CN111032992A - 包括可旋转切削元件的切削元件组件和井下工具及相关方法 - Google Patents

包括可旋转切削元件的切削元件组件和井下工具及相关方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111032992A
CN111032992A CN201880056500.3A CN201880056500A CN111032992A CN 111032992 A CN111032992 A CN 111032992A CN 201880056500 A CN201880056500 A CN 201880056500A CN 111032992 A CN111032992 A CN 111032992A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sleeve
cutting element
rotatable cutting
pin
receiving bore
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880056500.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111032992B (zh
Inventor
乔恩·大卫·施罗德
约翰·阿布舍克·拉杰·波米迪
基根·L·勒夫雷司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baker Hughes Holdings LLC
Original Assignee
Baker Hughes Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baker Hughes Inc filed Critical Baker Hughes Inc
Publication of CN111032992A publication Critical patent/CN111032992A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111032992B publication Critical patent/CN111032992B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/62—Drill bits characterised by parts, e.g. cutting elements, which are detachable or adjustable
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits
    • E21B10/55—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits with preformed cutting elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/56—Button-type inserts
    • E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
    • E21B10/573—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts characterised by support details, e.g. the substrate construction or the interface between the substrate and the cutting element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明公开了一种切削元件组件，该切削元件组件包括可旋转切削元件；具有刀具接收孔的套筒，刀具接收孔至少部分地延伸穿过套筒并且被构造为将可旋转切削元件的至少一部分接收在刀具接收孔内；以及保持元件，该保持元件将可旋转切削元件可旋转地联接到套筒。在一些实施方案中，保持元件包括销，销从套筒的基部延伸，并且具有至少一个弹性部分，该至少一个弹性部分具有径向地向外延伸的至少一个突出部。在附加实施方案中，保持元件包括设置在可旋转切削元件的凹槽内的开口环或O形环。本发明还公开了具有旋转切削元件的钻地工具。

Description

包括可旋转切削元件的切削元件组件和井下工具及相关方法
优先权声明
本申请要求2017年7月28日提交的“CUTTING ELEMENT ASSEMBLIES AND DOWNHOLETOOLS COMPRISING ROTATABLE CUTTING ELEMENTS AND RELATED METHODS”(包括可旋转切削元件的切削元件组件和井下工具及相关方法)的美国专利申请序列号15/663,530的提交日期的权益。
技术领域
本公开的实施方案整体涉及可旋转切削元件和具有此类切削元件的钻地工具以及形成井下工具的相关方法。
背景技术
在地下地层中形成井眼以用于各种目的，包括例如从地下地层开采油和气以及从地下地层开采地热。可使用钻头(诸如钻地旋转钻头)在地下地层中形成井眼。不同类型的钻地旋转钻头是本领域中已知的，包括固定刀具钻头(在本领域中通常被称为“刮刀”钻头)、滚轮钻头(在本领域中通常被称为“牙轮”钻头)、镶金刚石钻头以及混合式钻头(其可包括例如固定刀具和滚轮刀具两者)。使钻头旋转并将钻头推进到地下地层中。当钻头旋转时，钻头的刀具或研磨结构切削、压碎、剪切和/或磨削掉地层材料而形成井眼。钻头所钻出的井眼的直径可由钻头的最大外径处设置的切削结构限定。
钻头直接或间接联接到本领域中称之为“钻杆柱”的端部，该钻杆柱包括一系列首尾相连的细长管状节段，这些细长管状节段从被钻的地下地层上方的地面延伸进入井眼中。各种工具和部件(包括钻头)可在位于被钻的井眼底部的钻杆柱的远端处联接在一起。工具和部件构成的这种组件在本领域中被称为“井底钻具组合”(BHA)。
可通过从地层表面旋转钻杆柱而使钻头在井眼内旋转；或者可通过将钻头联接到井下马达而使钻头旋转，该井下马达还联接到钻杆柱并设置在井眼底部附近。井下马达可包括例如液压莫瓦诺型马达，该液压莫瓦诺型马达具有安装了钻头的轴，通过将流体(例如，钻井泥浆或钻井流体)从地层表面向下泵送穿过钻杆柱的中心、穿过液压马达、从钻头中的喷嘴喷出，并使流体经过钻杆柱的外表面与井眼内暴露的地层表面之间的环形空间向上返回到地层表面，从而可引起钻头旋转。井下马达可在有或没有钻杆柱旋转的情况下操作。
除了井下马达和钻头之外，钻杆柱还可包括多个部件，包括但不限于钻管、钻铤、稳定器、随钻测量(MWD)设备、随钻测井(LWD)设备、井下通信模块以及其他部件。
除了钻杆柱之外，其他工具管柱也可设置在现有井眼中以便对含烃地层进行完井、测试、增产、开采和修复以及其他操作。
钻地工具中使用的切削元件通常包括多晶金刚石复合片(通常被称为“PDC”)切削元件，其是包括安装到支撑基底并呈现用于接合地下地层的切削面的、多晶金刚石材料的所谓“台面”的切削元件。多晶金刚石(通常被称为“PCD”)材料是包括相互键合的金刚石材料晶粒或晶体的材料。换句话讲，PCD材料包括金刚石材料晶粒或晶体之间的直接晶粒间键。
切削元件通常通过钎焊安装在钻头主体。钻头主体中形成有凹口(通常称为“凹部”)，这些凹口用于以一定方式接收每个切削元件的实质部分，使得以适当的后倾和侧倾角呈现PCD层，从而面向预期钻头旋转的方向，以便根据钻头设计进行切削。在此类情况下，将钎焊化合物施加在切削元件的基底的表面与钻头主体上的接收切削元件的凹口的表面之间。将切削元件安装在钻头主体中的其相应凹口中，并且经由喷灯将热量施加到每个切削元件以将温度升高到足够高的点以便在固定位置中将切削元件钎焊到钻头主体，但温度又不会高到损坏PCD层。
令人遗憾的是，将PDC切削元件固定到钻头限制了此类切削元件的使用寿命，因为金刚石台面的切削刃和基底会磨损，从而形成所谓的“磨损平面”并且因呈现增加的表面积而需要增加的钻压来保持钻头向地层中的给定钻进速率。另外，除非加热切削元件以将其从钻头移除并且接着与为接合地层而呈现的切削刃的未磨损部分重新钎焊，否则从未使用过切削元件的一半以上。
可旋转切削元件(其被安装用于围绕切削元件的纵向轴线旋转)可比固定切削元件更均匀地磨损，并且在不从钻头移除的情况下表现出显著更长的使用寿命。即，当切削元件在钻头主体中旋转时，切削刃或表面的不同部分可在不同时间暴露，使得能更多地使用切削元件。因此，可旋转切削元件可具有比固定切削元件更长的寿命。
发明内容
本公开的一些实施方案包括用于井下工具的切削元件组件。切削元件组件可包括可旋转切削元件、套筒和保持元件。套筒可包括刀具接收孔，该刀具接收孔至少部分地延伸穿过套筒并且被构造为将可旋转切削元件的至少一部分接收在刀具接收孔内。保持元件可以将可旋转切削元件可旋转地联接到套筒。
本公开的另外实施方案包括井下工具。井下工具可包括钻头主体、从钻头主体延伸的至少一个刀片、至少一个套筒、至少一个可旋转切削元件以及保持元件。所述至少一个套筒可固定到所述至少一个刀片并且可限定刀具接收孔。所述至少一个可旋转切削元件可设置在所述至少一个套筒的刀具接收孔内。保持元件可以将所述至少一个可旋转切削元件可旋转地联接到所述至少一个套筒。
本公开的附加实施方案包括形成井下工具的方法。所述方法可包括形成钻头主体，该钻头主体包括从钻头主体延伸的至少一个刀片；将至少一个套筒固定到所述至少一个刀片，所述至少一个套筒限定刀具接收孔；以及使用保持元件将可旋转切削元件可旋转地联接在所述至少一个套筒的刀具接收孔内。
附图说明
图1是根据本公开的一个或多个实施方案的使用切削元件组件的钻井系统的示例的简化示意图；
图2是可与图1的钻井系统结合使用的固定刀片钻地旋转钻头的简化透视图；
图3A是根据本公开的一个或多个实施方案的切削元件组件的侧剖视图；
图3B是根据本公开的一个或多个实施方案的用于将可旋转切削元件可旋转地联接到切削元件组件的套筒的保持元件的顶视图；
图4A是根据本公开的一个或多个实施方案的可旋转切削元件的侧视图；
图4B是根据本公开的一个或多个实施方案的切削元件组件的套筒的侧剖视图；
图4C是根据本公开的一个或多个实施方案的用于将可旋转切削元件可旋转地联接到切削元件组件的套筒的保持元件的顶视图；
图5A是根据本公开的一个或多个实施方案的可旋转切削元件的侧视图；
图5B是根据本公开的一个或多个实施方案的切削元件组件的套筒的侧剖视图；
图5C是根据本公开的一个或多个实施方案的用于将可旋转切削元件可旋转地联接到切削元件组件的套筒的保持元件的顶视图；并且
图6示出了根据本公开的一个或多个实施方案的形成井下工具的方法的流程图。
具体实施方式
本文所呈现的图示不是任何特定切削组件、工具或钻杆柱的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的示例性实施方案的理想化表示。以下描述提供了本公开的实施方案的具体细节，以便提供对其的全面描述。然而，本领域的普通技术人员将理解，可在不使用许多此类具体细节的情况下实施本公开的实施方案。实际上，本公开的实施方案可结合本行业中采用的常规技术来实施。另外，下文提供的描述并不包括形成完整结构或组件的所有元件。下文仅详细描述对理解本公开的实施方案所必需的那些过程动作和结构。可使用附加常规动作和结构。还需注意，该申请附带的任何附图仅用于示例性目的，因此并未按比例绘制。另外，附图之间共同的元件可具有对应数字标号。
如本文所用，术语“具有”、“包括”、“包含”、“以…为特征”及其语法等同物是包含性或开放式术语，这些术语不排除附加未叙述的元素或方法步骤，而是还包括更具限制性的术语“由…组成”、“基本上由…组成”及其语法等同物。
如本文所用，相对于材料、结构、特征或方法动作而言的术语“可”指示这被设想用于实现本公开的实施方案，并且与更具限制性的术语“是”相比优先使用此术语以便避免可与之组合使用的其他兼容材料、结构、特征和方法应当或必须被排除的任何暗示。
如本文所用，术语“被构造”是指以预定方式促进至少一个结构和至少一个装置中的一者或多者的操作的、该结构和该装置中的一者或多者的尺寸、形状、材料组成和布置。
如本文所用，“一个”、“一种”和“该”后的单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。
如本文所用，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一者或多者的任何和所有组合。
如本文所用，空间相对术语诸如“在…之下”、“在…下方”、“底部”、“在…之上”、“在…上方”、“顶部”等可为了便于描述的目的而使用，以描述如附图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。除非另外指明，否则这些空间相对术语旨在涵盖除附图中所描绘的取向之外材料的不同取向。
如本文所用，关于给定参数、特性或条件的术语“基本上”在一定程度上意指并包括：本领域的普通技术人员将理解给定参数、特性或条件是在一定方差度的情况下(诸如在可接受的制造公差内)满足的。作为示例，根据基本上满足的特定参数、特性或条件，该参数、特性或条件可为至少90.0％满足的，至少95.0％满足的，至少99.0％满足的，或甚至至少99.9％满足的。
如本文所用，关于给定参数使用的术语“约”包含所陈述的值并且具有由上下文决定的含义(例如，其包括与给定参数的测量相关联的误差度)。
如本文所用，术语“硬质材料”意指并包括具有约1,000kgf/mm2(9,807MPa)或更大努氏硬度值的任何材料。硬质材料包括例如金刚石、立方氮化硼、碳化硼、碳化钨等。
如本文所用，术语“晶粒间键”意指并包括相邻材料晶粒中的原子之间的任何直接原子键(例如，共价键、金属键等)。
如本文所用，术语“多晶硬质材料”意指并包括任何这样的材料，其包括由晶粒间键直接键合在一起的材料的多个晶粒或晶体。多晶硬质材料的单独晶粒的晶体结构可在多晶硬质材料内的空间中随机地取向。
如本文所用，术语“钻地工具”意指并包括用于在井眼的形成或扩大期间进行钻削的任何类型的钻头或工具，并且包括例如旋转钻头、冲击钻头、取芯钻头、偏心钻头、双中心钻头、扩眼器、铣刀、刮刀钻头、牙轮钻头、混合式钻头以及本领域已知的其他钻头和工具。
图1是使用本文所公开的切削元件组件的钻井系统100的示例的示意图。图1示出了井眼110，该井眼可包括其中安装有套管112的上区段111以及用钻杆柱118钻削的下区段114。钻杆柱118可包括管状构件116，该管状构件在其底端处承载钻井组件130。管状构件116可为连续油管，或者可通过接合钻管区段来形成。钻头150(也被称为“领眼钻头”)可附接到钻井组件130的底端以便在地层119中钻削第一更小直径的钻孔142。扩眼器160可放置在钻杆柱中的钻头150上方或仰孔上以将钻孔142扩大到第二更大直径的钻孔120。术语井眼和钻孔在本文中用作同义词。
钻杆柱118可在表面167处延伸到钻机180。为了便于解释，所示的钻机180是陆上钻机。本文所公开的装置和方法在海上钻机用于水下钻探时同样适用。转盘169或顶部驱动装置可使钻杆柱118和钻井组件130旋转，并因此使领眼钻头150和扩眼钻头160旋转，从而分别形成钻孔142和120。钻机180还可包括常规设备，诸如在钻削井眼110时将附加区段添加到管状构件116的机构。表面控制单元190(其可为基于计算机的单元)可放置在表面处，以用于接收并处理钻井组件130所传输的井下数据并且用于控制钻井组件130中的各种设备和传感器170的操作。来自其来源179的钻井流体在压力下泵送穿过管状构件116，该钻井流体在领眼钻头150的底部处排放并且经由钻杆柱118与井眼110的内壁之间的环形空间(也被称为“环带”)返回到表面。
在操作期间，当使钻杆柱118旋转时，领眼钻头150和扩眼钻头160两者均可旋转。领眼钻头150钻削第一更小直径的钻孔142，与此同时扩眼钻头160将钻孔142扩大到第二更大直径120。地球的地下地层可包含由不同岩石结构组成的岩层(其可从软地层变化到极硬地层)，因此可基于在钻井作业中预期遇到的地层来选择领眼钻头150和/或扩眼钻头160。
图2是可与图1的钻井系统100结合使用的固定刀具钻地旋转钻头200的透视图。例如，钻头200可为图1所示的领眼钻头150。钻头200包括可固定到柄部204的钻头主体202，该柄部具有螺纹连接部分206(例如，美国石油学会(API)螺纹连接部分)以便将钻头200附接到钻杆柱(例如，图1所示的钻杆柱118)。在一些实施方案中，可使用延伸部208将钻头主体202固定到柄部204。在其他实施方案中，可将钻头主体202直接固定到柄部204。
钻头主体202可包括内部流体通道，这些内部流体通道在钻头主体202的面203与纵向孔之间延伸，该纵向孔延伸穿过柄部204、延伸部208并部分穿过钻头主体202。还可在钻头主体202的面203处的内部流体通道内提供喷管衬套214。钻头主体202还可包括由排屑槽218分开的多个刀片216。在一些实施方案中，钻头主体202可包括保径耐磨塞222和耐磨护箍228。可将多个切削元件组件210安装在钻头主体202的面203上的切削元件凹部212中，这些切削元件凹部沿着每个刀片216定位。切削元件组件210可包括PDC切削元件，或者可包括其他切削元件。例如，一些或所有切削元件组件210可包括可旋转切削元件，如下所述且如图3A至图5C所示。
图3A是可安装在钻地工具的刀片中的切削元件组件300的侧剖视图。该刀片可为例如图2所示的刀片216之一。切削元件组件300可为图2所示的切削元件组件210之一。此外，如上简述，可将切削元件组件300插入到刀片的切削元件凹部中。
在一些实施方案中，切削元件组件300可包括套筒302、至少部分地设置在套筒302内的可旋转切削元件304、以及用于将可旋转切削元件304可旋转地联接到套筒302的保持元件306。如上所讨论，可将套筒302固定到刀片。例如，可将套筒302钎焊或焊接在刀片的凹部内。在其他实施方案中，可将套筒302与刀片一体地形成，使得套筒302与刀片之间没有物理界面。
套筒302可包括第一大致圆柱形内表面308，该第一大致圆柱形内表面限定至少部分地延伸穿过套筒302的刀具接收孔310。另外，刀具接收孔310的尺寸和形状可被设定为接收可旋转切削元件304的至少一部分。在一个或多个实施方案中，刀具接收孔310可仅部分地延伸穿过套筒302(即，刀具接收孔310可限定凹部)。在其他实施方案中，刀具接收孔310可完全地延伸穿过套筒302。
当刀具接收孔310仅部分地延伸穿过套筒302时，在一个或多个实施方案中，套筒302可包括从套筒302的基部(例如，凹部的底部)延伸的销312。在一些情况下，销312可具有大致圆柱形形状，并且可沿着套筒302的中心纵向轴线轴向地延伸。销312可包括从套筒302的基部延伸到销312的纵向端部(即，与套筒302的基部相对的端部)的一个或多个弹性部分314(例如，指状物构件)。如本文所用，术语“弹性”在参考弹性部分314使用时可指示弹性部分314至少部分地抵抗变形，并且在从第一位置变形到第二位置后，弹性部分314至少基本上返回到第一位置。例如，弹性部分314可具有延伸位置和回缩位置。
在一些情况下，当一个或多个弹性部分314在大致平行于套筒302的中心纵向轴线的方向上延伸时，一个或多个弹性部分314可处于延伸位置。例如，在不存在外力的情况下，一个或多个弹性部分314可处于延伸位置。另一方面，当一个或多个弹性部分314朝向套筒302的中心纵向轴线变形(例如，弯曲和/或经受外力)时，一个或多个弹性部分314可处于回缩位置。
此外，一个或多个弹性部分314中的每个弹性部分314可包括从相应弹性部分314径向地向外延伸的至少一个突出部316。例如，每个弹性部分314的每个突出部316可远离套筒302的中心纵向轴线延伸。在一些实施方案中，当从沿着套筒302的中心纵向轴线延伸的平面观察时，每个突出部316可具有大致截角三角形截面形状(即，图3A所描绘的视图)。在其他实施方案中，每个突出部316可具有大致圆形形状、大致矩形形状或任何其他几何形状。鉴于上述内容，并作为一个非限制性示例，一个或多个弹性部分314和相应突出部316可包括夹头紧固件。
仍然参见图3A，可旋转切削元件304可包括在界面322处键合到基底320的多晶硬质材料318。在其他实施方案中，可旋转切削元件304可完全由多晶硬质材料318形成，或者除了多晶硬质材料318和基底320之外，还可具有另一种材料。例如，多晶硬质材料318可包括金刚石、立方氮化硼或另一种硬质材料。基底320可包括例如钴结碳化钨或另一种碳化物材料。
多晶硬质材料318可具有端部切削表面324，并且还可具有其他表面，诸如侧表面326、倒角等，该表面可为预期接触地下地层的切削表面。多晶硬质材料318可为大致圆柱形的，并且界面322可大致平行于端部切削表面324。
基底320可具有第一大致圆柱形部分328和第二大致圆柱形部分330。在一些实施方案中，第二大致圆柱形部分330可具有比第一大致圆柱形部分328更小的外径。另外，在一个或多个实施方案中，第一大致圆柱形部分328可具有与套筒302的外径至少基本上相同的外径。基底320可具有后表面334，该后表面至少基本上平行于多晶硬质材料318的端部切削表面324和/或平行于多晶硬质材料318与基底320之间的界面322。
可旋转切削元件304还可包括第二大致圆柱形内表面329，该第二大致圆柱形内表面限定至少部分地延伸穿过可旋转切削元件304的基底320的销接收孔331。在一些实施方案中，销接收孔331可从基底320的后表面334延伸并且完全延伸穿过可旋转切削元件304的基底320。在另外的实施方案中，销接收孔331还可延伸穿过可旋转切削元件304的多晶硬质材料318。在附加实施方案中，销接收孔331可仅部分地延伸穿过可旋转切削元件304的基底320。具体地讲，销接收孔331可限定可旋转切削元件304的基底320中的凹部(例如，腔体)。
此外，第二大致圆柱形内表面329可限定从第二大致圆柱形内表面329(即，销接收孔331的内表面)径向地向内延伸的唇缘332。在一些情况下，唇缘332可由从销接收孔331的相对较宽部分到销接收孔331的相对较窄部分的过渡区限定。在其他情况下，唇缘332可包括在第二大致圆柱形内表面329周围和之上延伸的连续或不连续的隔离凸主体。例如，唇缘332可包括从第二大致圆柱形内表面329向内延伸的凸环。无论如何，唇缘332的尺寸和形状都可被设定为接合销312的弹性部分314的突出部316以便将可旋转切削元件304可旋转地联接到套筒302。例如，当组装切削元件组件300时，销312可延伸进入可旋转切削元件304的销接收孔331中。此外，销312的弹性部分314的突出部316可接合(例如，邻接)可旋转切削元件304的第二大致圆柱形内表面329的唇缘332。
通过接合可旋转切削元件304的第二大致圆柱形内表面329的唇缘332，销312的弹性部分314的突出部316可将可旋转切削元件304可旋转地联接到套筒302。具体地讲，销312的弹性部分314的突出部316可经由与可旋转切削元件304的第二大致圆柱形内表面329的唇缘332的机械过盈来将可旋转切削元件304保持到套筒302。此外，由于突出部316可接触唇缘332(即，形成承载界面)，因此可旋转切削元件304可围绕与套筒302的中心纵向轴线大致共线的轴线旋转。例如，可旋转切削元件304可围绕销312旋转。在一些情况下，可旋转切削元件304可在经受外力(例如，因接触地层引起)时被动地围绕销312旋转。
在一些实施方案中，基底320的第二圆柱形部分330的后表面334和外表面以及套筒302的内表面308可一起部分地限定基底320与套筒302之间的空隙。该空隙可防止可旋转切削元件304上的压缩纵向负载(或负载的纵向分量)通过内表面308转移到套筒302(例如，由于套筒302的内表面308与基底320的第二圆柱形部分330的后表面334或外表面之间可能没有接触)。相反，可基本上经由承载界面来转移压缩纵向负载，在该承载界面处，可旋转切削元件304的第二大致圆柱形内表面329的唇缘332与固定到套筒302的销312的突出部316接触。
图3B是根据本公开的一个或多个实施方案的套筒(例如，套筒302)的销312的顶视图。如图所示，销312可包括从多个弹性部分314径向地向外延伸的多个突出部316(例如，四个、五个、六个、七个或更多个)。此外，在一些实施方案中，多个突出部316可相对于彼此以大致圆形形状进行取向。
如本文所公开的可旋转切削元件组件可具有优于常规固定切削元件的某些优点。例如，可在将可旋转切削元件安装到套筒中之前将套筒安装到钻头主体中(例如，通过钎焊)。因此，可旋转切削元件、特别是PDC台面不需要暴露于钎焊特有的高温。因此，将可旋转切削元件安装到已经固定到钻头主体的套筒中可避免钎焊所引起的热损坏。此外，可易于移除并更换如本文所公开的可旋转切削元件，诸如在切削元件磨损或损坏时。与钎焊到钻头主体中的切削元件或套筒的移除相比，可旋转切削元件从保持元件所固定的套筒的分离可能是轻而易举的。例如，可经由工具(例如，圆柱形工具、尖嘴钳等)来移除图3A和图3B所描绘的可旋转切削元件，该工具插入到销接收孔331中并且使销312的突出部316移动到回缩位置。当销312的突出部316处于回缩位置时，可旋转切削元件304可易于从套筒302脱落。类似地，可在不重新加热钻头的情况下迅速实现新切削元件的插入。例如，可将可旋转切削元件304设置在销312上方(其中销接收孔331与销312对齐)，并且可将可旋转切削元件304推动到销312上。因此，与具有常规切削元件的钻头相比，可更迅速地修复钻头。
此外，通过让可旋转切削元件被动地旋转，可旋转切削元件可被动地更多地利用其切削表面而无需操作员的任何直接(例如，强制)旋转。例如，当可旋转切削元件经受与可旋转切削元件的旋转轴线至少部分地相切的外力时，可旋转切削元件可旋转一定程度并且可提供切削表面的至少某个不同部分以用于切削地层。因此，本公开的切削组件可提供可在切削表面周围更均匀地磨损的可旋转切削元件。因此，本公开的切削组件在使用期间可需要更少维护。
图4A示出了根据本公开的另一个实施方案的可安装在钻地工具的刀片中的切削元件组件400的可旋转切削元件的侧视图。图4B示出了切削元件组件400的套筒的侧剖视图。图4C示出了切削元件组件400的保持元件406的顶视图。一起参见图4A至图4C，与图3A的切削元件组件300类似，切削元件组件400可包括套筒402、可旋转切削元件404和保持元件406。
此外，套筒402可包括大致圆柱形内表面408，该大致圆柱形内表面限定至少部分地延伸穿过套筒402的刀具接收孔410。在图4A所示的实施方案中，例如，刀具接收孔410可完全地延伸穿过套筒402。刀具接收孔410的尺寸和形状可被设定为接收可旋转切削元件304的至少一部分。此外，内表面408可限定从内表面408(即，刀具接收孔410的内表面)径向地向内延伸的唇缘432。在一些情况下，唇缘432可由从刀具接收孔410的相对较宽部分到相对较窄部分的过渡区限定。在其他情况下，唇缘432可包括在套筒402的内表面408周围和之上向内延伸的隔离凸主体。例如，唇缘432可包括从套筒402的内表面408向内延伸的凸环。
此外，套筒402可在套筒402的刀具接收孔410的纵向端部处包括引导部分436。在一些实施方案中，引导部分436可设置在刀具接收孔410的纵向端部上，该刀具接收孔被构造(例如，被设计)为接收可旋转切削元件404。在一些情况下，引导部分436可包括围绕套筒402的刀具接收孔410的开口边缘438延伸的倒角表面。换言之，引导部分436可包括截头圆锥表面。此外，在插入到套筒402中后，引导部分436可被成形为使保持元件406压缩，如下文更详细描述。
如上所述，切削元件组件400可包括可旋转切削元件402。此外，例如，可旋转切削元件404可包括上文针对图3A描述的多晶硬质材料418和/或基底420的任何构型。另外，多晶硬质材料418可具有端部切削表面424，并且还可具有其他表面，诸如侧表面426、倒角等，该表面可为预期接触地下地层的切削表面。多晶硬质材料418可为大致圆柱形的。
基底420可包括多晶硬质材料418附近的第一大致圆柱形部分428以及第二大致圆柱形部分430，该第二大致圆柱形部分的尺寸和形状被设定为插入到套筒410中。在一些实施方案中，第二大致圆柱形部分430可具有比第一大致圆柱形部分428更小的外径。另外，在一个或多个实施方案中，第一大致圆柱形部分428可具有与套筒402的外径至少基本上相同的外径。基底420可具有后表面434，该后表面至少基本上平行于多晶硬质材料418的端部切削表面424和/或平行于多晶硬质材料418与基底420之间的界面422。
可旋转切削元件402的第二大致圆柱形部分430可包括凹槽440，该凹槽围绕可旋转切削元件404的第二大致圆柱形部分430周向地延伸并且从可旋转切削元件404的第二大致圆柱形部分430的外侧表面径向地向内延伸。凹槽440的尺寸和构型可被设定为接收保持元件406的至少一部分。例如，凹槽440的尺寸和构型可被设定为接收O形环、开口环、斜面保持环、弓形保持环、螺旋保持环或另一个保持元件的至少一部分。此外，凹槽440和唇缘432可相对于彼此分别沿着可旋转切削元件404和套筒402轴向地定位，使得当将可旋转切削元件404插入到套筒402中时，凹槽440可以可滑动经过唇缘432。换言之，当将可旋转切削元件404完全插入到套筒402中时，凹槽440可滑动经过唇缘432。
如上所述，切削元件组件400还可包括用于将可旋转切削元件404可旋转地联接到套筒402的保持元件406。如图4C所示，在一些实施方案中，保持元件406可包括开口环。例如，保持元件406可具有大致C形，其中端部442，444具有其间限定的间隙。因此，保持元件406可具有延伸位置和回缩位置。例如，当端部442，444分开并且具有其间的间隙时，保持元件406可处于延伸位置。另一方面，当端部442，444具有其间的更小间隙或彼此接触时，保持元件406可处于回缩位置。
一起参见图4A至图4C，当组装切削元件组件400时，可旋转切削元件404的第二大致圆柱形部分430可设置在套筒302的大致圆柱形内表面408(即，套筒402的刀具接收孔410)内。另外，可旋转切削元件404的第一大致圆柱形部分428可设置在套筒402的纵向端部附近并且在该纵向端部上悬伸(例如，在该纵向端部上方突出)。此外，当安装切削元件组件400时，保持元件406可部分地设置在可旋转切削元件404的第二大致圆柱形部分430的凹槽440内并且可至少部分地从凹槽440突出，使得保持元件406可接合(例如，接触、邻接)套筒402的唇缘432。因此，保持元件406可以将可旋转切削元件404可旋转地联接到套筒402。
此外，一起参见图4B和图4C，当在保持元件406(例如，开口环)设置在可旋转切削元件404的凹槽440内的情况下将可旋转切削元件404插入到套筒402中时，保持元件406可抵靠引导部分436(例如，倒角表面)滑动。另外，沿着引导部分436滑动(即，沿着引导部分436的倾斜表面滑动)的动作可使保持元件406从延伸位置移动(例如，变形)到回缩位置。一旦保持元件406处于回缩位置，可旋转切削元件404就可以可插入穿过套筒402的刀具接收孔410。此外，在回缩位置中，可将保持元件406推过套筒402的唇缘432，并且在经过套筒402的唇缘432后，保持元件406可从回缩位置移动(例如，变形)到延伸位置。
在一些实施方案中，可基于未因唇缘432而变窄的套筒402的刀具接收孔410的一部分(即，从唇缘432经过的套筒402的刀具接收孔410的一部分)的内径来确定(例如，选择)处于延伸位置的保持元件406的外径。例如，处于延伸位置的保持元件406的外径可与未因唇缘432而变窄的套筒402的刀具接收孔410的该部分的内径基本上相同或较之更大。此外，可基于套筒402的唇缘432的内径与未因唇缘432而变窄的套筒402的刀具接收孔410的该部分的内径的比率来确定端部442、444之间的间隙的尺寸(例如，宽度)。例如，可选择间隙的尺寸来允许保持元件406压缩成具有足够小的直径的回缩位置以便经过套筒402的唇缘432，并且允许保持元件406扩展成具有足够大的直径的延伸位置以便接合套筒402的唇缘432。
如上所述，通过接合套筒402的唇缘432和可旋转切削元件404的凹槽440，保持元件406可以将可旋转切削元件304可旋转地联接到套筒402。具体地讲，保持元件406可经由与套筒402的唇缘432和可旋转切削元件304的凹槽440的机械过盈来将可旋转切削元件404保持到套筒402。此外，由于保持元件406可接触唇缘432和凹槽440(即，形成承载界面)，因此可旋转切削元件404可围绕与套筒402的中心纵向轴线共线的轴线旋转。此外，在一些实施方案中，可旋转切削元件404可相对于套筒402被动地旋转。例如，可旋转切削元件304可在经受外力(例如，因接触地层引起的力)时相对于套筒402旋转。
在一些实施方案中，基底420的第二圆柱形部分430的后表面434和外表面以及套筒402的内表面408可一起部分地限定基底420与套筒402之间的空隙。该空隙可防止可旋转切削元件404的压缩纵向负载(或负载的纵向分量)通过套筒402的内表面408转移到套筒402(例如，由于套筒402的内表面408与基底420的第二圆柱形部分430的后表面434或外表面之间可能没有接触)。相反，可基本上(例如，完全或几乎完全)经由套筒402的唇缘432与保持元件406接触的承载界面并且经由可旋转切削元件304的凹槽440与保持元件406接触的承载界面来转移压缩纵向负载。
图5A至图5C示出了根据本公开的另一个实施方案的切削元件组件500。切削元件组件500可与图4A和图4B所示的切削元件组件400基本上相同。然而，保持元件506可包括O形环而非开口环。
此外，当在保持元件506(例如，O形环)设置在可旋转切削元件504的凹槽540内的情况下将可旋转切削元件504插入到套筒502中时，保持元件506可抵靠引导部分536(例如，倒角表面)滑动。此外，沿着引导部分536滑动(即，沿着引导部分536的倾斜表面滑动)的动作可使保持元件406(例如，O形环)在分子水平上压缩。一旦保持元件406处于压缩状态，可旋转切削元件504就可以可插入穿过套筒502的刀具接收孔510。此外，在压缩状态下，可将保持元件506推过套筒502的唇缘532，并且在经过套筒502的唇缘532后，保持元件506可从压缩状态扩展到正常状态。
在一些实施方案中，可基于未因唇缘532而变窄的套筒502的刀具接收孔510的一部分(即，从唇缘532经过的套筒502的刀具接收孔510的一部分)的内径来确定(例如，选择)处于正常状态(例如，不是压缩状态)的保持元件506的外径。例如，处于正常状态的保持元件506的外径可与未因唇缘532而变窄的套筒502的刀具接收孔510的该部分的内径基本上相同。此外，保持元件506可以上文针对图4A至图4C描述的相同方式将可旋转切削元件504可旋转地联接到套筒502。
图6示出了根据本公开的一个或多个实施方案的形成井下工具的方法600的流程图。在一些实施方案中，该方法可包括形成钻头主体或扩眼器主体的动作610。例如，动作610可包括形成钻头主体，该钻头主体包括从钻头主体延伸的至少一个刀片。此外，可根据上文针对图2描述的任何方式形成钻头主体。例如，形成钻头主体可包括形成固定刀具钻地旋转钻头。
另外，方法600可包括将套筒固定到钻头主体的动作620。例如，动作620可包括将至少一个套筒固定到至少一个刀片，并且套筒可限定刀具接收孔。例如，套筒可包括上文针对图3A、图4B和图5B描述的任何套筒。此外，在一些实施方案中，可经由钎焊或焊接将套筒固定到钻头主体。例如，可将套筒钎焊和/或焊接在钻头主体的凹部内。
此外，方法600可包括将可旋转切削元件可旋转地联接到套筒的动作630。例如，动作630可包括使用保持元件将可旋转切削元件可旋转地联接在至少一个套筒的刀具接收孔内。此外，在一些实施方案中，动作630可包括将销(例如，上文针对图3A和图3B描述的销312)插入到可旋转切削元件的销接收孔中，并且使从与套筒的基部相对的销的纵向端部径向地延伸的至少一个突出部在可旋转切削元件的接收孔内从回缩位置移动到延伸位置。另外，动作630可包括使至少一个突出部接合可旋转切削元件的唇缘部分。
在其他实施方案中，动作630可包括将保持元件(例如，开口环或O形环)设置在可旋转切削元件的凹槽内，并且将可旋转切削元件插入到至少一个套筒的刀具接收孔中。此外，动作630可包括使保持元件经由至少一个套筒的倒角表面至少部分地压缩(例如，移动到回缩位置)，并且将可旋转切削元件插入到至少一个套筒的刀具接收孔中，直到保持元件推过至少一个套筒的唇缘并且至少部分地扩展(例如，移动到延伸位置)。
下面描述本公开的附加非限制性示例性实施方案。
实施方案1：一种用于井下工具的刀具组件，包括：可旋转切削元件；具有刀具接收孔的套筒，该刀具接收孔至少部分地延伸穿过套筒并且被构造为将可旋转切削元件的至少一部分接收在刀具接收孔内；以及保持元件，该保持元件将可旋转切削元件可旋转地联接到套筒。
实施方案2：根据实施方案1所述的刀具组件，其中可旋转切削元件包括可被动旋转的切削元件。
实施方案3：根据实施方案1所述的刀具组件，其中保持元件包括：销，该销沿着刀具接收孔的中心纵向轴线从套筒的基部延伸，该销包括至少一个弹性部分；和至少一个突出部，该至少一个突出部从与套筒的基部相对的销的纵向端部径向地向外延伸，其中至少一个弹性部分被构造为允许突出部在延伸位置与回缩位置之间移动。
实施方案4：根据实施方案3所述的刀具组件，其中可旋转切削元件包括：销接收孔，该销接收孔至少部分地延伸穿过可旋转切削元件并且用于接收销和至少一个突出部；和唇缘，该唇缘从销接收孔的内表面径向地向内延伸，并且其尺寸和形状被设定为接合保持元件的至少一个突出部并将可旋转切削元件可旋转地联接到套筒。
实施方案5：根据实施方案1所述的刀具组件，其中保持元件包括开口环。
实施方案6：根据实施方案5所述的刀具组件，其中可旋转切削元件包括凹槽，该凹槽围绕可旋转切削元件周向地延伸并且从可旋转切削元件的外侧表面径向地向内延伸，其中凹槽的尺寸和形状被设定为接收开口环的至少一部分。
实施方案7：根据实施方案6所述的刀具组件，其中套筒包括唇缘部分，该唇缘部分从套筒的内表面径向地向内延伸，并且其尺寸和形状被设定为接合开口环并将可旋转切削元件可旋转地联接到套筒。
实施方案8：根据实施方案1所述的刀具组件，其中套筒在套筒的刀具接收孔的纵向端部处包括引导部分，该引导部分包括倒角表面，该倒角表面围绕套筒的刀具接收孔的开口边缘延伸并且被成形为在可旋转切削元件插入到套筒中时使开口环压缩。
实施方案9：一种井下工具，包括：钻头主体；至少一个刀片，该至少一个刀片从钻头主体延伸；至少一个套筒，该至少一个套筒固定到至少一个刀片并且限定刀具接收孔；至少一个可旋转切削元件，该至少一个可旋转切削元件设置在至少一个套筒的刀具接收孔内；和保持元件，该保持元件将可旋转切削元件可旋转地联接到至少一个套筒。
实施方案10：根据实施方案9所述的钻头，其中可旋转切削元件相对于至少一个套筒被动地旋转。
实施方案11：根据实施方案9所述的钻头，其中保持元件包括开口环，并且其中可旋转切削元件包括凹槽，该凹槽围绕可旋转切削元件周向地延伸，该凹槽的尺寸和形状被设定为接收开口环的至少一部分。
实施方案12：根据实施方案11所述的钻头，其中至少一个套筒包括唇缘部分，该唇缘部分从至少一个套筒的内表面径向地向内延伸，并且其尺寸和形状被设定为接合开口环并将可旋转切削元件可旋转地联接到至少一个套筒。
实施方案13：根据实施方案9所述的钻头，其中至少一个套筒被钎焊到钻头主体的至少一个刀片的凹部内。
实施方案14：根据实施方案9所述的钻头，其中可旋转切削元件为圆柱形的并且可围绕其中心纵向轴线旋转。
实施方案15：根据实施方案9所述的钻头，其中保持元件包括：销，该销沿着至少一个套筒的中心纵向轴线从至少一个套筒的基部延伸，该销包括至少一个弹性部分；和至少一个突出部，该至少一个突出部从与至少一个套筒的基部相对的销的纵向端部径向地延伸，并被构造为允许突出部在延伸位置与回缩位置之间移动，并且其中可旋转切削元件包括：销接收孔，该销接收孔至少部分地延伸穿过可旋转切削元件，并被构造用于接收销和至少一个突出部；和唇缘，该唇缘从销接收孔的内表面径向地向内延伸，并且其尺寸和形状被设定为接合保持元件的至少一个突出部并将可旋转切削元件可旋转地联接到套筒。
实施方案16：一种形成井下工具的方法，包括：形成钻头主体，该钻头主体包括从钻头主体延伸的至少一个刀片；将至少一个套筒固定到至少一个刀片，该套筒限定刀具接收孔；以及使用保持元件将可旋转切削元件可旋转地联接在至少一个套筒的刀具接收孔内。
实施方案17：根据实施方案16所述的方法，其中将可旋转切削元件可旋转地联接在至少一个套筒内包括：将包括开口环的保持元件设置在可旋转切削元件的凹槽内；将可旋转切削元件插入到至少一个套筒的刀具接收孔中；使开口环经由至少一个套筒的引导部分至少部分地压缩；以及将可旋转切削元件插入到至少一个套筒的刀具接收孔中，直到开口环被推过至少一个套筒的唇缘并且至少部分地扩展。
实施方案18：根据实施方案17所述的方法，其中使开口环经由倒角表面至少部分地压缩包括：使开口环抵靠引导部分滑动；以及使开口环从延伸位置移动到回缩位置。
实施方案19：根据实施方案16所述的方法，其中将可旋转切削元件可旋转地联接在至少一个套筒内包括：将从至少套筒的基部延伸的销插入到可旋转切削元件的销接收孔中；使从与套筒的基部相对的销的纵向端部径向地延伸的至少一个突出部在可旋转切削元件的接收孔内从回缩位置移动到延伸位置；以及使至少一个突出部接合可旋转切削元件的唇缘部分。
实施方案20：根据实施方案19所述的方法，其中将销插入到可旋转切削元件的销接收孔中包括使至少一个突出部从延伸位置移动到回缩位置。
虽然本文已经相对于某些所示实施方案描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将认识并理解其不受如此限制。相反，可以在不脱离受权利要求书保护的本发明(包括其合法等同物)的范围的情况下对所示实施方案作出许多添加、删除和修改。另外，来自一个实施方案的特征可以与另一个实施方案的特征组合，同时仍然涵盖在本发明人所设想的本发明的范围内。此外，本公开的实施方案对于各种不同的工具类型和构型均具有实用性。

Claims (15)

1.一种井下工具，包括：
主体：
至少一个刀片，所述至少一个刀片从所述主体延伸；
至少一个套筒，所述至少一个套筒固定到所述至少一个刀片并且限定刀具接收孔：
至少一个可旋转切削元件，所述至少一个可旋转切削元件设置在所述至少一个套筒的所述刀具接收孔内；和
保持元件，所述保持元件将所述至少一个可旋转切削元件可旋转地联接到所述至少一个套筒。
2.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述至少一个可旋转切削元件相对于所述至少一个套筒被动地旋转。
3.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述保持元件包括开口环，并且其中所述至少一个可旋转切削元件包括凹槽，所述凹槽围绕所述至少一个可旋转切削元件周向地延伸，所述凹槽的尺寸和形状被设定为接收所述开口环的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的井下工具，其中所述至少一个套筒包括唇缘部分，所述唇缘部分从所述至少一个套筒的内表面径向地向内延伸，并且其尺寸和形状被设定为接合所述开口环并将所述至少一个可旋转切削元件可旋转地联接到所述至少一个套筒。
5.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述至少一个套筒被钎焊到所述钻头主体的所述至少一个刀片的凹部内。
6.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述至少一个可旋转切削元件为圆柱形的并且能够围绕其中心纵向轴线旋转。
7.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述保持元件包括：
销，所述销沿着所述至少一个套筒的中心纵向轴线从所述至少一个套筒的基部延伸，所述销包括至少一个弹性部分；和
至少一个突出部，所述至少一个突出部从与所述至少一个套筒的所述基部相对的所述销的纵向端部径向地延伸，并被构造为允许所述至少一个突出部在延伸位置与回缩位置之间移动。
8.根据权利要求7所述的井下工具，其中所述至少一个可旋转切削元件包括：
销接收孔，所述销接收孔至少部分地延伸穿过所述至少一个可旋转切削元件，并被构造用于接收所述销和所述至少一个突出部；和
唇缘，所述唇缘从所述销接收孔的内表面径向地向内延伸，并且其尺寸和形状被设定为接合所述保持元件的所述至少一个突出部并将所述至少一个可旋转切削元件可旋转地联接到所述至少一个套筒。
9.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述保持元件包括开口环。
10.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述套筒在所述套筒的所述刀具接收孔的纵向端部处包括引导部分，所述引导部分包括倒角表面，所述倒角表面围绕所述套筒的所述刀具接收孔的开口边缘延伸并且被成形为在所述可旋转切削元件插入到所述套筒中时使所述保持元件压缩。
11.一种形成井下工具的方法，包括：
形成主体，所述主体包括从所述主体延伸的至少一个刀片；
将至少一个套筒固定到所述至少一个刀片，所述至少一个套筒限定刀具接收孔；以及
使用保持元件将可旋转切削元件可旋转地联接在所述至少一个套筒的所述刀具接收孔内。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述可旋转切削元件可旋转地联接在所述至少一个套筒内包括：
将包括开口环的所述保持元件设置在所述可旋转切削元件的凹槽内；
将所述可旋转切削元件插入到所述至少一个套筒的所述刀具接收孔中；
使所述开口环经由所述至少一个套筒的引导部分至少部分地压缩：以及
将所述可旋转切削元件插入到所述至少一个套筒的所述刀具接收孔中，直到所述开口环被推过所述至少一个套筒的唇缘并且至少部分地扩展。
13.根据权利要求12所述的方法，其中使所述开口环经由倒角表面至少部分地压缩包括：
使所述开口环抵靠所述引导部分滑动；以及
使所述开口环从延伸位置移动到回缩位置。
14.根据权利要求11所述的方法，其中将所述可旋转切削元件可旋转地联接在所述至少一个套筒内包括：
将从所述至少一个套筒的基部延伸的销插入到所述可旋转切削元件的销接收孔中；
使从与所述至少一个套筒的所述基部相对的所述销的纵向端部径向地延伸的至少一个突出部在所述可旋转切削元件的所述销接收孔内从回缩位置移动到延伸位置；以及
使所述至少一个突出部接合所述可旋转切削元件的唇缘部分。
15.根据权利要求14所述的方法，其中将所述销插入到所述可旋转切削元件的所述销接收孔中包括使所述至少一个突出部从延伸位置移动到回缩位置。
CN201880056500.3A 2017-07-28 2018-07-25 包括可旋转切削元件的切削元件组件和井下工具及相关方法 Active CN111032992B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/663,530 US10487590B2 (en) 2017-07-28 2017-07-28 Cutting element assemblies and downhole tools comprising rotatable cutting elements and related methods
US15/663,530 2017-07-28
PCT/US2018/043737 WO2019023370A1 (en) 2017-07-28 2018-07-25 CUTTING ELEMENT ASSEMBLIES AND DOWNHOLE TOOLS COMPRISING ROTARY CUTTING ELEMENTS, AND ASSOCIATED METHODS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111032992A true CN111032992A (zh) 2020-04-17
CN111032992B CN111032992B (zh) 2021-07-30

Family

ID=65037720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880056500.3A Active CN111032992B (zh) 2017-07-28 2018-07-25 包括可旋转切削元件的切削元件组件和井下工具及相关方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10487590B2 (zh)
EP (1) EP3658740A4 (zh)
CN (1) CN111032992B (zh)
CA (1) CA3071262A1 (zh)
SA (1) SA520411178B1 (zh)
WO (1) WO2019023370A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10760346B2 (en) 2017-07-28 2020-09-01 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Rotatable cutters and elements, earth-boring tools including the same, and related methods
US11053742B1 (en) * 2020-02-21 2021-07-06 Halliburton Energy Services, Inc. Cutter retention for rotatable cutter
US11585157B2 (en) 2020-03-18 2023-02-21 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Earth boring tools with enhanced hydraulics adjacent cutting elements and methods of forming

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120160562A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Sharp Ugwuocha Earth removal member with features for facilitating drill-through
WO2013085869A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-13 Smith International Inc. Rotating cutting elements for pdc bits
CN103635654A (zh) * 2011-04-26 2014-03-12 史密斯国际有限公司 在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法
US20140182949A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Varel International Ind., L.P. Streamlined pocket design for pdc drill bits
CN104662252A (zh) * 2012-08-21 2015-05-27 史密斯国际有限公司 具有闭合保持环的滚动切割器
CN104812988A (zh) * 2012-10-22 2015-07-29 史密斯国际有限公司 超硬材料的切割元件、其形成方法和包含其的钻头
CN108138543A (zh) * 2015-09-29 2018-06-08 史密斯国际有限公司 滚动切削器稳定性的改进
CN108138544A (zh) * 2015-09-29 2018-06-08 史密斯国际有限公司 旋转切削结构以及用于保持其的结构

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553615A (en) 1982-02-20 1985-11-19 Nl Industries, Inc. Rotary drilling bits
US4751972A (en) 1986-03-13 1988-06-21 Smith International, Inc. Revolving cutters for rock bits
US7604073B2 (en) 2005-10-11 2009-10-20 Us Synthetic Corporation Cutting element apparatuses, drill bits including same, methods of cutting, and methods of rotating a cutting element
US7845436B2 (en) 2005-10-11 2010-12-07 Us Synthetic Corporation Cutting element apparatuses, drill bits including same, methods of cutting, and methods of rotating a cutting element
US7703559B2 (en) 2006-05-30 2010-04-27 Smith International, Inc. Rolling cutter
US20080202814A1 (en) 2007-02-23 2008-08-28 Lyons Nicholas J Earth-boring tools and cutter assemblies having a cutting element co-sintered with a cone structure, methods of using the same
US20080251293A1 (en) 2007-04-12 2008-10-16 Ulterra Drilling Technologies, L.L.C. Circumvolve cutters for drill bit
US7762359B1 (en) 2007-08-22 2010-07-27 Us Synthetic Corporation Cutter assembly including rotatable cutting element and drill bit using same
US8079431B1 (en) 2009-03-17 2011-12-20 Us Synthetic Corporation Drill bit having rotational cutting elements and method of drilling
GB2493322B (en) 2010-05-19 2018-04-04 Smith International Rolling cutter bit design
US9016409B2 (en) 2010-05-19 2015-04-28 Smith International, Inc. Rolling cutter placement on PDC bits
US8991523B2 (en) 2010-06-03 2015-03-31 Smith International, Inc. Rolling cutter assembled directly to the bit pockets
US8950516B2 (en) 2011-11-03 2015-02-10 Us Synthetic Corporation Borehole drill bit cutter indexing
US9291000B2 (en) 2011-11-14 2016-03-22 Smith International, Inc. Rolling cutter with improved rolling efficiency
WO2013074898A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 Smith International Inc. Rolling cutter with side retention
US9322219B2 (en) 2011-12-05 2016-04-26 Smith International, Inc. Rolling cutter using pin, ball or extrusion on the bit body as attachment methods
US9903162B2 (en) 2011-12-29 2018-02-27 Smith International, Inc. Spacing of rolling cutters on a fixed cutter bit
US20140360792A1 (en) 2011-12-29 2014-12-11 Smith International, Inc. Split sleeves for rolling cutters
US9328564B2 (en) 2012-03-09 2016-05-03 Smith International, Inc. Cutting elements retained within sleeves
US9388639B2 (en) 2012-10-26 2016-07-12 Baker Hughes Incorporated Rotatable cutting elements and related earth-boring tools and methods
US9869133B2 (en) 2012-11-15 2018-01-16 Smith International, Inc. Method of using spring loaded blocker to retain rolling cutters or mechanical lock cutters
WO2014105454A1 (en) 2012-12-26 2014-07-03 Smith International, Inc. Rolling cutter with bottom support
US20150047910A1 (en) 2013-08-14 2015-02-19 Smith International, Inc. Downhole cutting tools having rolling cutters with non-planar cutting surfaces
US10066439B2 (en) 2014-06-18 2018-09-04 Halliburton Energy Services, Inc. Rolling element assemblies
CN106460462A (zh) 2014-07-28 2017-02-22 哈利伯顿能源服务公司 滚切刀具组合件

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120160562A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Sharp Ugwuocha Earth removal member with features for facilitating drill-through
CN103635654A (zh) * 2011-04-26 2014-03-12 史密斯国际有限公司 在固定切割器钻头中使用套管、压缩弹簧、和/或销/球附连滚动切割器的方法
WO2013085869A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-13 Smith International Inc. Rotating cutting elements for pdc bits
CN104662252A (zh) * 2012-08-21 2015-05-27 史密斯国际有限公司 具有闭合保持环的滚动切割器
CN104812988A (zh) * 2012-10-22 2015-07-29 史密斯国际有限公司 超硬材料的切割元件、其形成方法和包含其的钻头
US20140182949A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Varel International Ind., L.P. Streamlined pocket design for pdc drill bits
CN108138543A (zh) * 2015-09-29 2018-06-08 史密斯国际有限公司 滚动切削器稳定性的改进
CN108138544A (zh) * 2015-09-29 2018-06-08 史密斯国际有限公司 旋转切削结构以及用于保持其的结构

Also Published As

Publication number Publication date
EP3658740A4 (en) 2021-06-09
CN111032992B (zh) 2021-07-30
EP3658740A1 (en) 2020-06-03
CA3071262A1 (en) 2019-01-31
WO2019023370A1 (en) 2019-01-31
SA520411178B1 (ar) 2022-07-03
US10487590B2 (en) 2019-11-26
US20190032418A1 (en) 2019-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10724304B2 (en) Cutting element assemblies and downhole tools comprising rotatable and removable cutting elements and related methods
US8887836B2 (en) Drilling systems for cleaning wellbores, bits for wellbore cleaning, methods of forming such bits, and methods of cleaning wellbores using such bits
CA2773331C (en) Drill bit for earth boring
US10526849B2 (en) Cutting structure with blade having multiple cutting edges
US20190078393A1 (en) Earth-boring tools including rotatable cuting element assemblies and related methods of forming and using the same
WO2010085529A1 (en) Drilling assemblies including one of a counter rotating drill bit and a counter rotating reamer, methods of drilling, and methods of forming drilling assemblies
CN111032992B (zh) 包括可旋转切削元件的切削元件组件和井下工具及相关方法
US10590724B2 (en) Mill with adjustable gauge diameter
US20110100714A1 (en) Backup cutting elements on non-concentric earth-boring tools and related methods
US10526848B2 (en) Cutting structure of a downhole cutting tool
US10458188B2 (en) Cutting element assemblies comprising rotatable cutting elements, earth-boring tools including such cutting element assemblies, and related methods
US20190063163A1 (en) Cutting element assemblies comprising rotatable cutting elements insertable from the back of a blade
US20190063162A1 (en) Cutting element assemblies comprising rotatable cutting elements, downhole tools comprising such cutting element assemblies, and related methods
US10415317B2 (en) Cutting element assemblies comprising rotatable cutting elements and earth-boring tools comprising such cutting element assemblies
US10450806B2 (en) Cutting element assemblies comprising rotatable cutting elements
US20170292330A1 (en) Cutting element pocket with relief features
US11946321B2 (en) Cutting element assemblies and downhole tools comprising rotatable and removable cutting elements and related methods
WO2020257326A1 (en) Earth-boring tools for coupling to casings and related systems and methods
US20190078392A1 (en) Earth-boring tools including rotatable cutting elements and formation-engaging features that drive rotation of such cutting elements, and related methods
US20190032411A1 (en) Earth-boring tools including cutting element profiles configured to reduce work rates
WO2019094899A1 (en) Earth-boring drill bits with controlled cutter speed across the bit face, and related methods
US11920409B2 (en) Cutting elements, earth-boring tools including the cutting elements, and methods of forming the earth-boring tools
US11208847B2 (en) Stepped downhole tools and methods of use

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant