CN116507788A - 刀片盖 - Google Patents

Abstract

井下钻井工具上的刀片包括刀片主体和刀片盖。刀片盖是预烧结的并且符合刀片的外部形状。刀片盖附接到刀片主体。刀片盖包括盖前导面和盖外面之间的无缝连接，以减少刀片的外面上的磨损。

Description

刀片盖

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年8月27日提交的题目为“Blade Cover”的美国专利申请号63/071,188的权益和优先权，该申请通过引用整体结合于此。

背景技术

钻井是获取位于地下地层中的资源的过程。井下钻井可以旋转钻头或其他井下工具来侵蚀地层，从而形成可能有几千英尺深的井眼。切割元件可以附接到钻头上以侵蚀地层。钻头可能会受到地层、钻井液、钻屑和其他井下因素的磨损。

发明内容

在一些实施例中，刀片盖包括预烧结盖前导面(leading face)，该前导面连接到钻头或其他井下工具上的刀片的主体前导面。预烧结的盖外面连接到刀片的主体外面。盖外面从刀片的前导面延伸，并经过刀片外面上的切割器凹穴的后边缘。盖前导面和盖外面一体形成。

在一些实施例中，钻头包括主体和刀片。刀片盖用盖钎焊料钎焊到刀片上，切割元件连接到刀片上。切割元件包括连接到基底的超硬材料。穿过刀片画出的线接触切割元件、刀片盖、盖钎焊料和刀片。

在一些实施例中，形成钻头的方法包括提供钻头主体，该钻头主体包括具有主体前导面和主体外面的刀片。该方法包括提供预烧结刀片盖，该预烧结刀片盖具有盖前导面和盖外面。刀片盖连接到刀片，使得盖前导面覆盖主体前导面的至少一部分，并且盖外面覆盖主体外面的至少一部分。

提供本概述是为了介绍将在详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。本公开的实施例的附加特征和方面将在本文中阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过这些实施例的实践来了解。

附图说明

为了描述可以获得本公开的上述和其他特征的方式，将参考附图中示出的本公开的具体实施例进行更具体的描述。为了更好地理解，在各个附图中，相同的元件用相同的附图标记表示。虽然一些附图可能是概念的示意性或夸大的表示，但是至少一些附图可以按比例绘制。应当理解，附图描绘了一些示例性实施例，将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释这些实施例，在附图中：

图1是根据本公开的至少一个实施例的钻井系统的图示；

图2是示例钻头的顶视图；

图3-1和图3-2是根据本公开的至少一个实施例的钻头的透视图；

图4-1至图4-3是根据本公开的至少一个实施例的另一个钻头的透视图；

图5是根据本公开的至少一个实施例的扩孔器(reamer)的图示；

图6-1至图6-3是根据本公开的至少一个实施例的刀片的前导面的图示；

图7-1至图7-3是根据本公开的至少一个实施例的刀片的外面的图示；

图8是根据本公开的至少一个实施例的刀片的图示；

图9是根据本公开的至少一个实施例的另一刀片的图示；

图10是根据本公开的至少一个实施例的形成钻头的方法的图示；和

图11是根据本公开的至少一个实施例的形成钻头的另一种方法的图示。

具体实施方式

本公开总体上涉及用于形成用于井下钻井的钻头或其他井下工具的装置、系统和方法。一种井下工具，包括主体，该主体可以包括从其延伸的一个或多个刀片。预烧结刀片盖可以连接到井下工具上的刀片之一，例如通过钎焊或通过机械紧固件。刀片盖可在刀片前导边缘的一部分上延伸，并包围刀片外面上的切割元件。通过在刀片盖的前导面和外面之间具有无缝过渡，刀片盖可以减少刀片外表面的侵蚀和/或磨损，从而增加钻头的寿命。根据本公开的实施例，井下工具可以包括任何井下工具，包括钻头，包括扩孔器、扩孔钻、铣刀、套管切割器、稳定器、双心钻头等。虽然本公开的实施例可以参考钻头进行描述，但是应当理解，这里描述的实施例可以参考任何井下工具。

根据本公开的实施例，用于切割元件的切割器凹穴可以分别形成在井下工具的刀片上和刀片盖上。当刀片盖连接到刀片上时，切割器凹穴可以对准，然后切割元件可以安装在组装好的刀片上的最终切割器凹穴中。在一些实施例中，在刀片盖连接到刀片上之后，可以在刀片中机加工出切割器凹穴。这可以防止刀片盖和刀片之间的相应切割器凹穴(pocket)不对准，从而改善切割元件与刀片的配合和/或降低最终机加工成本。

图1示出了用于钻地层101以形成井眼102的钻井系统100的一个示例。钻井系统100包括钻机103，钻机103用于转动向下延伸到井眼102中的钻井工具组件104。钻井工具组件104可包括钻柱105、井底组件(“BHA”)106和附接到钻柱105的井下端的钻头110。

钻柱105可以包括通过工具接头109端对端连接的钻杆108的几个接头(joint)。钻柱105通过中心孔传输钻井液，并将旋转动力从钻机103传输到BHA 106。在一些实施例中，钻柱105可以进一步包括附加部件，例如短接头、短节等。钻杆108提供液压通道，钻井液通过该液压通道从地面泵出。钻井液通过钻头110中选定尺寸的喷嘴、喷口或其它孔口排出，用于冷却钻头110和其上的切割结构，以及用于在钻井时将钻屑提升出井眼102。

BHA 106可以包括钻头110或其他部件。示例性BHA 106可以包括附加的或其他的部件(例如，联接在钻柱105和钻头110之间)。附加的BHA部件的示例包括钻铤、稳定器、随钻测量(“MWD”)工具、随钻测井(“LWD”)工具、井下马达、管下扩孔器、断面铣刀、液压分离装置、震击器、振动或阻尼工具、其他部件或前述部件的组合。BHA 106还可以包括旋转导向系统(RSS)。RSS可包括改变钻头110方向的取向钻井工具，从而改变井眼轨迹。RSS的至少一部分可维持相对于绝对参考系(例如重力、磁北和/或真北)的地球静止位置。使用利用对地静止位置获得的测量值，RSS可以定位钻头110，改变钻头110的路线，并且在计划的轨迹上引导取向钻井工具。

通常，钻井系统100可包括其他钻井部件和附件，例如特殊阀门(例如，方钻杆旋塞、防喷器和安全阀)。包括在钻井系统100中的附加部件可以被认为是钻井工具组件104、钻柱105的一部分，或者BHA 106的一部分，这取决于它们在钻井系统100中的位置。

BHA 106中的钻头110可以是适于降解井下材料的任何类型的钻头。例如，钻头110可以是适于钻地层101的钻头。用于钻探地层的钻头的示例类型是固定切割器或刮刀钻头。在其它实施例中，钻头110可以是用于移除金属、复合材料、弹性体、其它井下材料或其组合的铣刀。例如，钻头110可以与造斜器一起使用，以钻入为井眼102加衬的套管107中。钻头110也可以是用于磨掉井眼102内的工具、堵塞物、水泥、其他材料或其组合的废料铣刀。通过使用铣刀形成的切屑或其他切屑可能会被提升到地面，或者可能会落到井下。

在一些实施例中，钻头110可以包括一个或多个切割元件112。随着钻头110旋转，切割元件112可以侵蚀地层101，推进井眼102。钻屑、地层、钻井液和其他钻井元件会磨损钻头110和/或切割元件112。放置在钻头110的高磨损部分上的表面硬化材料可以减少钻头110上的磨损。根据本公开的实施例，表面硬化材料可以包括围绕钻头110的至少一个切割元件112的预烧结刀片盖。这有助于减少钻头110的磨损。

图2是连接到钻头210的钻头主体216的刀片214的示例的图示。刀片214包括当钻头210沿旋转方向222旋转时在外面219之前的前导面218，以及沿旋转方向222跟随前导面218和外面219的拖尾面(trailing face)220。传统上，为了减少刀片214上的磨损和/或侵蚀，硬化面224被施加到刀片214的前导面218、外面219或拖尾面220中的一个或多个上。硬化面224可具有比刀片的刀片主体更高的硬度，从而改善刀片的磨损。硬化面224可直接施加到刀片214上，例如通过直接沉积、激光熔覆、添加制造、将硬化面224直接施加到刀片214上的其他机制或其组合。

在一些情况下，刀片214的不同元件可以具有不同的硬度。例如，硬化面224可以比刀片214的主体更硬和/或更耐磨/耐侵蚀。在一些情况下，高耐磨板226可以由比硬化面224和刀片214的主体更硬和/或更耐磨/耐侵蚀的材料制成。在一些情况下，高耐磨板226可放置在刀片214的高磨损或高侵蚀位置。在一些情况下，刀片214的一部分可能经历高磨损和/或侵蚀。例如，在一些情况下，高磨损和/或侵蚀位置可包括鼻部、锥体、肩部、保径部(gage)、前导面218、外面219、拖尾面220、刀片214上的任何其他位置及其组合。通过将高耐磨板226放置在高磨损和/或侵蚀位置，可以减少该位置的磨损和/或侵蚀。在一些情况下，高耐磨板226可以通过接触线227邻接或靠近刀片214的外面219上的硬化面224。

在安装时，高耐磨板226可以至少部分地与硬化面224接触，或者在高耐磨板226和硬化面224之间可以有间隙。然而，在井下环境中使用期间(例如，在钻井活动期间)，钻井液、钻屑和其他材料可能导致硬化面224、高耐磨板226和/或刀片214的主体在接触点(例如，在接触线227处)或高耐磨板226和硬化面224之间的间隙处的侵蚀和/或磨损。这可能导致切割元件212上的磨损增加和/或可能磨损刀片214中对切割元件212的支撑。这可能最终导致切割元件212从刀片214中掉出。在本公开的至少一个实施例中，可以减少或防止接触线227或间隙处的磨损。例如，但不作为限制，如图3-1所示，刀片盖330可连接到刀片314上，而在前导面和外面之间没有间隙，或者沿着外面没有间隙。

图3-1是根据本公开的至少一个实施例的钻头310的分解图。钻头310可以包括钻头主体316，例如钢制钻头主体。钻头主体316可以包括一个或多个刀片314。每个刀片314可以包括刀片主体328。在一些实施例中，刀片主体328可以由与钻头主体316相同的材料形成。在一些实施例中，刀片主体328可以与钻头主体316成一体。在一些实施例中，刀片主体328可以由钻头主体316形成(例如，机加工、铸造或以其他方式形成)。在一些实施例中，刀片主体328可以独立或单独形成，并随后通过任何连接机构附接到钻头主体316，例如通过机械连接、钎焊、焊接或其他连接机构。在一些实施例中，刀片主体328可以由与钻头主体316不同的材料形成。例如，刀片主体328可以由比钻头主体316更坚韧和/或更耐磨的渗透基体材料和/或预烧结材料形成。在一些实施例中，刀片主体328可形成有位于前导面、外面和拖尾面中的一个或多个上的一个或多个凹陷特征。在一些实施例中，凹陷特征的深度在刀片主体328的面上可以是均匀的。在一些实施例中，凹陷特征的深度可以通过刀片主体328的区域或其任意组合而在刀片主体328的面上变化。

钻头310可以包括刀片盖330。刀片盖330可以被构造成连接到刀片主体328以形成刀片314。在一些实施例中，刀片盖330可由不同于刀片主体328的材料形成。例如，刀片盖330可由预烧结材料形成。预烧结材料可以比刀片主体328的材料更耐磨和/或耐侵蚀。以这种方式，刀片盖330可减少刀片314上的磨损。在一些实施例中，刀片主体328上的凹陷特征构造成与刀片盖330的互补特征接合，在刀片盖330和刀片主体328的相邻表面之间具有最小的不连续性。例如，刀片盖330可构造成与刀片主体328相接，该刀片主体具有相对于没有被刀片盖330覆盖的刀片主体328的相邻表面小于0.20英寸(5.08毫米)、0.15英寸(3.81毫米)、0.10英寸(2.54毫米)、或0.05英寸(1.27毫米)的表面不连续性。

在一些实施例中，刀片盖330可以是任何预烧结材料。在一些实施例中，刀片盖330可以通过添加制造来形成。例如，刀片盖330可通过铺设多层粒状材料来形成。诸如激光的能源可以将每层加热到烧结或熔化温度。这可能导致颗粒粘结和/或熔化在一起。随着每个连续层被添加，刀片盖330可开始成形。在一些实施例中，添加制造可以形成表现出高硬度和/或耐磨性的材料。因此，通过使用添加制造预烧结刀片盖330，耐磨刀片盖330可与刀片主体328分开形成。刀片盖330可附接到刀片主体328上，以提高刀片314的耐磨性和/或耐侵蚀性。在一些实施例中，使用添加制造预烧结刀片盖330可允许容易地确定和形成复杂的几何形状，而无需为每个刀片主体328创建新的铸件或模具。也就是说，由不同数量或布置的切割器形成的不同刀片盖330可被构造成附接到相同的刀片主体328。

在一些实施例中，预烧结刀片盖330可包括铸造刀片盖330。为了铸造刀片盖330，可以用粒状材料填充模具，并且可以将粒状材料升高到烧结温度以将材料颗粒烧结在一起。在一些实施例中，粘结剂可以在烧结过程中添加到铸件中。粘结剂可用于在烧结刀片盖330之前、期间和/或之后将粒状颗粒粘合在一起。在一些实施例中，粘结剂可以在烧结过程中熔化。

在一些实施例中，用于预烧结刀片盖330的粒状材料可包括超硬材料。如本文所用，术语“超硬”可指本领域已知的具有约1,500HV(维氏硬度，单位为kg/mm²)或更高的晶粒硬度的那些材料。这种超硬材料可以包括但不限于碳化物，例如碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化铬、碳化硅(SiC)、碳化硼(BC)、金刚石、蓝宝石、碳硅石、六方金刚石(Lonsdaleite)、立方氮化硼(cBN)、多晶cBN(PcBN)、Q-碳、无粘结剂PcBN、类金刚石碳、低氧化硼、硼化铝锰、金属硼化物、硼碳氮化物、PCD(包括例如沥滤的金属催化剂PCD、非金属催化剂PCD和无粘合剂PCD或纳米多晶金刚石(NPD))和硼-氮-碳-氧体系中显示出高于1,500HV的硬度值的其它材料，以及上述材料的组合。在一些实施例中，超硬材料可以具有高于3,000HV的硬度值。在其他实施例中，超硬材料可以具有高于4,000HV的硬度值。在其他实施例中，超硬材料可以具有大于80HRa(洛氏硬度A)的硬度值。在一些实施例中，刀片盖可以由任何高耐磨材料形成。在一些实施例中，刀片盖330可由烧结在铜或镍合金粘结剂中的碳化物颗粒形成，例如WC。

在一些实施例中，刀片盖330可以部分烧结。例如，当形成刀片盖330时，烧结过程可能没有完成，例如通过没有达到完全烧结温度和/或通过没有在烧结温度下花费时间。当组装到钻头310上时，例如当钎焊到刀片主体328上时，刀片盖330可以完成烧结。

刀片可包括一个或多个切割器凹穴，以将切割元件附接到刀片314上。在一些实施例中，切割器凹穴可以预先形成在刀片主体328和刀片盖330上。例如，刀片盖330可以制造(例如，印刷或铸造)或机加工有盖切割器凹穴332。刀片主体328可以制造(例如，印刷或铸造)或机加工有主体切割器凹穴334。根据本公开的实施例，当刀片盖330连接到刀片主体328时，盖切割器凹穴332可与主体切割器凹穴334对准，以形成最终的切割器凹穴。以这种方式，最终的切割器凹穴可以由盖切割器凹穴332和主体切割器凹穴334的对准形成。这可有助于减少或消除组装后机加工和/或处理刀片314以形成最终切割器凹穴的量。

在一些实施例中，刀片主体328具有刀片轮廓，该刀片轮廓可以是刀片主体328的三维形状。换句话说，刀片轮廓可以是刀片主体328的外部轮廓或形状。刀片盖330具有盖轮廓，该盖轮廓可以是刀片盖330内部的三维形状。换句话说，盖轮廓可以是刀片盖330的内部轮廓或形状。在一些实施例中，刀片轮廓和盖轮廓可以互补。换句话说，盖轮廓可具有与刀片轮廓相同或基本相同的形状(例如，具有相同的隆起、脊、曲线和其他几何特征)以及相同或基本相同的尺寸(例如，在2.5毫米内、在1毫米内、在0.5毫米内、在小于0.25毫米内)。以这种方式，刀片盖330可以安装在刀片主体328上，在刀片盖和刀片主体之间具有紧密的间隙。

在一些实施例中，刀片轮廓可包括一个或多个键控或锁定特征。例如，刀片轮廓可包括脊、隆起、棘爪、凹痕或其他特征。盖轮廓可以包括互补的突起、凹痕、凹陷或其他匹配特征。当刀片盖330连接到刀片主体328时，匹配或互补的特征可以对准。这可以提高刀片盖330和刀片主体328之间的连接强度，并且可以提高刀片盖330在刀片主体328上的对准。

在一些实施例中，刀片盖330可以用任何类型的连接方式连接到刀片主体328上。例如，刀片盖330可以钎焊、焊接、用机械紧固件或销连接、通过任何其他机构连接以及它们的组合连接到刀片主体328。在一些实施例中，刀片盖330可钎焊到刀片主体328上。在一些实施例中，刀片盖330和刀片主体328可浸没在熔融液体粘结剂(例如，铜或镍合金)中，以将刀片盖330连接到刀片主体328。

在一些实施例中，钻头310可以包括多个刀片314。在一些实施例中，多个刀片314中的每个刀片314可以具有刀片盖330。在一些实施例中，经历最大量磨损和/或侵蚀的刀片314可具有刀片盖330。例如，钻头310可以包括主刀片和副刀片。在一些实施例中，主刀片可以包括刀片盖330，而副刀片可以不包括刀片盖330。

刀片盖330包括盖前导面338和盖外面340。盖前导面338可以通过盖前导边缘342连接到盖外面340。刀片盖330可整体形成(例如，预烧结)，使得在盖前导边缘342处(例如，在盖前导面338和盖外面340之间)没有接缝、接头、不连续、线或其他物理断裂。也就是说，刀片盖330的至少一部分从切割器凹穴332下方的盖前导面338是连续的，跨过盖前导边缘342，并到达盖外面340之一的拖尾边缘。在一些实施例中，盖前导面338和盖外面340之间的盖前导边缘342可以是无缝的。以这种方式，当刀片盖330连接到刀片主体328上时，在盖前导边缘342和施加到刀片主体328的主体外面346上的硬化面之间的任何接合处，可以防止或减少刀片314的外面的侵蚀和磨损。

刀片主体328可包括主体前导面344、主体外面346和主体拖尾面347。在一些实施例中，主体前导面344可以通过主体外面346与主体拖尾面347分开。在一些实施例中，主体前导面344可以邻近主体外面346，并且主体外面346可以邻近主体拖尾面347。在一些实施例中，当刀片盖330安装在刀片主体328上时，盖前导面338可覆盖刀片前导面344，盖外面340可覆盖刀片外面346。以这种方式，刀片前导面344可被盖前导面338保护免受磨损和/或侵蚀，并且刀片顶面346可被盖外面340保护免受磨损和/或侵蚀。

在一些实施例中，盖前导面338可以被构造成连接到主体前导面344。在一些实施例中，当刀片盖330连接到刀片主体328时，盖前导面338可以覆盖主体前导面344的至少一部分。在一些实施例中，盖前导面338可以钎焊到主体前导面344上。

在一些实施例中，刀片盖330可包括盖拖尾面348。盖拖尾面348可整体形成(例如，预烧结)为刀片盖330的一部分。换句话说，在盖拖尾边缘350处可以没有接缝、接头、不连续、线或其他物理断裂。也就是说，刀片盖330的至少一些部分从切割器凹穴332下方的盖前导面338是连续的，跨过盖前导边缘342，跨过盖外面340，跨过盖拖尾边缘350，并且到达刀片盖330的主体拖尾面347的后边缘。以这种方式，当刀片盖330连接到刀片主体328时，通过消除刀片314的外面上的任何接头或其他物理不连续性，可以防止或减少刀片314的外面的侵蚀和磨损。

在一些实施例中，盖拖尾面348可构造成连接主体外面346。在一些实施例中，当刀片盖330连接到刀片主体328上时，盖拖尾面348可覆盖主体外面346的至少一部分。在一些实施例中，盖拖尾面348可以钎焊到主体外面346上。

在一些实施例中，盖拖尾面348可以被构造成连接主体拖尾面347。在一些实施例中，当刀片盖330连接到刀片主体328上时，盖拖尾面348可覆盖主体拖尾面347的至少一部分。在一些实施例中，盖拖尾面348可以钎焊到主体拖尾面347上。

应当理解，主体外面346和盖外面340可以指刀片314的最外面。这可包括刀片314的任何区域或部分，包括冠部、鼻部、肩部、保径部或刀片314的任何其他区域。从保径部区到刀片的径向最内部，外面可以是连续的。在一些实施例中，外面可以是刀片314的离钻头310的纵向轴线最远的部分。

在一些实施例中，刀片盖330可以围绕一个或多个盖切割器凹穴332。换句话说，盖切割器凹穴332可以是刀片盖330中的孔，使得插入盖切割器凹穴中的切割元件可以被刀片盖330的材料包围。在一些实施例中，刀片盖330可以围绕多个盖切割器凹穴332。在一些实施例中，刀片盖330可以围绕用于待安装在刀片314上的每个切割元件的盖切割器凹穴332。

在一些实施例中，盖前导面338可以至少部分地包括或包围一个或多个盖切割器凹穴332。在一些实施例中，盖前导面338可完全包括或包围一个或多个盖切割器凹穴332，使得一个或多个盖切割器凹穴332不延伸到盖外面340中。

在一些实施例中，盖外面340可以至少部分地包括或包围一个或多个盖切割器凹穴332。在一些实施例中，盖外面340可以完全包括或包围一个或多个盖切割器凹穴，使得一个或多个盖切割器凹穴332不会延伸到盖前导面338中。在一些实施例中，盖切割器凹穴332可在盖外面340和盖前导面338之间延伸。也就是说，盖切割器凹穴332可延伸穿过刀片盖330的盖前导边缘342。

图3-2是图3-1的组装钻头310的示意图。在所示的实施例中，每个刀片314包括连接到刀片主体的刀片盖330。此外，如可以看出的，盖切割器凹穴332与主体切割器凹穴334对准，以形成最终的切割器凹穴336。在使用之前，切割元件可以安装在最终的切割器凹穴336中。

如可以看出的，盖前导面338和盖外面340可以在刀片主体328上延伸。实际上，在所示的实施例中，刀片主体没有任何部分被刀片盖330覆盖。换句话说，在盖外面处，刀片盖330和刀片314之间没有接头或物理不连续。以这种方式，可通过减少或消除侵蚀催化剂(例如，刀片盖330和其他硬化面之间的接头或物理不连续性)来防止和/或减少刀片314的磨损和/或侵蚀。

在一些实施例中，在刀片盖330安装在刀片主体上之后，由于制造公差，盖切割器凹穴332和主体切割器凹穴334之间可能存在不匹配，和/或最终切割器凹穴336可能太小而不能容纳切割元件。最终切割器凹穴336可以在组装后被处理(例如，机加工)以将最终切割器凹穴336精机加工至最终尺寸。

图4-1是根据本公开至少一个实施例的钻头410的分解图。在所示的实施例中，钻头410包括具有至少一个刀片414的钻头主体416。钻头主体416包括具有主体前导面444和主体外面446的刀片主体428。

钻头410包括一个或多个刀片盖430。刀片盖430包括在盖前导边缘442处连接的盖前导面438和盖外面440。类似于上文关于图3-1和图3-2讨论的刀片盖330，刀片盖430可被预烧结。此外，盖前导面438和盖外面440可一体形成，使得在盖前导边缘442处没有接缝、接头、不连续、线或其他物理断裂。

如上所述，预先形成盖切割器凹穴(例如，图3-1的盖切割器凹穴332)和主体切割器凹穴(例如，图3-2的主体切割器凹穴334)会导致不对准。这可能导致凸缘或其他未对准特征，这些特征可能在装配切割元件之前被机加工成最终尺寸。此外，由于刀片盖430的制造公差，预先形成的切割器凹穴尺寸可能有些变化，这可能导致附加的组装后机加工和/或切割器凹穴对于切割元件来说太大或太小。

根据本公开的实施例，刀片主体428和刀片盖430可以不包括任何预先制造或预先机加工的切割器凹穴。如从图4-1中可以看出的，刀片主体428的轮廓可以是平滑的，并且刀片盖430的外部轮廓可以不包括制造或机加工到刀片盖430中的任何盖切割器凹穴。在一些实施例中，如图4-1所示，刀片盖430可包括一个或多个切割器支撑件452，其可在安装后为切割元件提供支撑。在一些实施例中，刀片盖430可具有光滑的外面。在一些实施例中，刀片主体428可包括一个或多个键控或锁定特征。例如，刀片主体428可包括脊、隆起、棘爪、凹痕或其他特征。刀片盖430轮廓可包括内表面上的互补突起、凹痕、凹陷或其他匹配特征。当刀片盖430连接到刀片主体428时，匹配或互补的特征可以对准。这可以提高刀片盖430和刀片主体428之间的连接强度，并且可以提高刀片盖430在刀片主体428上的对准。刀片盖430和刀片主体428之间的互补接口特征可有助于部件的对准，同时减少或消除部分或完全形成的刀片盖和刀片主体的切割器凹穴的公差问题。

图4-2是图4-1的组装钻头410的示意图。如可以看出的，刀片盖430已经连接到图4-1看到的刀片主体428上。如上所述，刀片盖430可使用任何连接机构连接到刀片主体428，例如钎焊、机械紧固件、焊接及其组合。

如可以看出的，刀片盖430具有盖前导面438，盖前导面438无缝连接到盖外面440。在一些实施例中，刀片盖430无缝地连接盖前导面438、盖外面440和盖拖尾面420。事实上，所示的刀片盖430是光滑的，并且不包括任何切割器凹穴。在一些实施例中，切割器凹穴可以部分地形成在刀片盖430中，从而减少组装时刀片盖的机加工。在一些实施例中，在钻头410已经被组装之后，切割器凹穴可以被机加工、铣削、研磨或者以其他方式添加到刀片414。

图4-3是在刀片414上形成一个或多个切割器凹穴436之后，图4-2的组装好的钻头410的图示。为了形成切割器凹穴436，移除了刀片盖430的一部分。在一些实施例中，刀片盖430可以被移除，露出下面的刀片主体428的一部分。在一些实施例中，刀片盖430的一部分和刀片主体428的一部分可以被移除以形成切割器凹穴436。在一些实施例中，可以仅移除刀片盖430的一部分，而不移除切割器凹穴436的任何部分。因此，在一些实施例中，切割器凹穴436可包括至少一部分刀片盖430材料和至少一部分刀片主体428材料。

在一些实施例中，单排切割器凹穴436可以形成在刀片414上。在一些实施例中，两排或更多排切割器凹穴可以形成在刀片414上。在一些实施例中，在刀片盖430附接到刀片主体428上之后，每个切割器凹穴436可形成在刀片414上。在一些实施例中，一些切割器凹穴436可在刀片盖430附接到刀片主体之后形成，一些切割器凹穴436可在组装之前在刀片盖430和刀片主体428的制造和/或处理期间形成，并且切割器凹穴436基于盖切割器凹穴(例如，图3-1的盖切割器凹穴332)和主体切割器凹穴(例如，图3-1的主体切割器凹穴334)的对准而形成。

在一些实施例中，切割器凹穴436可以使用任何减成制造工艺来形成。例如，切割器凹穴436可以使用EDM、CNC铣床、研磨、切割或任何其他制造工艺来形成。在一些实施例中，切割器凹穴436可以使用超声波研磨来形成。在一些实施例中，超声波研磨可有助于快速且成本有效地去除刀片盖430的超硬材料。因此，通过使用超声波研磨来形成切割器凹穴436，刀片盖430可以更快且更具成本效益地形成。在一些实施例中，切割器凹穴436的超声波研磨可以形成任何类型的切割器凹穴。切割器凹穴436可以形成为支撑切割元件的任何取向。

切割器凹穴436可以形成有切割器凹穴轮廓。因为切割器凹穴436是在刀片盖430安装在刀片主体428上之后形成的，所以每个切割器凹穴436的切割器凹穴轮廓可以与将要安装在切割器凹穴436中的切割元件相匹配。实际上，在组装刀片414之后形成切割器凹穴可以帮助切割器凹穴436的尺寸匹配切割元件。这可以改善切割元件在切割器凹穴436中的装配。此外，因为切割器凹穴轮廓匹配切割元件，这可以提高切割元件在切割器凹穴中的保持。

在一些实施例中，在刀片盖430安装在刀片主体428上之后形成切割器凹穴436可以增加切割元件的放置和取向的精度。例如，每个切割元件可以具有设计取向，其可以包括诸如前角和面角的角度。通过在刀片414上形成切割器凹穴436，与通过预先形成盖切割器凹穴和主体切割器凹穴并在安装时对准它们相比，实际取向可以匹配或更接近设计取向。

在一些实施例中，切割器凹穴436中的刀片盖430和刀片主体428之间的过渡可以是平滑的。换句话说，因为切割器凹穴436是在刀片盖430连接到刀片主体428上之后形成的，所以机加工过程可以机加工出具有相同表面光洁度或粗糙度的整个切割器凹穴436。此外，在切割器凹穴436中的刀片盖430和刀片主体428之间的接口处可以没有凸缘或其他轮廓变化。该接口处的凸缘可能是由制造工艺和公差的差异引起的盖切割器凹穴和刀片切割器凹穴的尺寸的微小变化的结果。

本公开的刀片盖430可用于任何井下工具。例如，刀片盖430可用于形成刀片、块体、翅片或暴露于高磨损和/或侵蚀条件下的井下工具的任何其他元件。例如，图5是具有多个扩孔器块555的扩孔器553的图示。所示的扩孔器块555包括块盖557。块盖557可以覆盖扩孔器块555的块前导面559的至少一部分和块外面561的一部分。以这种方式，扩孔器块555可以经受更大的耐磨性和/或耐侵蚀性。

在所示的实施例中，扩孔器块555包括两排切割元件563。在一些实施例中，块盖557可以延伸超过第一排切割元件563的拖尾边缘。在一些实施例中，块盖557可以延伸超过两排切割元件563的拖尾边缘。在一些实施例中，块盖557可以从块前导面559无缝延伸，穿过块外面561，并延伸到块拖尾面。虽然这里已经针对扩孔器553描述了块盖557，但是应当理解，块盖557可以用于任何井下工具，包括扩孔器、开孔器、铣刀、套管切割器、稳定器、双心钻头等。

图6-1至6-3是根据本公开的至少一个实施例的刀片614的前导面618的图示。刀片614包括附接到刀片主体628的刀片盖630。在刀片614上已经形成了多个切割器凹穴636。在图6-1所示的实施例中，刀片盖630没有覆盖刀片614的整个前导面618。然而，应该理解的是，刀片盖630可覆盖整个刀片614或刀片614的前导面618的任何百分比。

刀片614可以包括安装在不同区域或区中的切割器凹穴636中的切割元件，包括锥体654、鼻部656、肩部658和保径部660。在钻井过程中，这些区域中的每一个都可能经历不同的力和流。因此，切割元件和刀片614在这些不同的区域可能经历不同的磨损率。

根据本公开的实施例，刀片盖630可以沿着整个刀片614附接到刀片614。换句话说，刀片盖630可在锥体654、鼻部656、肩部658和保径部660中的每一个处覆盖刀片主体628。在一些实施例中，一个刀片614可具有单独的刀片盖630，其共同覆盖刀片614的多个区域或区。

如在图6-2中可以看到的，在一些实施例中，刀片盖630可以仅沿着刀片614的一部分连接到刀片上。例如，刀片盖630可以仅在鼻部656区域附接到刀片614。因此，刀片614在鼻部区域656处的一个或多个面可形成(例如，机加工、铸造)有与刀片盖630互补的凹陷特征。在一些实施例中，刀片614的鼻部区域656和刀片盖630被构造成对接，使得具有附接的刀片盖630的刀片614的外面和/或前导面平滑过渡到没有刀片盖630的相邻区域。通常，井下钻头在鼻部656区域经受最高的磨损和/或侵蚀率，至少部分是因为从钻头上的喷嘴排出的钻井液的液压流体速度高。因此，为了减少这些高磨损区域(尤其是喷嘴出口附近)中的磨损和侵蚀，刀片盖630可仅应用于刀片614的更易磨损和/或侵蚀的部分。在一些实施例中，没有刀片盖630的刀片614的区域或区可具有施加到前导面、外面、拖尾面或其任意组合的硬化面。这可能有助于降低成本。

钻头可以设计用于特定的井下条件。因此，每个钻头可能在刀片614的不同部分经历不同程度的磨损和/或侵蚀和/或磨损和/或侵蚀。因此，应当理解，虽然图6-2中所示的刀片盖630仅覆盖鼻部区域656，但是刀片盖630可以覆盖任何区域。例如，刀片盖630可覆盖锥体654、肩部658或保径部660。

类似地，如从图6-3中可以看出的，应该理解的是，刀片盖630可以覆盖多个区域，例如所示的鼻部656和锥体654区域。然而，应当理解，刀片盖630可以覆盖任何区域的组合，例如鼻部656和肩部658或者肩部658和保径部660。在一些实施例中，刀片盖630可以覆盖鼻部656、锥体654和肩部658区域。在一些实施例中，刀片盖630可覆盖鼻部656、肩部658和保径部660区域。在一些实施例中，刀片盖630可以覆盖部分区域。例如，刀片盖630可覆盖鼻部656和锥体654的一部分或肩部658的一部分。以这种方式，基于预期的(或先前经历的)井下条件，刀片盖630可适合特定应用。

在一些实施例中，刀片盖630的性质(例如，材料成分、颗粒尺寸、颗粒分布、粘结剂)在不同区域可以是不同的。例如，鼻部656可具有刀片盖630，与肩部658相比，刀片盖630具有更高浓度的超硬材料。在一些实施例中，鼻部656可以由更小的颗粒形成，导致更高的耐磨性和/或耐侵蚀性。在一些实施例中，刀片盖630的成分可以适合刀片的每个区域。在一些实施例中，可以使用具有不同特性的不同刀片盖630。在一些实施例中，单个(例如，一体的)刀片盖630可以在不同的区域具有不同的特性。

图7-1至图7-3是根据本公开的至少一个实施例的刀片714的外面719的图示。在所示的实施例中，刀片盖730已经沿着包括锥体754、鼻部756、肩部758和保径部760的刀片主体728的长度安装在刀片主体728上。在刀片714中已经形成了多个切割器凹穴736。

刀片714具有刀片宽度762。在所示的实施例中，刀片宽度762从锥体754区域到保径部760区域是恒定的。然而，应该理解的是，刀片宽度762可以从锥体754到保径部区760变化。

刀片盖730具有盖宽度764。在所示的实施例中，盖宽度764与刀片宽度762相同。换句话说，所示的刀片盖730从前导面718延伸，穿过整个外面719，到达拖尾面720。以这种方式，刀片714可以沿着整个外面719没有任何接头或其他物理不连续。这可以防止或减少刀片714在外面719处的侵蚀和/或磨损。

在图7-2所示的实施例中，刀片盖730的盖宽度764可以小于刀片宽度762。在一些实施例中，刀片盖730可以延伸超过切割器凹穴736的拖尾边缘766。在一些实施例中，切割器凹穴736的拖尾边缘766可以是最靠近刀片714的拖尾面720的切割器凹穴的边缘。

在一些实施例中，刀片盖730可以以边缘距离768延伸超过切割器凹穴736的拖尾边缘766。在一些实施例中，边缘距离可以是切割器凹穴长度770的凹穴百分比。在一些实施例中，凹穴百分比可以在具有上限值、下限值或上限值和下限值的范围内，包括5％、10％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、75％、80％、90％、100％中的任一个或其间的任何值。例如，凹穴百分比可以大于25％。在另一个示例中，凹穴百分比可以小于100％。在其他示例中，凹穴百分比可以是25％和100％之间范围内的任何值。在一些实施例中，凹穴百分比可以大于100％。也就是说，凹穴百分比可以是125％、150％、200％或300％或更高。在一些实施例中，凹穴百分比大于10％以向安装在切割器凹穴736中的切割元件提供磨损和/或侵蚀保护可能是关键的。

在一些实施例中，刀片盖730可以延伸超过刀片714上的每个切割器凹穴736的拖尾边缘766。在一些实施例中，刀片盖730可仅在锥形区域、鼻部区域、肩部区域、保径部区域或其组合中延伸越过拖尾边缘766。在一些实施例中，边缘距离768对于每个切割器凹穴736可以是相同的。在一些实施例中，边缘距离768对于不同的切割器凹穴736可以是不同的。例如，对于高磨损区域(例如，鼻部)中的切割器凹穴736，边缘距离768可以更大。

在一些实施例中，覆盖宽度764可以是刀片宽度762的覆盖百分比。在一些实施例中，覆盖百分比可以在具有上限值、下限值或上下限值的范围内，包括25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％中的任一个或其间的任何值。例如，覆盖百分比可以大于25％。在另一个示例中，覆盖百分比可以小于100％。在又一个示例中，覆盖百分比可以是25％和100％之间范围内的任何值。在一些实施例中，覆盖百分比大于30％以向安装在切割器凹穴736上的切割元件提供磨损和/或侵蚀保护可能是关键的。

在图7-3中，刀片包括第一排772的第一切割器凹穴736-1和第二排774的第二切割器凹穴736-2。如可以看出的，刀片盖730可以具有变化的盖宽度764。例如，在所示的实施例中，刀片盖730延伸超过第二排774中的第二切割器凹穴736-2。在第二切割器凹穴736-2之后，刀片盖730可具有减小的盖宽度764。以这种方式，刀片盖730可适合于刀片714的规格，以减少侵蚀。

图8是根据本公开的至少一个实施例的刀片814的横截面视图的图示。在所示的实施例中，切割元件876安装在已经形成在刀片814中的切割器凹穴836中。在一些实施例中，切割元件876可以用切割器钎焊料878钎焊在切割器凹穴836中。在一些实施例中，切割器钎焊料878可包括金属或金属合金，例如铝合金、铜合金、黄铜、青铜、镍合金、银合金、任何其他金属合金及其组合。

刀片814可以包括连接到刀片主体828的刀片盖830。在所示的实施例中，刀片盖830通过盖钎焊料880钎焊到刀片主体828上。在一些实施例中，盖钎焊料可包括金属或金属合金，例如铝合金、铜合金、黄铜、青铜、镍合金、银合金(例如，AWS BAG22、AWS BAG24)、任何其他金属合金及其组合。

根据本公开的实施例，切割元件876可以包括任何切割元件。例如，切割元件876可以包括由超硬材料制成的超硬(例如，多晶金刚石(PCD))层884。超硬层884可以附着到、形成在或以其他方式连接到基底886。在一些实施例中，基底886可以由碳化钨或其他硬质材料形成。

如可以看到的，切割器凹穴836形成在刀片814中，使得刀片盖830和刀片主体828都暴露。例如，如上所述，在将刀片盖830钎焊到刀片主体828上之后，可以使用超声波研磨在刀片中机加工出切割器凹穴836。在一些实施例中，切割器凹穴836的轮廓881可以是平滑的。例如，切割器凹穴836的轮廓881在刀片盖830和刀片主体828之间的过渡处可以不包括任何凸缘、隆起或轮廓881的光滑度的任何其它变化。

在一些实施例中，切割器凹穴836具有表面光洁度。在一些实施例中，因为切割器凹穴836是在刀片盖830钎焊到刀片主体828上之后形成的，所以刀片盖830处的表面光洁度可以与刀片主体828处的表面光洁度相同。在一些实施例中，表面光洁度可以在具有上限值、下限值或上限值和下限值的范围内，包括小于100微米、小于90微米、小于80微米、小于70微米、小于60微米、小于50微米、小于40微米、小于30微米、小于20微米、小于10微米、小于5微米中的任一个或其间的任何值。在一些实施例中，表面光洁度小于60微米以在切割元件876和刀片814之间提供更好的结合可能是关键的。

在一些实施例中，刀片盖830具有刀片盖厚度(统称为887)。刀片盖厚度887可以是刀片盖830从刀片盖830的外表面到刀片盖830的内表面或者从刀片盖830的外表面到盖钎焊料880的厚度。在一些实施例中，刀片盖厚度887可在具有上限值、下限值或上下限值的范围内，包括0.05英寸(1.27毫米)、0.10英寸(2.54毫米)、0.15英寸(3.81毫米)、0.20英寸(5.08毫米)、0.25英寸(6.35毫米)、0.30英寸(7.62毫米)、0.35英寸(8.89毫米)中的任一个或其间的任何值。例如，刀片盖厚度887可以大于0.05英寸(1.27毫米)。在另一个示例中，刀片盖厚度887可以小于0.35英寸(8.89毫米)。在又一些示例中，刀片盖厚度887可以是0.05英寸(1.27毫米)和0.35英寸(8.89毫米)之间的范围内的任何值。在一些实施例中，刀片盖厚度887在0.10英寸(2.54毫米)和0.30英寸(7.62毫米)之间以为刀片主体828提供磨损保护并为刀片盖830提供结构稳定性可能是关键的。在一些实施例中，刀片盖厚度887可以在0.125英寸(3.175毫米)和0.25英寸(6.35毫米)之间。

在一些实施例中，刀片盖830的盖外面840可具有外面盖厚度887-1。盖前导面838可以具有前导面盖厚度887-2。在图8所示的实施例中，外面盖厚度887-1比前导面盖厚度887-2厚。然而，应该理解，外面盖厚度887-1可以与前导面盖厚度887-2相同。此外，前导面盖厚度887-2可以大于外面盖厚度887-1。在一些实施例中，刀片盖830可包括覆盖刀片主体828的拖尾面的盖拖尾面。应该理解的是，盖拖尾面的拖尾面盖厚度可以与外面盖厚度887-1和/或前导面盖厚度887-2是相同或不同的。在一些实施例中，外面盖厚度887-1可大于刀片814的第一区(例如，鼻部、肩部)中的前导面盖厚度887-2，但小于刀片814的第二区(例如，锥体、保径部)中的前导面盖厚度887-2。

相对厚度外面盖厚度887-1、前导面盖厚度887-2和/或拖尾面盖厚度可取决于刀片814的磨损特性。在一些实施例中，经受相对较高磨损的刀片814的一部分可比经受相对较低磨损的刀片的一部分具有相对较厚的盖厚度887。例如，如果盖前导面838位于喷嘴附近，则前导面盖厚度887-2可增加。在一些示例中，盖厚度887可在刀片814的高负载区域处或附近，例如鼻部，增加。在一些实施例中，盖厚度887可从刀片814的鼻部向保径部减小。

刀片主体828包括主体轮廓883，主体盖830包括盖轮廓885。主体轮廓883包括刀片主体828的外部轮廓，包括刀片主体828的任何脊、隆起、棘爪、突起、凹痕、其他物理特征或其组合。盖轮廓885包括刀片盖830的内部轮廓，包括主体盖830的任何脊、隆起、棘爪、突起、凹痕、其他物理特征或其组合。在一些实施例中，主体轮廓883和盖轮廓885可以是互补的。换句话说，对于存在于主体轮廓883上的每个特征，盖轮廓885可以包括相似尺寸和相同位置的相反形状。然而，应当理解，尽管切割器凹穴836可以包括主体轮廓883和/或盖轮廓885中的特征，但是主体轮廓883和盖轮廓885在切割器凹穴836处可以是不互补的。

在一些实施例中，主体轮廓883和盖轮廓885可以在刀片主体828和刀片盖830的制造公差内是互补的。换句话说，刀片主体828和刀片盖830可分别具有设计主体轮廓838和盖轮廓885。在制造和/或形成(例如，机加工或铣削)刀片主体828和刀片盖830时，基于制造过程的公差，主体轮廓883和/或盖轮廓885可能偏离设计轮廓。根据本公开的实施例，如果轮廓之间的任何差异在相应的制造公差内，则制造的主体轮廓883可以与制造的盖轮廓885是互补的。在一些实施例中，盖内轮廓和刀片外轮廓之间的钎焊间隙可被控制在一定范围内，以提供高质量的钎焊，从而提高强度。在一些实施例中，钎焊间隙可以是0.001英寸、0.005英寸、0.010英寸、0.020中的任一个或其间的任何值。在一些实施例中，钎焊间隙可以是0.010英寸以适应每个配合面的制造公差并提供足够的钎焊强度。

在一些实施例中，穿过刀片814绘制的第一线882-1可以穿过刀片814的一个或多个元件。例如，第一线882-1可以穿过切割元件876、切割器钎焊料878、刀片盖830、盖钎焊料880和刀片主体828中的一个或多个。在一些实施例中，第一线882-1可以按顺序穿过这些元件。换句话说，第一线882-1可以依次穿过切割元件876、切割器钎焊料878、刀片盖830、盖钎焊料880和刀片主体828。在一些实施例中，相应的元件可以彼此相邻。例如，各个元件在相邻元件之间可以没有任何中间材料。因此，切割元件876可邻近切割器钎焊料878，切割器钎焊料878可邻近刀片盖830，刀片盖可邻近盖钎焊料880，盖钎焊料880可邻近刀片主体。

在一些实施例中，第一线882-1可以平行于盖前导面838。在一些实施例中，第一线882-1可以横向于盖外面840。在一些实施例中，第一线882-1可以垂直于盖外面840。在一些实施例中，第一线882-1可以平行于钻头(例如，图3-1的钻头310)的纵轴。

在一些实施例中，穿过刀片814的第二线882-2可以穿过刀片814的一个或多个元件。具体地，第二线882-2可以穿过切割元件876的超硬层884、切割元件876的基底886、切割器钎焊料878、刀片盖830、盖钎焊料880和刀片主体828。在一些实施例中，第二线882-2可以按顺序穿过这些元件。换句话说，第二线882-2可以依次穿过超硬层884、基底886、切割器钎焊料878、刀片盖830、盖钎焊料880和刀片主体828。在一些实施例中，相应的元件可以彼此相邻。例如，各个元件在相邻元件之间可以没有任何中间材料。因此，超硬层884可邻近基底886，基底886可邻近切割器钎焊料878，切割器钎焊料878可邻近刀片盖830，刀片盖可邻近盖钎焊料880，盖钎焊料880可邻近刀片主体。在一些实施例中，超硬层884可以邻近切割器钎焊料878。

在一些实施例中，第二线882-2可以平行于盖前导面838。在一些实施例中，第二线882-2可以横向于盖外面840。在一些实施例中，第二线882-2可以垂直于盖外面840。在一些实施例中，第二线882-2可以平行于钻头的纵轴。

上述关于第一线882-1和第二线882-2描述的结构是刀片盖830单独制造和组装到刀片主体828的结果。因为切割器凹穴836形成在刀片盖830和刀片主体828中，所以切割元件876可以接触刀片盖830和刀片主体828。此外，切割元件876可同时位于刀片盖830和刀片主体828上。这可以有助于提供切割元件876到切割器凹穴836的附加保持。

在一些实施例中，第三线882-3可以平行于切割元件876绘制。在一些实施例中，第三线882-3可以穿过切割器钎焊料878。第三线882-3可以邻近切割器凹穴836和切割元件876。换句话说，切割元件876可以位于第三线882-3的第一侧上，并且切割器凹穴836可以位于第三线882-3的第二侧上。在一些实施例中，切割元件876的元件可以同时邻近第三线882-3。例如，在一些实施例中，切割元件876、刀片盖830和刀片主体828可同时邻近第三线882-3。在一些实施例中，超硬层834、基底886、刀片盖830和刀片主体828可同时邻近第三线882-3。在一些实施例中，超硬层834、基底886、刀片盖830、刀片主体828和盖钎焊料880可同时邻近第三线882-3。

在一些实施例中，切割器钎焊料878可以接触刀片814的不同元件。例如，切割器钎焊料878可以接触切割元件876、刀片盖830和刀片主体828。在一些示例中，切割器钎焊料878可以接触超硬层834、基底886、刀片盖830和刀片主体828。在一些示例中，切割器钎焊料878可以接触超硬层834、基底886、刀片盖830、刀片主体828和盖钎焊料880。在一些实施例中，由于穿过刀片盖830并进入刀片主体828的对准和/或共同形成的切割器凹穴，可以穿过切割元件876、切割器钎焊料878和刀片主体828绘制线，而不接触刀片盖830。

图9是根据本公开的至少一个实施例的构造成连接到刀片主体(例如，图4-1的刀片主体428)的刀片盖930的图示。在所示的实施例中，刀片盖930包括形成在刀片盖930中的导向凹陷988。在一些实施例中，并且如本文进一步讨论的，刀片盖930的制造公差可能导致盖切割器凹穴(例如，图3-1的盖切割器凹穴332)与主体切割器凹穴(例如，图3-1的主体切割器凹穴334)不对准。此外，对刀片盖930进行超声波研磨以形成切割器凹穴(例如，图3-2的切割器凹穴336)可能是时间和/或资源密集型的。

为了减少组装后处理的量，可以在预烧结期间在刀片盖930中形成导向凹陷988。在一些实施例中，导向凹陷988是刀片盖930中的凹陷，其具有刀片盖930的非零厚度。例如，导向凹陷988可以是刀片盖930的一部分，其具有小于盖厚度(例如，图8的盖厚度877)的凹陷厚度。在一些实施例中，导向凹陷988可以是导向孔。也就是说，导向凹陷988可以延伸穿过整个刀片盖988。

导向凹陷988可以足够小，使得其外部界限可以在烧结过程的已知制造公差内。以这种方式，可以减少在刀片盖930钎焊到刀片主体上之后要被去除以形成切割器凹穴的材料量。这可以减少组装后的机加工时间和使用的资源。如从图9的刀片盖930和图3-1的刀片盖330之间的比较中可以看出的，导向凹陷988小于盖切割器凹穴332。因此，减少了未对准的机会。在刀片盖930附接到刀片主体上之后，可以在刀片盖和刀片主体中形成切割器凹穴(例如通过超声波研磨)，从而形成如图3-2所示的最终刀片。

在一些实施例中，导向凹陷988可以具有凹陷缘边尺寸989，该凹陷缘边尺寸989是小于最终切割器凹穴的最终缘边尺寸的凹陷减小量。在一些实施例中，凹陷减小量可以在具有上限值、下限值或上下限值的范围内，包括0.005英寸(0.127毫米)、0.010英寸(0.254毫米)、0.015英寸(0.381毫米)、0.020英寸(0.508毫米)、0.025英寸(0.635毫米)、0.030英寸(0.762毫米)、0.035英寸(0.889毫米)、0.040英寸(1.02毫米)、0.045英寸(1.14毫米)、0.05英寸(1.27毫米)中的任一个或其间的任何值。例如，凹陷减小量可以大于0.005英寸(0.127毫米)。在另一个示例中，凹陷减小量可以小于0.05英寸(1.27毫米)。在又一些示例中，凹陷减小量可以是在0.005英寸(0.127毫米)和0.05英寸(1.27毫米)之间的范围内的任何值。在一些实施例中，凹陷减小量小于0.040英寸(1.02毫米)以减少最终切割器凹穴的未对准可能是关键的。

在一些实施例中，凹陷缘边尺寸989可从刀片盖930的外面朝向刀片盖的内表面减小。在一些实施例中，凹陷缘边尺寸989可以在导向凹陷988的整个深度上保持相同。在一些实施例中，凹陷减小量可以在导向凹陷988的整个深度上保持恒定。换句话说，凹陷缘边尺寸989可以从最终的切割器凹陷偏移恒定的凹陷减小量。

在一些实施例中，导向凹陷988可以位于刀片盖930上的任何位置。例如，导向凹陷988可以位于盖前导面938处。在一些示例中，导向凹陷988可以位于盖外面940处。在一些实施例中，导向凹陷988可以位于盖前导边缘942处。在一些实施例中，刀片盖930可包括位于刀片盖930上任何位置的任何数量的导向凹陷988。例如，刀片盖930可包括盖前导面938和盖外面940上的导向凹陷988。在一些实施例中，刀片盖930可包括在盖前导边缘942和盖外面940上的导向凹陷988。在一些实施例中，刀片盖930可包括在盖前导面938和盖前导边缘942上的导向凹陷988。在一些实施例中，刀片盖930可包括在盖前导面938、盖前导边缘942和盖外面940上的导向凹陷988。

图10是根据本公开的至少一个实施例的形成钻头的方法1090的图示。在一些实施例中，并且在不限制本公开的情况下，方法1090的动作可以在图3-1和3-2的连续视图以及图4-1至图4-3的连续视图中表示。方法1090可以包括在1092处提供钻头主体。钻头主体可以包括刀片，并且刀片可以包括主体前导面和主体拖尾面。方法1090可进一步包括在1094处提供预烧结的刀片盖。预烧结刀片盖可包括盖前导面和盖外面。在一些实施例中，提供预烧结刀片盖可包括预烧结刀片盖。例如，预烧结刀片盖可包括添加制造刀片盖、铸造刀片盖或用于预烧结刀片盖的任何其他机制。

在一些实施例中，提供钻头主体可以包括形成(例如，通过机加工或铸造)具有刀片轮廓的刀片。提供预烧结刀片盖可包括提供具有内部刀片盖轮廓的预烧结刀片盖。刀片轮廓可以与刀片盖轮廓是互补的。以这种方式，当刀片盖连接到刀片时，刀片盖可以容易且迅速地连接到刀片，而不需要对刀片主体进行进一步机加工或工作。

方法1090可进一步包括在1096处将刀片盖连接到刀片。将刀片盖连接到刀片可导致盖前导面覆盖刀片前导面的至少一部分，并且盖外面覆盖刀片外面的至少一部分。在一些实施例中，刀片可包括刀片拖尾面，刀片盖可包括盖拖尾面，并且将刀片盖连接到刀片可导致盖拖尾面覆盖刀片拖尾面的至少一部分。在一些实施例中，将刀片盖连接到刀片可包括将刀片盖钎焊料到刀片上。

在一些实施例中，将刀片盖连接到刀片可以包括将刀片盖永久地连接到刀片。例如，一旦刀片盖连接到刀片上，刀片盖只能通过折断或破坏刀片盖或刀片的一部分来从刀片移除。在一些实施例中，刀片盖可以可移除地连接到刀片，例如通过将刀片盖和刀片加热到钎焊材料的熔点，并在钎焊材料已经熔化时移除刀片盖。

图11是根据本公开的至少一个实施例的用于形成钻头的方法1190的图示。在一些实施例中，并且在不限制本公开的情况下，方法1190的动作可以在图3-1和3-2的连续视图以及图4-1至图4-3的连续视图中表示。方法1190可以包括在1192处提供钻头主体。钻头主体可以包括刀片，并且刀片可以包括主体前导面和主体拖尾面。方法1190可进一步包括在1194处提供预烧结的刀片盖。预烧结刀片盖可包括盖前导面和盖外面。方法1190可进一步包括在1196处将刀片盖连接到刀片。将刀片盖连接到刀片可导致盖前导面覆盖刀片前导面的至少一部分，并且盖外面覆盖刀片外面的至少一部分。

在一些实施例中，方法1190可以进一步包括在1198处，在刀片盖连接到刀片之后，在刀片上形成切割器凹穴。在刀片上形成切割器凹穴可以包括移除刀片盖的至少一部分。在一些实施例中，形成切割器凹穴可以包括移除刀片盖的至少一部分和刀片主体的至少一部分。在一些实施例中，形成切割器凹穴可以包括通过超声波研磨去除材料。

在一些实施例中，提供刀片盖可包括形成带有一个或多个盖切割器凹穴的刀片盖。例如，刀片盖可以添加制造成包括一个或多个盖切割器凹穴的形状。在一些示例中，刀片盖可以铸造成包括一个或多个盖切割器凹穴的形状。在一些实施例中，可以形成刀片盖，并且去除刀片盖的一部分(例如，通过机械机加工或超声波研磨)以形成盖切割器凹穴。在一些实施例中，刀片盖可以在最终切割器凹穴的大致位置形成有导向凹陷。导向凹陷的尺寸可以设置成使得在制造公差范围内，导向凹陷不会延伸超过最终切割器凹穴的边缘。

在一些实施例中，提供钻头主体可以包括提供包括一个或多个刀片切割器凹穴的刀片。在一些实施例中，一个或多个刀片切割器凹穴可以在制造后机加工到刀片中。在一些实施例中，一个或多个刀片切割器凹穴可以在铸造钻头主体的同时铸造到刀片中。

在一些实施例中，形成切割器凹穴可包括在将刀片盖连接到刀片时将刀片切割器凹穴与盖切割器凹穴对准。在一些实施例中，形成切割器凹穴可以包括将切割器凹穴最终机加工成最终的切割器凹穴尺寸。

已经主要参照井眼钻井操作描述了刀片盖的实施例；本文所述的刀片盖可用于除钻井眼以外的应用中。在其他实施例中，根据本公开的刀片盖可用于井眼或用于自然资源勘探或开采的其他井下环境的外部。例如，本公开的刀片盖可用于放置公用事业管线的钻孔中。因此，术语“井眼”、“钻孔”等不应被解释为将本公开的工具、系统、组件或方法限制于任何特定的行业、领域或环境。

本文描述了本公开的一个或多个具体实施例。这些描述的实施例是当前公开的技术的示例。另外，为了提供这些实施例的简明描述，在说明书中可能没有描述实际实施例的所有特征。应当理解，在任何这种实际实现的开发中，如同在任何工程或设计项目中一样，将做出许多特定于实施例的决定，以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这些约束可能因实施例而异。此外，应当理解，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说，这仍然是设计、制作和制造的常规任务。

此外，应当理解，对本公开的“一个实施例”或“一实施例”的引用不旨在被解释为排除也结合了所述特征的附加实施例的存在。例如，关于这里的实施例描述的任何元件可以与这里描述的任何其他实施例的任何元件组合。本文所述的数字、百分比、比率或其他值旨在包括该值，以及“大约”或“近似”所述值的其他值，如本公开的实施例所涵盖的本领域普通技术人员所理解的。因此，所述值应该被解释为足够宽泛，以包含至少足够接近所述值的值，以执行期望的功能或实现期望的结果。所述值至少包括在合适的制造或生产过程中预期的变化，并且可以包括在所述值的5％内、1％内、0.1％内或0.01％内的值。

鉴于本公开，本领域普通技术人员应该认识到，等同的构造不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文公开的实施例进行各种改变、替换和变更。包括功能性“装置加功能”子句在内的等同结构旨在涵盖在此描述的执行所述功能的结构，包括以相同方式操作的结构等同物和提供相同功能的等同结构。申请人的明确意图是不为任何权利要求援引装置加功能或其他功能性权利要求，除了那些词语“用于…的装置”与相关功能一起出现的权利要求。落入权利要求的含义和范围内的对实施例的每个添加、删除和修改都将被权利要求所包含。

这里使用的术语“近似”、“大约”和“基本上”表示接近所述量的量，该量在标准制造或工艺公差内，或者仍然执行期望的功能或实现期望的结果。例如，术语“大约”、“约”和“基本上”可以指所述量的小于5％内、小于1％内、小于0.1％内和小于0.01％内的量。此外，应该理解，前面描述中的任何方向或参考系仅仅是相对方向或运动。例如，对“上”和“下”或“上方”或“下方”的任何引用仅仅是对相关元件的相对位置或运动的描述。

在不脱离本公开的精神或特征的情况下，本公开可以以其他特定形式实施。所描述的实施例被认为是说明性的而非限制性的。因此，本公开的范围由所附权利要求书而不是前面的描述来指示。在权利要求的等同物的含义和范围内的变化将包含在它们的范围内。

Claims (20)

1.一种预烧结的刀片盖，用于连接到井下工具的刀片的刀片主体，该刀片主体包括主体前导面、主体外面和切割器凹穴，所述预烧结的刀片盖包括：

盖前导面，该盖前导面被构造成连接到井下工具的刀片的主体前导面；和

盖外面，该盖外面被构造成连接到刀片的主体外面，其中该盖外面延伸超过刀片的切割器凹穴的拖尾边缘，并且其中所述盖前导面和所述盖外面一体形成。

2.根据权利要求1所述的刀片盖，其中所述盖前导面和所述外面围绕至少多个切割器凹穴。

3.根据权利要求1所述的刀片盖，其中所述盖前导面和所述盖外面之间的盖前导边缘是无缝的。

4.根据权利要求1所述的刀片盖，其中所述盖前导面和所述盖外面构造成通过钎焊料连接到刀片上。

5.根据权利要求1所述的刀片盖，包括被构造成与刀片上的切割器凹穴对准的盖切割器凹穴。

6.根据权利要求1所述的刀片盖，包括构造成连接到刀片的拖尾面的盖拖尾面。

7.根据权利要求1所述的刀片盖，其中所述盖前导面和所述盖外面构造成覆盖刀片的鼻部。

8.根据权利要求1所述的刀片盖，其中所述盖前导面或所述盖外面中的至少一个包括用于切割器凹穴的导向凹陷。

9.一种井下工具，包括：

主体；

连接到主体的刀片；

用盖钎焊料钎焊到刀片的刀片盖，该刀片盖从盖前导面无缝延伸到盖外面；和

连接到刀片的切割元件，该切割元件包括连接到基底的超硬材料，其中在井下工具的横截面中：穿过刀片的线接触所述切割元件、刀片盖、盖钎焊料和刀片。

10.根据权利要求9所述的井下工具，其中切割元件包括超硬镶片和基底，并且其中所述线接触超硬材料和基底。

11.根据权利要求9所述的井下工具，其中所述线是平行于刀片的前导边缘绘制的。

12.根据权利要求9所述的井下工具，其中所述线依次接触所述切割元件、刀片盖、盖钎焊料和刀片。

13.一种形成井下工具的方法，包括：

提供主体，该主体包括刀片，该刀片包括主体前导面和主体外面；

提供预烧结的刀片盖，该刀片盖包括盖前导面和盖外面；和

将刀片盖连接到刀片，使得所述盖前导面覆盖所述主体前导面的至少一部分，并且所述盖外面覆盖所述主体外面的至少一部分。

14.根据权利要求13所述的方法，包括，在将刀片盖连接到刀片之后，在刀片盖和刀片中形成切割器凹穴。

15.根据权利要求14所述的方法，其中形成切割器凹穴包括移除刀片盖的至少一部分和刀片的至少一部分。

16.根据权利要求14所述的方法，其中形成切割器凹穴包括当将刀片盖连接到刀片时，将刀片盖上的盖切割器凹穴与刀片上的刀片切割器凹穴对准。

17.根据权利要求14所述的方法，其中提供预烧结的刀片盖包括提供带有导向凹陷的刀片盖，并且其中形成切割器凹穴包括在导向凹陷处形成切割器凹穴。

18.根据权利要求13所述的方法，其中将预烧结的刀片盖连接到刀片包括将刀片盖钎焊料到刀片。

19.根据权利要求13所述的方法，其中提供预烧结的刀片盖包括添加制造所述刀片盖。

20.根据权利要求13所述的方法，其中提供主体包括形成具有刀片轮廓的刀片，该刀片轮廓与刀片盖的盖轮廓是互补的。