CN115637933A - 用于井下条件的具有弹性力构件的力调制系统 - Google Patents

Abstract

用于井下条件的具有弹性力构件的力调制系统包括刀具、保持器、保持器保持装置和由第一编织材料制成的第一力构件。刀具装在保持器上，保持器装在钻头上。保持器保持装置沿第一方向施加保持器保持力。第一力构件沿第二方向施加第一力。第二方向与第一方向成角度偏移，从而力调制系统的切割轮廓是可变的。还可以存在由第二编织材料制成的第二力构件以在第一方向上施加第二力以在第一方向上更多地改变切割轮廓。第二力构件可与第一力构件制成一体，包括第一编织材料和第二编织材料为相同材料。

Description

用于井下条件的具有弹性力构件的力调制系统

技术领域

本发明涉及钻头上的切削元件。具体来说，本发明涉及用于钻头上固定刀具的力调制系统。更具体地说，本发明涉及一种用于井下条件的具有弹性力构件的力调制系统。

背景技术

相关技术的说明，包括根据37CFR 1.97和37CFR 1.98公开的信息。

聚晶金刚石(PDC)切削齿用于石油和天然气钻井作业。现有技术的钻头包括多个部件的牙轮钻头和旋转切削齿，用于凿穿和磨削岩层。成排的切削齿沿着钻头部分移动，以分散切削齿的磨损。钻头的多个部分包括钻头切削刃、钻头体、牙轮、轴承和密封件。传统钻头是固定切削刀具钻头，它由单个钻头组成，没有任何移动部件。刀具固定在钻头的刀翼或钻头体上。固定在钻头部件上的刀具决定了钻头的切割轮廓，并在钻头上的适当位置剪切岩层。由于没有移动部件，固定刀具在井筒极端高温和高压条件下更加可靠。然而，这些刀具的磨损很大。

更复杂的是，固定刀具的磨损是不相等的。所有的固定刀具都有一定的损坏来源，如振动和冲击载荷。然而，固定刀具在钻头不同部位的磨损速度不同。例如，锥体中的固定切削齿与钻头刀片上的固定切削齿的磨损速度和方式不同。特别是放置在钻头刀片上的固定刀具位于钻头一侧，线切割速度最高，磨损更严重，切削力也最大。所有固定切削齿的损坏以及钻头刀片上固定切削齿的额外损坏会导致钻头过早失效，限制了钻进岩层的速度，限制了钻进岩层的进尺。

现有技术已经公开了在钻井时对固定切削齿切削轮廓的调整。图1显示了现有技术系统，该系统将固定刀具1安装在支架2中。保持器安装在钻头上。在刀柄2内有一个固定构件4，在刀柄2和钻头3之间有一个弹性构件5。弹性元件5可以是一个弹簧，通过压缩来减少对较硬岩石的切削力。对固定刀具的作用力较小，可以防止损坏。弹簧设定切削力的上限。任何更高的负荷将导致固定刀具缩回。包括CN105604491，Li发表于2016-05-25。CN204326973，Ge,Huixiang等人发表于2015-05-13。CN 105156035，Hua,Jian等人发表于2017-03-29。USPub 20100212964，美国专利号6142250，发布于2000-11-07，发明人为Griffin等人，以及美国专利号5678645，发布于1997年10月21日，发明人为Tibbitts等人。

对现有技术系统进行了轻微的改进，例如在钻头中直接带有保持构件的切割器，而不需要保持器。参见宗涛等，CN 104564064，刘志海等发表于2015-04-29。不同的弹性构件也在美国专利号10494876(Mayer等人发布于2019-04-03)、美国专利号9938814(发布于2018-04-10给Hay)、美国专利号10759092(Yu等人发布于2020年09月01日)和CN号108474238(Grosz,Gregory Christopher发布于2018-08-31)中提及。现有技术体系仍然是单向的。固定刀具上的力的变化受限于弹性构件的方向。当单个固定刀具可以在弹性元件的一个方向上上下移动时，切割轮廓只会发生轻微的变化。一维的切削剖面变化不能有效地保护钻头零件上的固定切削齿，因为钻头在钻进过程中会遇到角度力。特别是，固定在钻头刀片或钻头肩上的刀具，称为台部刀具，它们遇到不同岩层之间的连接处，需要最大的切削力。在这些交叉点上，岩层对固定的切割器施加了不止一个维度的力。

目前已知的用于井下工具的弹性构件包括：CN 105604491，Li于2016-05-25公开，CN 204326973，2015-05-13公开，Ge，Huixiang等人，CN 105156035，公开Hua,Jian等人于2017-03-29，USPub 20100212964，Beuershausen于2010-08-26公布，美国专利号10000977，Jain等人于2018-06-19发布，美国专利号25016。2000-11-07授予Griffin等人的美国专利，以及1997-10-21授予Tibbitts等人的美国专利第5678645号。除了金属螺旋弹簧之外，用于力调节的弹性构件还可以是弹性体插入物、塑料插入物、金属网、碟形弹簧、复合弹性体插入物或液压致动器。丝网作为井下工具中的阻尼器也在现有技术专利中为人所知，包括1949年2月22日授予Goodloe的美国专利第2462316号、1959年1月20日授予Hartwell的美国专利第2869858号。3073557，1963年1月15日授予Davis，俄罗斯专利号RU2545142，2015年3月27日授予Alekseevich，美国专利号4514458，1985年4月30日授予Thorn等人，2007年7月52日授予的美国专利第523558号1993年授予Smith等人，美国公开号2019/0100968，Spencer于2019年4月4日公布，以及中国专利号CN110273650，2019年9月24日授予成都威亿石油有限公司。

然而，钻头的井下条件和空间限制并不与所有类型的弹性构件兼容。需要一种专门的力构件来解决井下条件升高的温度和压力的具体问题。如果没有可靠耐用的受力构件，力调制系统将很快失效。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有可变钻头切削轮廓的力调制系统。

本发明的一个目的是提供一种多向力调制系统。

本发明的另一个目的是提供一种用于井下条件的具有弹性构件的力调制系统。

本发明的另一个目的是提供一种以金属丝编织弹性件作为受力件的力调制系统，以配合钻头的有限空间并承受井下条件。

为达到上述目的，本发明提出用于钻头的力调制系统的实施例包括刀具、保持器、保持器保持装置和由第一编织材料构成的第一力构件。刀具与保持器可拆卸滑动配合。刀具从保持器延伸以钻入岩层。保持器保持装置设定保持器在钻头内的位置。刀具装在保持器上，保持器装在钻头上。保持器保持装置沿保持器的第一方向施加保持器保持力。第一力构件靠保持器定位以便在保持器的第二方向上施加第一力。第一力还保持保持器相对于钻头的位置，但尺寸不同。特别地，第二方向是保持器相对于钻头的另一个运动方向。第二方向与第一方向成角度偏移。第二方向可以与第一方向正交。相对于保持器腔体，第一方向可以是垂直的，第二方向可以是水平的。保持器保持装置和第一力构件协作以在不止一个维度上，即在不止第一方向上保持保持器的位置。

第二方向上的第一力决定了力调制系统的切割轮廓。第一力构件施加可变的第一力，使得刀具避免在第二方向上因过大的力而损坏。第一受力件的第二方向与第一方向不同。第二方向偏移角度，从而可以避免与第一方向不同方向的过大力。力调制系统可避免来自不同方向的过度力造成的损坏。

力调制系统的替代实施例包括抵靠保持器定位以在保持器的第一方向上施加第二力的第二力构件。第二力构件是抵抗沿第一方向过大的力的附加支撑件并且由第二金属丝编织材料构成。在导致刀具损坏的过大力的临界量之前，可以将保持器保持构件设置为断裂点。为了保护保持器保持装置，免受过大的力的作用，第二力构件提供第一方向上的第二力作为第一方向上保持器保持力的补充。力调制的切割轮廓现在由第二方向上的第一力和第一方向上的第二力确定。刀具现在可以避免在第一方向和第二方向上过度用力造成的损坏。

本发明的实施例包括由具有第一弹性的第一金属丝编织材料构成的第一力构件。第一金属丝编织材料可以由经得起井下条件的编织和压缩模制的弹簧线构成。第一金属丝编织材料可以安装在保持器和钻头之间并且在井下工具的空间限制内。一些实施例包括弹簧线上的耐腐蚀涂层以进一步增加第一丝编织材料的耐用性。在具有第二力构件的力调制系统的实施例中，第一力构件可以与第二力构件制成一体，使得第一编织材料与第二编织材料相容并结合到第二编织材料。在一些实施例中，第一编织材料与第二编织材料相同，作为编织材料的单一受力构件。形成第一金属丝编织材料的方法也是本发明的一个实施例。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1是现有技术的力调制系统的示意性截面图。

图2是根据本发明实施例的力调制系统的实施例的示意性截面图。

图3是根据本发明的另一个实施例的力调制系统的一个实施例的示意截面图。

图4是根据本发明又一实施例的力调制系统的实施例的分解示意透视图。

图5是根据本发明的又一实施例的力调制系统的实施例的示意性局部剖视图和局部透视图。

图6是根据图5的力调制系统的实施例的示意性局部剖视图和局部透视图。

图7是根据图5的力调制系统的实施例的实施例的示意性剖视图。

图8是根据图5的力调制系统的实施例的实施例的另一个示意性截面图。

图9是根据本发明的一个实施方案的金属丝编织材料的示意图。

图10是根据本发明的一个实施方案的金属丝编织材料的照片图解。

图11是金属丝编织材料在不同压缩载荷下的应力-应变曲线图。

图12是用于弹性的金属丝编织材料的应力-应变曲线的图解说明。

图13是根据本发明的金属丝编织材料的疲劳测试的图解说明。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

传统的力调制系统仅限于一维和一个方向。刀具或保持器(支架)中的刀具在为配合刀具或保持器而形成的钻头腔内上下移动。弹簧位于钻头腔的底部。弹簧是可压缩的，以减少岩层施加在刀具上的力的大小。刀具保持在钻头腔内的位置以承受足够的力以钻穿岩石，同时避免会损坏刀具的过大的力。钻头腔的进出方向是一维的，对应于钻头切深过大的力。这些力调制系统无法考虑偏置力矢量，例如在岩层中不同类型岩石材料之间的连接处产生在肩部刀具上或钻头的钻头刀片上的刀具上的那些力。岩石材料的冲击力可能会产生过大的力，这会从与现有技术的力调制系统设定的一个方向不同的方向损坏刀具。用于这些力调制系统的弹性构件(如弹簧)在井下条件(如温度和压力)下缺乏耐用性。用于这些力调制系统的弹性构件还必须适合保持器和钻头之间的有限空间约束。

本发明提出的力调制系统用于钻头，其的包括刀具20、保持器30、保持器保持装置和50由第一编织材料构成的第一力构件60。刀具20与保持器30可拆卸滑动配合。刀具20从保持器30延伸以钻入岩层。保持器保持装置50设定保持器30在钻头内的位置。刀具20装在保持器30上，保持器30装在钻头上。保持器保持装置50沿保持器30的第一方向42施加保持器保持力。第一力构件60靠保持器30定位以便在保持器30的第二方向44上施加第一力。第一力还保持保持器30相对于钻头的位置，但尺寸不同。特别地，第二方向44是保持器相对于钻头的另一个运动方向。第二方向44与第一方向42成角度偏移。第二方向44可以与第一方向正交。相对于保持器腔体，第一方向42可以是垂直的，第二方向44可以是水平的。保持器保持装置50和第一力构件60协作以在不止一个维度上，即在不止第一方向上保持保持器30的位置。

第二方向44上的第一力决定了力调制系统的切割轮廓。第一力构件60施加可变的第一力，使得刀具避免在第二方向上因过大的力而损坏。第一受力件的第二方向与第一方向不同。第二方向偏移角度，从而可以避免与第一方向不同方向的过大力。力调制系统可避免来自不同方向的过度力造成的损坏。

在一个可选的例子中，抵靠保持器定位以在保持器的第一方向上施加第二力的第二力构件70。第二力构件70是抵抗沿第一方向过大的力的附加支撑件并且由第二金属丝编织材料构成。在导致刀具损坏的过大力的临界量之前，可以将保持器保持装置50设置为断裂点。为了保护保持器保持装置50，免受过大的力的作用，第二力构件70提供第一方向42上的第二力作为第一方向42上保持器30保持力的补充。力调制的切割轮廓现在由第二方向44上的第一力和第一方向上的第二力确定。刀具20现在可以避免在第一方向和第二方向上过度用力造成的损坏。

本发明的一实施例，由具有第一弹性的第一金属丝编织材料构成的第一力构件60。第一金属丝编织材料可以由经得起井下条件的编织和压缩模制的弹簧线构成。第一金属丝编织材料可以安装在保持器30和钻头之间并且在井下工具的空间限制内。弹簧线上具有耐腐蚀涂层以进一步增加第一丝编织材料的耐用性。

在具有第二力构件70的力调制系统的实施例中，第一力构件60可以与第二力构件70制成一体，使得第一编织材料与第二编织材料相容并结合到第二编织材料。

在一些实施例中，第一编织材料与第二编织材料相同，作为编织材料的单一受力构件。

参考图2-图13，用于钻头的力调制系统10包括刀具20、保持器30、保持器保持装置50和第一力构件60。刀具20包括刀具主体22，刀具主体2222具有切割端24，以及在切割端24处与刀具主体22一体制成的切割表面26。保持器30由具有锚端34的保持器主体32、与锚端34相对的保持端36组成。固定端34和保持端36之间的保持器侧面38和保持端36处的保持器腔40。刀具本体22与保持器腔40滑动配合接合。切割表面26从保持器腔延伸40以便钻入岩层。刀具20与保持器30可拆卸地接合.

力调制系统10包括定位在至少一个保持器侧面38上的保持器保持装置50，以便在保持器30的第一方向42上施加保持器保持力。图2和图3将第一方向42显示为保持器30相对于钻头的一个运动方向。保持器保持装置50可以是如图2-图3中的卡环、如图2-图3中的剪切销、如图4中的锁定环、锁定销、槽肩、如图5-图8中的螺钉或其他已知的机械保持保持器位置的装置30。

第一力构件60构件包括具有第一弹性的第一金属丝编织材料62。第一金属丝编织材料由弹簧线64组成，如图9和10所示。弹簧线被编织并压缩成型。弹簧线64可具有0.005-0.05英寸之间的线直径，用于井下条件所需的编织和压缩成型。这种尺寸的编织和压缩模制弹簧线64可以安装在钻头15的保持器30和保持器壳体17之间的有限空间中。图11示出了制造中较大的压缩载荷导致较高的弹性模量。压缩加载可以设置第一弹性。对于力调制系统10中的第一力构件60，第一弹性应该在0.09和0.13英寸位移之间。只有特定的压缩载荷才能达到该结果，并且图11显示在制造期间增加压缩载荷的力以获得更高的弹性模量不会导致本发明所需的第一弹性。图12示出了第一金属丝编织材料62的一个实施例的应力-应变曲线，其中弹簧线64具有0.013”的线直径和18ksi的压缩负载以实现0.09和0.13”之间的位移的第一弹性。本发明的第一编织材料62提供在预压缩状态下使用的第一弹性。如图13所示，第一金属丝编织材料62在200次压缩循环中保持0.09-0.13英寸之间的第一弹性。耐久性适用于井下条件，例如更高的温度和压力。

图10进一步示出了由具有耐腐蚀涂层66的弹簧线64构成的第一编织材料62。在井下条件下防止化学降解的额外保护进一步增加了耐用性。耐腐蚀涂层66选自钢、镍合金、钴合金、钛合金和铜合金

第一力构件60抵靠保持器30定位以便在保持器30的第二方向44上施加第一力。第二方向44与第一方向42成角度偏移，如图2-图3所示。图2示出了保持器保持装置50的保持器30的第一方向42，以及第一力构件60的保持器30的第二方向44。图2示出了与第一方向42正交的第二方向44。相对于保持器腔40，第一方向42可以是垂直的，而第二方向44可以是水平的。第二方向44也可以相对于第一方向42偏移。偏移角度的范围可以从60度到120度。第一力具有在第二方向44上的至少一个力矢量。在第二方向上的至少一个力矢量被示出为大体水平的并且不与第一方向对齐。

另外，第一方向42可以是保持器30相对于钻头15的运动方向，第二方向44是保持器30相对于钻头15的另一个运动方向，包括正交于第一方向42。图2和图3示出了钻头15和保持器30相对于钻头15的移动尺寸。第一方向42上的保持器保持力在第一方向42上保持相对于钻头的位置沿第二方向44的第一力决定了力调制系统10的切割轮廓。第一力构件60施加可变的第一力，从而使刀具20避免在第二方向44上的力过大造成损坏。在现有技术系统中，第一力构件60的第二方向44与第一方向42不同。第二方向44偏移角度使得与第一方向不同的方向的力过大可以避免st方向42。图2示出了与第一方向42正交的第二方向44。图3示出了与第一方向42偏移或什至垂直的第二方向44。偏移角度的范围可以从60度到120度。处于所示位置的第一力构件60现在不仅仅是与保持器保持装置50累积以帮助抵抗切削力的深度。在第一力构件60和保持器保持装置50之间存在新的关系。力调制系统10具有新的功能以避免来自刀具20上的不同角度的过大的力造成的损坏。

图3-图8示出了本发明的力调制系统10的替代实施例，其中第二力构件70抵靠保持器30定位以便在保持器30的第一方向42上施加第二力。在一个实施例中，保持器保持装置50可以在第一方向42上具有大于第二力的保持器保持力。保持器保持装置50可以在临界量的过大力使保持器保持装置失效之前设置为断裂点50.为了保护卡环不被折断或螺钉不被折断，第二力构件70在第一方向42上提供第二力作为对在第一方向42上的保持器保持力的补充。切割轮廓现在在第一方向42，根据第二力构件70。在图1的实施例中，刀具20可以避免在第一方向42和第二方向44上过大的力的损坏es 3-8。第二力构件70可以与保持器保持装置50累积并协作以抵抗切削力的深度。

图3示出了第二力构件70与保持器保持装置50完全协作的实施例。第二力构件70与保持器保持装置50垂直对齐。第二力构件70构件包括第二线具有第二弹性的编织材料72。第二金属丝编织材料由弹簧金属丝74组成，如图9和10所示，与第一力构件相同。弹簧线74也被编织和压缩成型用于井下条件。这种尺寸的编织和压缩模制弹簧线74可以安装在钻头15的保持器30和保持器壳体17之间的有限空间中。第二弹性类似地通过压缩加载编织弹簧线而在0.09和0.13英寸之间的位移。如图13所示，第二金属丝编织材料72还在200次压缩循环中保持0.09-0.13英寸之间的第二弹性。耐久性适用于井下条件，例如更高的温度和压力。

图4-图8示出了第一力构件160与第二力构件170制成一体的实施例。第一金属丝编织材料161与第二金属丝编织材料171相容并结合到第二金属丝编织材料171。图4-图8示出第一金属丝编织材料161与第二金属丝编织材料171相同。作为一体式主体181，第一力构件160与第二力构件171制成一体。该一体式主体181具有第一部分162、第二部分172，以及在第一部分162和第二部分172之间的铰链部分180。第一力构件160是第一部分162，第二力构件170是第二部分172，即使部分162，172是同一整体的部分相同材料的主体181。与第一方向42和第二方向44正交的偏移角度关系也在图3-图8中示出，即使第一力构件160和第二力构件170是一体的。

对于保持器30，保持器侧面比锚端34和保持端36长，以形成具有锚端134、与锚端134相对的保持端136和细长保持器的细长保持器主体132侧面138作为保持器侧面。该细长保持器主体132在保持器开口40和锚定端134之间形成锚定部分135，第一方向沿着细长保持器侧部138。为此示出了与第二力构件170制成一体的第一力构件160细长的保持器主体132。图7-图8示出了在第一力构件160抵抗来自岩层的力的情况下在刀具20上施加力的顺序。图7保持原始位置，图8示出第一力构件160抵抗来自岩层的力。

对于图4的实施例，保持器保持装置50包括细长主体132上的多个狭槽54、54A。图4示出狭槽54、54A的分解图以便摩擦配合在钻头15。具有带有突起19、19A的保持器外壳17。狭槽54与突起19可移除地滑动接合以在第一方向42上施加保持器保持力。在一些实施例中，在细长主体132的另一侧上存在另一个狭槽54A与另一个突起可移除地滑动接合在突起19A中示出了保持器壳体17。突起19、19A的实施例在图8-图10中被示出为轨道。在狭槽54、54A和作为导轨的突起19、19A之间存在锁定肩部接合。在保持器30和保持器外壳17之间有一个狭槽保持件19B摩擦配合。

对于图5-图8的实施例，保持器保持装置，保持器保持装置50由螺钉52组成。对于螺钉52，钻头15的保持器壳体17由螺纹孔组成如图8所示，细长座体132具有通孔133。螺钉52通过细长座体132的通孔133与螺纹孔18可拆卸地螺纹啮合。组装图如图6-图8所示。螺钉52在钻头15上可见。图5的分解图示出了通过钻头15和细长保持器主体132组装之前的螺钉52。钻头15可以将螺钉52安装在正在制造的第一力构件160周围与第二力构件170一体形成。与第二力构件170一体形成的第一力构件160还可具有用于螺钉52穿过与第二力构件170一体形成的第一力构件160的孔。

本发明还包括制造本发明的第一编织材料62、161和第二编织材料72、171的方法。该方法包括编织线以形成编织弹簧线和压缩成型编织弹簧线以形成第一金属丝编织材料62、161。该方法还可以包括形成第二金属丝编织材料72、171，包括实施例当第一力构件60、160和第二力构件70、170制成一体作为整体时。压缩成型的步骤包括施加3-30ksi之间的载荷的步骤，并且特定实施例是对具有0.005至0.05英寸线径的线施加18ksi的载荷。本发明的一个目的是提供一种具有可变钻头切削轮廓的力调制系统。

本发明是一种用于钻头的力调制系统。该系统形成可变的切割轮廓，因为在钻孔时固定刀具可以与岩层有不同的接触。切割轮廓会发生变化，以避免过度用力损坏固定刀具。力调制系统对于钻头体的刀片或钻头的肩部上的固定刀具特别有用。钻头体的刀片或钻头的肩部上的这些刀具通常在不同类型的岩石材料之间的交界处钻探岩层。过度用力损坏这些关节处的刀具的风险更高。系统的力调制可以避免这种过大的力。

本发明是一种具有用于井下条件的弹性力构件的力调制系统。弹力构件由具有耐受井下温度和压力的耐久性的金属丝编织材料制成。该材料经过编织和压缩成型弹簧线形成编织材料。弹簧线还可具有涂层以防止腐蚀。作为力构件的线编织弹性构件配合在钻头的有限空间中。金属丝编织材料可以成形并放置在保持器和钻头之间。

本发明是一种多方向的力调制系统。该系统不仅限于钻头腔的进出一个方向，仅对应于切削深度，该系统还可以在另一方向侧移动刀具钻头腔内的一侧。切割轮廓在不止一个维度上是可变的。在一些实施例中，第一方向由相对于钻头的保持器保持构件设定，并且第二方向由偏离于钻头的第一力构件设定。保持器保持构件。在其他实施例中，存在沿第一方向设置的第二力构件以支撑保持器保持构件。

第一方向和第二方向彼此成角度偏移。第一和第二方向可以彼此正交。保持器保持力可以在第一方向上，并且第一力可以在第二方向上。在替代实施例中，力在单个方向上不完全对齐。第一力不在第一方向或第二方向。至少第一个力的矢量必须在第二个方向上，而不是所有第一个力。对于其他可变切削轮廓，无法避免来自多个方向的过大力。此外，刀具是可旋转的，因此从保持器空腔延伸出来的切削面可以影响对过大力的抵抗力。现有技术的可变切割轮廓仅补偿特定的过大力以避免损坏，而不是来自不同方向的不同过大力。在现有技术系统中，必须根据固定刀具在钻头部分上的位置来选择一个方向。多向力调制系统现在可以避免来自多个方向的过度力。通过避免比其他现有技术系统对刀具施加更大的力，钻头具有延长的工作寿命。

力调制系统还可以具有细长的保持器主体。细长的保持器主体具有锚固部分，该锚固部分允许保持器附接到钻头而不与附接到保持器的刀具重叠。保持器和钻头之间的连接器以及保持器和刀具之间的连接器的分离在第一方向上的保持器保持装置和第二方向上的第一力构件之间保持相同的关系。这种安排更耐用。保持器和钻头之间连接的磨损现在与保持器和刀具的任何磨损分开。如果保持器保持良好状态并且仍然可以与钻头接合，则可以更换保持器中的刀具。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (20)

1.一种用于井下条件的具有弹性力构件的力调制系统，其特征在于，所述力调制系统包括：

刀具，包括具有切削端的刀体和在所述切削端与所述刀体一体形成的切削面；

保持器，包括具有锚端的保持器主体、与所述锚端相对的保持端、位于所述锚端和所述保持端之间的保持器侧部、以及在所述保持端的保持器腔，所述刀具主体与所述保持器腔能移除的滑动配合接合；

保持器保持装置，定位在至少一个保持器侧部，以便在所述保持器的第一方向上施加保持器保持力；

抵靠所述保持器定位的第一力构件，以便在所述保持器的第二方向上施加第一力，所述第二方向与所述第一方向成角度偏移，

其中，所述第一力构件由具有第一弹性的第一金属丝编织材料构成。

2.根据权利要求1所述的力调制系统，其特征在于，所述刀具与所述保持器能拆卸地接合，所述切削面从所述保持器延伸以切割岩层。

3.根据权利要求1所述的力调制系统，其特征在于，所述第一金属丝编织材料由弹簧线构成，所述弹簧线被编织和压缩成型。

4.根据权利要求3所述的力调制系统，其特征在于，所述弹簧线具有0.005-0.05英寸之间的丝直径。

5.根据权利要求1所述的力调制系统，其特征在于，经过200次压缩循环，所述第一弹性在0.09-0.13英寸之间。

6.根据权利要求3所述的力调制系统，其特征在于，所述第一金属丝编织材料进一步包括在所述弹簧线上的耐腐蚀涂层。

7.根据权利要求6所述的力调制系统，其特征在于，所述耐腐蚀涂层选自钢、镍合金、钴合金、钛合金和铜合金。

8.根据权利要求1所述的力调制系统，其特征在于，所述力调制系统还包括：

抵靠所述保持器定位的第二力构件以便在所述保持器的所述第一方向上施加第二力,

其中，所述第二力构件由具有第二弹性的第二金属丝编织材料构成。

9.根据权利要求8所述的力调制系统，其特征在于，第一力构件与所述第二力构件制成一体，所述第一金属丝编织材料与所述第二金属丝编织材料相容并结合到所述第二金属丝编织材料。

10.根据权利要求9所述的力调制系统，其特征在于，所述第一金属丝编织材料与所述第二金属丝编织材料相同，所述第一金属丝编织材料和所述第二金属丝编织材料形成一整体。

11.根据权利要求10所述的力调制系统，其特征在于，所述一体式主体由第一部分、第二部分和位于所述第一部分和所述第二部分之间的铰链部分组成，所述第一力构件由所述第一部分组成，所述第二力构件包括所述第二部分。

12.根据权利要求3所述的力调制系统，其特征在于，所述第一金属丝编织材料的制作方法，包括以下步骤：

编织线以形成编织线；

将所述编织线形成为所述的弹簧线；

压缩成型所述弹簧线以形成所述第一金属丝编织材料。

13.根据权利要求12所述的力调制系统，其特征在于，压缩成型的步骤包括施加3-30ksi之间的载荷的步骤。

14.根据权利要求13所述的力调制系统，其特征在于，所述载荷为18ksi，所述弹簧线具有0.005-0.05英寸之间的丝直径。

15.根据权利要求1所述的力调制系统，其特征在于，所述保持器侧部比所述锚端和所述夹持端长，以形成具有所述锚端的细长保持器主体，所述夹持端与所述锚端相对，并且所述夹持端具有细长夹持侧。

16.根据权利要求15所述的力调制系统，其特征在于，所述细长保持器主体包括位于所述保持器开口和所述锚端之间的锚定部分，所述第一方向沿着所述细长保持器侧部。

17.如权利要求13所述的力调制系统，其特征在于，所述力调制系统还包括:

抵靠所述保持器的所述锚端定位的第二力构件，以便在所述保持器的所述第一方向上施加第二力，

其中，所述第二力构件由具有第二弹性的第二金属丝编织材料构成。

18.根据权利要求17所述的力调制系统，其特征在于，所述保持器保持装置包括：

一个保持器外壳，包括一个突起，和所述细长保持器主体上的狭槽与所述突起能移除地滑动接合。

19.如权利要求18所述的力调制系统：其特征在于，所述保持器外壳包括另一个突起，并且在此，所述保持器保持装置包括所述细长保持器主体上的另一个槽，该槽与所述另一个突起能移除地滑动接合。

20.根据权利要求17所述的力调制系统，其特征在于，所述保持器保持装置包括:

由螺纹孔组成的保持器外壳，

在所述细长保持器主体中的通孔，

以及螺钉通过所述通孔与所述螺纹孔可拆卸地螺纹接合。

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