.根据权利要求5所述的钻地工具，其中所述压力补偿器包括橡胶材料。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的钻地工具，其中当所述连接构件受到外力时，所述第一流体腔室的压力高于所述第二流体腔室的压力。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的钻地工具，其中所述钻井元件组件包括：
钻井元件底座；
钻井元件，所述钻井元件设置在所述钻井元件底座内；以及
垫片，所述垫片设置在所述连接构件的所述纵向端部与所述钻井元件底座之间。
9.根据权利要求2或权利要求3所述的钻地工具，其中所述第一流体腔室包括：
第一部分，所述第一部分与所述第一往复式构件的前表面流体连通；
以及
第二部分，所述第二部分与第二往复式构件的前表面流体连通。
10.根据权利要求2或3所述的钻地工具，其中所述第二流体腔室包括：
第一部分，该第一部分与所述第一往复式构件的所述后表面流体连通；以及
第二部分，该第二部分与所述第二往复式构件的所述后表面流体连通。
11.根据权利要求2或权利要求3所述的钻地工具，其中所述第一往复式构件具有至少大致圆柱形形状，并且其中所述第二往复式构件具有至少大致环形形状。
12.根据权利要求2或权利要求3所述的钻地工具，其中所述连接构件附接到所述第一往复式构件的后表面并延伸通过所述第二往复式构件。
13.据权利要求1至3中任一项所述的钻地工具，其中所述致动装置还包括：
第一流体流动路径，所述第一流体流动路径从所述第二流体腔室延伸到所述第一流体腔室；以及
第一流量控制装置，所述第一流量控制装置设置在所述第一流体流动路径内并且被配置成控制所述液压流体通过所述第一流体流动路径的流率。
14.据权利要求1至3中任一项所述的钻地工具，其中所述致动装置还包括：
第二流体流动路径，所述第二流体流动路径从所述第一流体腔室延伸到所述第二流体腔室；
第二流量控制装置，所述第二流量控制装置设置在所述第二流体流动路径内并且被配置成控制所述液压流体通过所述第二流体流动路径和所述第二流量控制装置的流率。
15.根据权利要求14所述的钻地工具，其中所述第二流体流动路径从所述第一流体腔室通过所述第二往复式构件延伸到所述第二流体腔室。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的钻地工具，其中所述致动装置还包括偏压构件，所述偏压构件设置在所述第一流体腔室内并且被配置成在所述至少一个往复式构件上施加力。
17.根据权利要求2或权利要求3所述的钻地工具，其中：
所述第一流体腔室具有第一部分和第二部分；
所述第二流体腔室具有第一部分和第二部分；
所述第一往复式构件将所述第一流体腔室的所述第一部分与所述第二流体腔室的所述第一部分密封地分隔开；并且
所述第二往复式构件将所述第二流体腔室的所述第二部分与所述第一流体腔室的所述第二部分密封地分隔开。
18.一种缩回和延伸钻地工具的钻井元件的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求1至3中任一项所述的钻地工具；利用由所述钻地工具钻探的地层对所述钻井元件组件的钻井元件施压；
响应于利用所述地层对所述钻井元件的所述施压而缩回所述钻井元件；
通过使流体从所述第一流体腔室的第一部分流到所述第一流体腔室的第二部分来控制所述钻井元件的缩回速率；以及
响应于所述地层压靠在所述钻井元件上的力的减小而利用偏压构件延伸所述钻井元件。
19.根据权利要求18所述的方法，其中控制所述钻井元件的缩回速率包括使所述流体从所述第一流体腔室的所述第一部分通过节流阀或止回阀流到所述第一流体腔室的所述第二部分。
20.根据权利要求18或权利要求19所述的方法，其还包括使流体从所述第一流体腔室流到所述第二流体腔室。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110374518A (zh) * 2019-07-04 2019-10-25 立府精密机械有限公司 一种拒泥包聚晶金刚石钻头
CN111287665A (zh) * 2018-12-07 2020-06-16 通用电气(Ge)贝克休斯有限责任公司 自调式掘地工具以及减少振动的相关系统和方法
CN112878917A (zh) * 2021-01-19 2021-06-01 中国石油大学(北京) 自适应切削齿及pdc钻头

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9255450B2 (en) * 2013-04-17 2016-02-09 Baker Hughes Incorporated Drill bit with self-adjusting pads
US10041305B2 (en) 2015-09-11 2018-08-07 Baker Hughes Incorporated Actively controlled self-adjusting bits and related systems and methods
US10273759B2 (en) 2015-12-17 2019-04-30 Baker Hughes Incorporated Self-adjusting earth-boring tools and related systems and methods
US10633929B2 (en) 2017-07-28 2020-04-28 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Self-adjusting earth-boring tools and related systems
US10494876B2 (en) * 2017-08-03 2019-12-03 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Earth-boring tools including rotatable bearing elements and related methods
US10557318B2 (en) 2017-11-14 2020-02-11 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Earth-boring tools having multiple gage pad lengths and related methods
GB2569330B (en) 2017-12-13 2021-01-06 Nov Downhole Eurasia Ltd Downhole devices and associated apparatus and methods
US20200024906A1 (en) * 2018-07-20 2020-01-23 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Passively adjustable elements for earth-boring tools and related tools and methods
WO2020046871A1 (en) 2018-08-29 2020-03-05 Schlumberger Technology Corporation Systems and methods of controlling downhole behavior
US11199052B2 (en) * 2020-05-01 2021-12-14 Halliburton Energy Services, Inc. Magnetic depth of cut control
US11692402B2 (en) 2021-10-20 2023-07-04 Halliburton Energy Services, Inc. Depth of cut control activation system
US11788362B2 (en) * 2021-12-15 2023-10-17 Halliburton Energy Services, Inc. Piston-based backup assembly for drill bit

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB728489A (en) * 1953-01-30 1955-04-20 Ingersoll Rand Canada Improvements in drill coupling
US5184925A (en) * 1992-01-10 1993-02-09 Kennametal Inc. Insert and insert support bar
WO2005097383A1 (de) * 2004-04-03 2005-10-20 Kennametal Inc. Hydraulik-dehnspannfutter
US20070114065A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Hall David R Drill Bit Assembly
US20080041593A1 (en) * 2005-11-21 2008-02-21 Jonathan Brown Wellbore formation evaluation system and method
US20090097985A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-16 Plainsman Mfg. Inc. Control system for reciprocating device
CN102016217A (zh) * 2008-08-06 2011-04-13 阿特拉斯科普柯塞科罗克有限责任公司 冲击辅助旋转式泥土钻头及其操作方法
US20120043138A1 (en) * 2010-08-17 2012-02-23 Dover Bmcs Acquisition Corporation Rotational Drill Bits and Drilling Apparatuses Including the Same
CN103703209A (zh) * 2011-06-14 2014-04-02 贝克休斯公司 包括可缩回垫的钻土工具、包括用于这种工具的可缩回垫的筒、及相关方法
US20150191979A1 (en) * 2013-04-17 2015-07-09 Baker Hughes Incorporated Drill bit with self-adjusting pads

Family Cites Families (103)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1612338A (en) 1923-10-03 1926-12-28 Joseph R Wilson Drilling mechanism
US2815932A (en) 1956-02-29 1957-12-10 Norman E Wolfram Retractable rock drill bit apparatus
US3050122A (en) 1960-04-04 1962-08-21 Gulf Research Development Co Formation notching apparatus
US3422672A (en) 1966-12-27 1969-01-21 Exxon Production Research Co Measurement of earth formation pressures
US3583501A (en) 1969-03-06 1971-06-08 Mission Mfg Co Rock bit with powered gauge cutter
US4375239A (en) 1980-06-13 1983-03-01 Halliburton Company Acoustic subsea test tree and method
US4386669A (en) 1980-12-08 1983-06-07 Evans Robert F Drill bit with yielding support and force applying structure for abrasion cutting elements
US4662458A (en) 1985-10-23 1987-05-05 Nl Industries, Inc. Method and apparatus for bottom hole measurement
US4856601A (en) 1986-01-22 1989-08-15 Raney Richard C Drill bit with flow control means
US5042596A (en) 1989-02-21 1991-08-27 Amoco Corporation Imbalance compensated drill bit
US5553678A (en) 1991-08-30 1996-09-10 Camco International Inc. Modulated bias units for steerable rotary drilling systems
US5842149A (en) 1996-10-22 1998-11-24 Baker Hughes Incorporated Closed loop drilling system
US6157893A (en) 1995-03-31 2000-12-05 Baker Hughes Incorporated Modified formation testing apparatus and method
DE69636054T2 (de) 1995-10-23 2006-10-26 Baker Hugues Inc., Houston Drehbohrsystem in geschlossener schleife
US6123160A (en) 1997-04-02 2000-09-26 Baker Hughes Incorporated Drill bit with gage definition region
GB9708428D0 (en) 1997-04-26 1997-06-18 Camco Int Uk Ltd Improvements in or relating to rotary drill bits
US5967247A (en) 1997-09-08 1999-10-19 Baker Hughes Incorporated Steerable rotary drag bit with longitudinally variable gage aggressiveness
US6173797B1 (en) 1997-09-08 2001-01-16 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits for directional drilling employing movable cutters and tandem gage pad arrangement with active cutting elements and having up-drill capability
FR2780753B1 (fr) 1998-07-03 2000-08-25 Inst Francais Du Petrole Dispositif et methode de controle de la trajectoire d'un forage
US6338390B1 (en) * 1999-01-12 2002-01-15 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for drilling a subterranean formation employing drill bit oscillation
US6253863B1 (en) 1999-08-05 2001-07-03 Smith International, Inc. Side cutting gage pad improving stabilization and borehole integrity
DE10001828A1 (de) 2000-01-18 2001-07-19 Fev Motorentech Gmbh Direktgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Kolbenbrennkraftmaschine
US9482055B2 (en) 2000-10-11 2016-11-01 Smith International, Inc. Methods for modeling, designing, and optimizing the performance of drilling tool assemblies
US6785641B1 (en) 2000-10-11 2004-08-31 Smith International, Inc. Simulating the dynamic response of a drilling tool assembly and its application to drilling tool assembly design optimization and drilling performance optimization
US6349780B1 (en) 2000-08-11 2002-02-26 Baker Hughes Incorporated Drill bit with selectively-aggressive gage pads
US6484825B2 (en) 2001-01-27 2002-11-26 Camco International (Uk) Limited Cutting structure for earth boring drill bits
GB0102160D0 (en) 2001-01-27 2001-03-14 Schlumberger Holdings Cutting structure for earth boring drill bits
US7451836B2 (en) 2001-08-08 2008-11-18 Smith International, Inc. Advanced expandable reaming tool
US6732817B2 (en) 2002-02-19 2004-05-11 Smith International, Inc. Expandable underreamer/stabilizer
US7428922B2 (en) 2002-03-01 2008-09-30 Halliburton Energy Services Valve and position control using magnetorheological fluids
US6971459B2 (en) 2002-04-30 2005-12-06 Raney Richard C Stabilizing system and methods for a drill bit
US7036611B2 (en) 2002-07-30 2006-05-02 Baker Hughes Incorporated Expandable reamer apparatus for enlarging boreholes while drilling and methods of use
US7493971B2 (en) 2003-05-08 2009-02-24 Smith International, Inc. Concentric expandable reamer and method
GB2405419B (en) 2003-09-01 2006-03-08 Maxwell Downhole Technology Lt Downhole tool & method
US8340981B1 (en) 2004-03-02 2012-12-25 Cave Consulting Group, Inc. Method, system, and computer program product for physician efficiency measurement and patient health risk stratification utilizing variable windows for episode creation
GB0503742D0 (en) 2005-02-11 2005-03-30 Hutton Richard Rotary steerable directional drilling tool for drilling boreholes
US7523792B2 (en) 2005-04-30 2009-04-28 National Oilwell, Inc. Method and apparatus for shifting speeds in a fluid-actuated motor
US7424922B2 (en) 2005-11-21 2008-09-16 Hall David R Rotary valve for a jack hammer
US7641002B2 (en) 2005-11-21 2010-01-05 Hall David R Drill bit
US7571780B2 (en) 2006-03-24 2009-08-11 Hall David R Jack element for a drill bit
US7753144B2 (en) 2005-11-21 2010-07-13 Schlumberger Technology Corporation Drill bit with a retained jack element
US7533737B2 (en) 2005-11-21 2009-05-19 Hall David R Jet arrangement for a downhole drill bit
US7419016B2 (en) 2006-03-23 2008-09-02 Hall David R Bi-center drill bit
US7730975B2 (en) 2005-11-21 2010-06-08 Schlumberger Technology Corporation Drill bit porting system
US7866413B2 (en) 2006-04-14 2011-01-11 Baker Hughes Incorporated Methods for designing and fabricating earth-boring rotary drill bits having predictable walk characteristics and drill bits configured to exhibit predicted walk characteristics
GB2438520B (en) 2006-05-26 2009-01-28 Smith International Drill Bit
GB2443415A (en) 2006-11-02 2008-05-07 Sondex Plc A device for creating pressure pulses in the fluid of a borehole
RU2462577C2 (ru) 2006-12-04 2012-09-27 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Раздвижной расширитель для расширения скважин и способ расширения скважины
US7392857B1 (en) 2007-01-03 2008-07-01 Hall David R Apparatus and method for vibrating a drill bit
WO2008085946A2 (en) 2007-01-08 2008-07-17 Baker Hughes Incorporated Drilling components and systems to dynamically control drilling dysfunctions and methods of drilling a well with same
US8443875B2 (en) 2007-07-25 2013-05-21 Smith International, Inc. Down hole tool with adjustable fluid viscosity
US8763726B2 (en) 2007-08-15 2014-07-01 Schlumberger Technology Corporation Drill bit gauge pad control
US7971661B2 (en) 2007-08-15 2011-07-05 Schlumberger Technology Corporation Motor bit system
GB2452709B (en) 2007-09-11 2011-01-26 Schlumberger Holdings Drill bit
US7836975B2 (en) 2007-10-24 2010-11-23 Schlumberger Technology Corporation Morphable bit
US20090133931A1 (en) 2007-11-27 2009-05-28 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for hydraulic steering of downhole rotary drilling systems
US8826938B2 (en) 2008-01-22 2014-09-09 Control Components, Inc. Direct metal laser sintered flow control element
US7882905B2 (en) 2008-03-28 2011-02-08 Baker Hughes Incorporated Stabilizer and reamer system having extensible blades and bearing pads and method of using same
US7779933B2 (en) 2008-04-30 2010-08-24 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for steering a drill bit
US8205689B2 (en) 2008-05-01 2012-06-26 Baker Hughes Incorporated Stabilizer and reamer system having extensible blades and bearing pads and method of using same
US8960329B2 (en) 2008-07-11 2015-02-24 Schlumberger Technology Corporation Steerable piloted drill bit, drill system, and method of drilling curved boreholes
US8746368B2 (en) 2008-08-13 2014-06-10 Schlumberger Technology Corporation Compliantly coupled gauge pad system
US9915138B2 (en) 2008-09-25 2018-03-13 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Drill bit with hydraulically adjustable axial pad for controlling torsional fluctuations
US8205686B2 (en) 2008-09-25 2012-06-26 Baker Hughes Incorporated Drill bit with adjustable axial pad for controlling torsional fluctuations
US7971662B2 (en) 2008-09-25 2011-07-05 Baker Hughes Incorporated Drill bit with adjustable steering pads
US8534384B2 (en) 2008-12-31 2013-09-17 Baker Hughes Incorporated Drill bits with cutters to cut high side of wellbores
US8061455B2 (en) 2009-02-26 2011-11-22 Baker Hughes Incorporated Drill bit with adjustable cutters
US8056651B2 (en) 2009-04-28 2011-11-15 Baker Hughes Incorporated Adaptive control concept for hybrid PDC/roller cone bits
GB0911844D0 (en) 2009-07-08 2009-08-19 Fraser Simon B Downhole apparatus, device, assembly and method
US8087479B2 (en) 2009-08-04 2012-01-03 Baker Hughes Incorporated Drill bit with an adjustable steering device
RU2418938C1 (ru) * 2010-02-26 2011-05-20 Николай Митрофанович Панин Алмазная буровая коронка
WO2012027590A2 (en) 2010-08-25 2012-03-01 Rotary Technologies Corporation Stabilization of boring tools
EP2434086B1 (en) 2010-09-22 2013-05-15 Sandvik Intellectual Property AB A rock drill bit and a drilling assembly for percussive rock drilling
US8739884B2 (en) 2010-12-07 2014-06-03 Baker Hughes Incorporated Stackable multi-barrier system and method
US20130025358A1 (en) 2011-07-26 2013-01-31 Baker Hughes Incorporated Deployment Mechanism for Well Logging Devices
US9097065B2 (en) 2011-09-30 2015-08-04 Baker Hughes Incorporated Drill bit design for mitigation of stick slip
US8925654B2 (en) 2011-12-08 2015-01-06 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools and methods of forming earth-boring tools
WO2013114394A2 (en) 2012-01-09 2013-08-08 Shiromani Gurudwara Prabandhak A polyherbal composition for skin care
DE102012008369A1 (de) 2012-04-25 2013-10-31 Airbus Operations Gmbh Verfahren zum Herstellen eines fluidführenden Bauteils durch schichtweisen Aufbau
US9181756B2 (en) 2012-07-30 2015-11-10 Baker Hughes Incorporated Drill bit with a force application using a motor and screw mechanism for controlling extension of a pad in the drill bit
US9103175B2 (en) 2012-07-30 2015-08-11 Baker Hughes Incorporated Drill bit with hydraulically-activated force application device for controlling depth-of-cut of the drill bit
US9255449B2 (en) 2012-07-30 2016-02-09 Baker Hughes Incorporated Drill bit with electrohydraulically adjustable pads for controlling depth of cut
US9140074B2 (en) 2012-07-30 2015-09-22 Baker Hughes Incorporated Drill bit with a force application device using a lever device for controlling extension of a pad from a drill bit surface
US9677344B2 (en) 2013-03-01 2017-06-13 Baker Hughes Incorporated Components of drilling assemblies, drilling assemblies, and methods of stabilizing drilling assemblies in wellbores in subterranean formations
US9267329B2 (en) 2013-03-12 2016-02-23 Baker Hughes Incorporated Drill bit with extension elements in hydraulic communications to adjust loads thereon
US9279293B2 (en) 2013-04-12 2016-03-08 Baker Hughes Incorporated Drill bit with extendable gauge pads
US9255450B2 (en) * 2013-04-17 2016-02-09 Baker Hughes Incorporated Drill bit with self-adjusting pads
US9663995B2 (en) 2013-04-17 2017-05-30 Baker Hughes Incorporated Drill bit with self-adjusting gage pads
US9759014B2 (en) 2013-05-13 2017-09-12 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools including movable formation-engaging structures and related methods
US9399892B2 (en) 2013-05-13 2016-07-26 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools including movable cutting elements and related methods
GB2515055A (en) 2013-06-12 2014-12-17 Blagdon Actuation Res Ltd Servo Valves
US10344548B2 (en) 2013-07-15 2019-07-09 Abrado, Inc. Well bore casing cutting tool having an improved blade structure and pad type stabilizers
US9359826B2 (en) 2014-05-07 2016-06-07 Baker Hughes Incorporated Formation-engaging structures having retention features, earth-boring tools including such structures, and related methods
US9932780B2 (en) 2014-10-06 2018-04-03 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Drill bit with extendable gauge pads
WO2016060673A1 (en) 2014-10-16 2016-04-21 Halliburton Energy Services, Inc. Adjustable rheological well control fluid
WO2016063131A1 (en) 2014-10-21 2016-04-28 Nov Downhole Eurasia Limited Downhole vibration assembly and method of using same
WO2016187372A1 (en) 2015-05-20 2016-11-24 Schlumberger Technology Corporation Steering pads with shaped front faces
US10041305B2 (en) 2015-09-11 2018-08-07 Baker Hughes Incorporated Actively controlled self-adjusting bits and related systems and methods
US10214968B2 (en) 2015-12-02 2019-02-26 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools including selectively actuatable cutting elements and related methods
RU2738434C2 (ru) 2015-12-17 2020-12-14 Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк Инструменты для бурения земной поверхности, содержащие пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности, и связанные с ними способы
US10273759B2 (en) 2015-12-17 2019-04-30 Baker Hughes Incorporated Self-adjusting earth-boring tools and related systems and methods
CN108603396B (zh) 2016-01-28 2020-07-07 斯伦贝谢技术有限公司 阶段式管下扩眼器刀翼
WO2017142815A1 (en) 2016-02-16 2017-08-24 Extreme Rock Destruction LLC Drilling machine

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB728489A (en) * 1953-01-30 1955-04-20 Ingersoll Rand Canada Improvements in drill coupling
US5184925A (en) * 1992-01-10 1993-02-09 Kennametal Inc. Insert and insert support bar
WO2005097383A1 (de) * 2004-04-03 2005-10-20 Kennametal Inc. Hydraulik-dehnspannfutter
US20070114065A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Hall David R Drill Bit Assembly
US20080041593A1 (en) * 2005-11-21 2008-02-21 Jonathan Brown Wellbore formation evaluation system and method
US20090097985A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-16 Plainsman Mfg. Inc. Control system for reciprocating device
CN102016217A (zh) * 2008-08-06 2011-04-13 阿特拉斯科普柯塞科罗克有限责任公司 冲击辅助旋转式泥土钻头及其操作方法
US20120043138A1 (en) * 2010-08-17 2012-02-23 Dover Bmcs Acquisition Corporation Rotational Drill Bits and Drilling Apparatuses Including the Same
CN103703209A (zh) * 2011-06-14 2014-04-02 贝克休斯公司 包括可缩回垫的钻土工具、包括用于这种工具的可缩回垫的筒、及相关方法
US20150191979A1 (en) * 2013-04-17 2015-07-09 Baker Hughes Incorporated Drill bit with self-adjusting pads

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111287665A (zh) * 2018-12-07 2020-06-16 通用电气(Ge)贝克休斯有限责任公司 自调式掘地工具以及减少振动的相关系统和方法
CN110374518A (zh) * 2019-07-04 2019-10-25 立府精密机械有限公司 一种拒泥包聚晶金刚石钻头
CN112878917A (zh) * 2021-01-19 2021-06-01 中国石油大学(北京) 自适应切削齿及pdc钻头
CN112878917B (zh) * 2021-01-19 2021-11-09 中国石油大学(北京) 自适应切削齿及pdc钻头

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