RU2738434C2

RU2738434C2 - Instruments for drilling of earth surface, containing passively controlled elements for change of aggressiveness, and related methods

Info

Publication number: RU2738434C2
Application number: RU2018124497A
Authority: RU
Inventors: Джаеш Рамешлал ДЖАИН; Чхайтаня К. ВЕМПАТИ; Грегори Л. РИКС; Хуан Мигель БИЛЕН
Original assignee: Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2020-12-14
Also published as: WO2017106605A1; RU2018124497A3; RU2018124497A

Abstract

FIELD: soil or rock drilling.SUBSTANCE: group of inventions relates to a drill bit, which is a drill bit with a conic cutter or a hybrid drill bit, as well as to a method for passive adjustment of aggressiveness of said drill bit. Drill bit comprises a leg extending from the body towards a conical cutter attached to the end of the leg, and a passively controlled element for changing aggressiveness, located on the blade. Passively controlled element for changing aggressiveness is configured to move between a first position, in which a drill bit has a first aggressiveness, and a second position, in which drilling bit has second aggression different from first, depending on forces acting on passively controlled element to change aggressiveness. Passively controlled element for variation of aggressiveness is made with possibility of damping of vibration as conical cutter enters engagement with underlying geologic formation.EFFECT: technical result consists in increase in the drilling tool service life.17 cl, 9 dwg

Description

ПРИТЯЗАНИЕ НА ПРИОРИТЕТCLAIMING FOR PRIORITY

Данная заявка испрашивает приоритет даты подачи заявки на патент США № 14/973,282, поданной 17 декабря 2015 года, под названием “Earth-Boring Tools Including Passively Adjustable, Aggressiveness-Modifying Members and Related Methods”, раскрытие сущности которой полностью включено в данную заявку посредством ссылки.This application claims priority on the filing date of US Patent Application No. 14 / 973,282, filed December 17, 2015, entitled “Earth-Boring Tools Including Passively Adjustable, Aggressiveness-Modifying Members and Related Methods,” the disclosure of which is incorporated herein in full by links.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Данное изобретение в целом относится к инструментам для бурения земной поверхности и системам, в которых их используют для бурения скважин в геологических пластах. Более конкретно, описанные варианты реализации изобретения относятся к инструментам для бурения земной поверхности, которые могут содержать один или большее количество пассивно регулируемых элементов для изменения агрессивности, выполненных с возможностью изменения агрессивности инструментов для бурения земной поверхности в ответ на усилия, действующие на пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности.This invention generally relates to tools for drilling the earth's surface and systems in which they are used to drill wells in geological formations. More specifically, the described embodiments of the invention relate to ground drilling tools that may comprise one or more passively adjustable aggressiveness modifiers configured to alter the aggressiveness of ground drilling tools in response to forces acting on the passively adjustable aggressiveness members. changes in aggressiveness.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

Нефтяные скважины (также называемые «скважинами» или «буровыми скважинами») пробуривают с помощью бурильной колонны, которая содержит трубчатый элемент, содержащий буровую компоновку (также называемую «компоновкой низа бурильной колонны» или «КНБК»). Как правило, КНБК содержит устройства и датчики, которые предоставляют информацию, относящуюся к различным параметрам, относящимся к операциям бурения («параметры режима бурения»), характеристикам КНБК («параметры КНБК») и параметрам, относящимся к пласту, окружающему ствол скважины («характеристики пласта»). Инструмент для бурения земной поверхности, такой как буровое долото, прикрепленное к нижнему концу КНБК, вращается путем вращения бурильной колонны и/или бурового двигателя (называемого также «забойным двигателем») в КНБК с целью раздробления скального пласта для бурения ствола скважины. Большое количество стволов скважин пробуривают по сложным траекториям. Например, один ствол скважины может содержать один или большее количество вертикальных участков, отклоненных участков и горизонтальных участков, проходящих через различные виды скальных пластов. Когда бурение осуществляют из мягкого пласта, такого как песок, к твердому пласту, такому как сланец, или наоборот, механическая скорость проходки (МСП) долота изменяется и может вызвать (уменьшить или увеличить) чрезмерные колебания или вибрацию (боковую или скручивающую) в инструменте для бурения земной поверхности. МСП обычно управляют путем управления осевой нагрузкой на долото (ОНД) и угловой скоростью вращения (оборотов в минуту или «об/мин») бурового долота, чтобы управлять колебаниями бурового долота. ОНД управляют путем управления нагрузкой на крюке на поверхности, а угловой скоростью вращения управляют путем управления вращением бурильной колонны на поверхности и/или путем управления скоростью бурового двигателя в КНБК. Управление флуктуациями бурового долота и МСП данными способами требует, чтобы буровая система или оператор обеспечивали определенные действия на поверхности. Воздействие таких операций на поверхности на колебания бурового долота практически не является мгновенным. Агрессивность бурового долота способствует вибрации, радиальному биению бурового долота и неравномерному вращению для заданной ОНД и угловой скорости вращения бурового долота. «Глубина резания» (ГР) бурового долота, обычно определяемая как «расстояние, на которое продвигается буровое долото в пласт вдоль оси за один оборот», является параметром, связанным с агрессивностью бурового долота. Управление ГР, временем воздействия режущего элемента и другими параметрами, влияющими на агрессивность, может содействовать тому, что ствол скважины будет более сглаженным, и позволит избежать преждевременного повреждения резцов и продлить срок службы инструмента для бурения земной поверхности.Oil wells (also called "wells" or "boreholes") are drilled with a drill string that contains a tubular member containing a drill assembly (also called a "bottom hole assembly" or "BHA"). Typically, the BHA contains devices and sensors that provide information related to various parameters related to drilling operations (“Drilling Mode Parameters”), BHA characteristics (“BHA Parameters”) and parameters related to the formation surrounding the wellbore (“ reservoir characteristics "). An earth drilling tool, such as a drill bit attached to the lower end of the BHA, is rotated by rotating a drill string and / or a drill motor (also called “downhole motor”) in the BHA to crush the rock formation to drill a wellbore. A large number of wellbores are drilled along complex trajectories. For example, a single wellbore may contain one or more vertical sections, deviated sections, and horizontal sections passing through different types of rock formations. When drilling from a soft formation such as sand to a hard formation such as shale, or vice versa, the ROP of the bit changes and can cause (decrease or increase) excessive vibration or vibration (lateral or twisting) in the tool for drilling the earth's surface. ROPs are usually controlled by controlling the WOB (WOB) and the rotational speed (revolutions per minute or "rpm") of the drill bit to control the vibrations of the drill bit. The BHA is controlled by controlling the hook load at the surface, and the rotational speed is controlled by controlling the rotation of the drill string at the surface and / or by controlling the speed of the drilling motor in the BHA. Managing drill bit and ROP fluctuations in these ways requires the drilling system or operator to perform specific actions at the surface. The impact of such surface operations on drill bit vibrations is practically not instantaneous. The aggressiveness of the drill bit promotes vibration, drill bit radial runout and irregular rotation for a given RVE and rotational speed of the drill bit. The “depth of cut” (DOC) of a drill bit, commonly defined as “the distance the drill bit moves axially into the formation in one revolution,” is a parameter associated with the aggressiveness of the drill bit. Controlling drilling, cutting time, and other parameters affecting corrosiveness can contribute to a smoother wellbore, avoiding premature cutter damage and extending the life of the ground drilling tool.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

В данной заявке описаны буровое долото и буровые системы, в которых используется одинаковая конфигурация для управления скоростью изменения мгновенной агрессивности инструмента для бурения земной поверхности при бурении ствола скважины.This application describes a drill bit and drilling systems that use the same configuration to control the rate of change in the instantaneous aggressiveness of a ground drilling tool while drilling a wellbore.

В некоторых вариантах реализации изобретения инструменты для бурения земной поверхности могут содержать корпус и пассивно регулируемый элемент с изменяемой агрессивностью, прикрепленный к корпусу. Пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности может быть выполнен с возможностью перемещения между первым положением, в котором инструмент для бурения земной поверхности имеет первую агрессивность, и вторым положением, в котором инструмент для бурения земной поверхности имеет вторую, отличную от первой агрессивность, зависящую от усилий, воздействующих на пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности.In some embodiments of the invention, ground drilling tools may comprise a body and a passively adjustable variable aggressiveness member attached to the body. The passively adjustable element for changing the aggressiveness can be made with the possibility of moving between the first position in which the tool for drilling the earth's surface has a first aggressiveness, and the second position in which the tool for drilling the earth's surface has a second, different from the first aggressiveness, depending on the forces, acting on a passively regulated element to change aggressiveness.

В других вариантах реализации изобретения способы пассивной регулировки агрессивности инструментов для бурения земной поверхности могут включать воздействие усилия на пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности, прикрепленный к корпусу. Пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности может перемещаться из первого положения, в котором инструмент для бурения земной поверхности имеет первую агрессивность во второе положение, в котором инструмент для бурения земной поверхности имеет вторую, отличную от первой агрессивность, зависящую от усилия, воздействующего на пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности.In other embodiments of the invention, methods for passively adjusting the aggressiveness of ground drilling tools may include applying force to a passively adjustable aggressiveness adjustment member attached to the body. The passively adjustable element for changing the aggressiveness can be moved from the first position, in which the tool for drilling the earth's surface has a first aggressiveness to the second position, in which the tool for drilling the earth's surface has a second, different from the first aggressiveness, depending on the force acting on the passively adjustable element to change aggressiveness.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF THE GRAPHIC MATERIALS

Хотя в конце данного описания содержится формула изобретения, конкретно указывающая и недвусмысленно заявляющая конкретные варианты реализации изобретения, различные признаки и преимущества вариантов реализации изобретения в пределах объема данного изобретения могут быть более легко определены из последующего описания при их рассмотрении вместе с сопроводительными чертежами, на которых:While claims are contained at the end of this specification that specifically indicate and unequivocally state specific embodiments of the invention, various features and advantages of embodiments within the scope of this invention may more readily be determined from the following description when considered in conjunction with the accompanying drawings, in which:

на Фиг. 1 проиллюстрирована упрощенная схема иллюстративной буровой системы, содержащей бурильную колонну, содержащую инструмент для бурения земной поверхности, изготовленный в соответствии с одним вариантом реализации данного изобретения;in FIG. 1 illustrates a simplified diagram of an illustrative drilling system comprising a drill string containing an earth drilling tool made in accordance with one embodiment of the present invention;

на Фиг. 2 проиллюстрирован частичный продольный разрез иллюстративного инструмента для бурения земной поверхности, выполненного как буровое долото с запрессованными поликристаллическими алмазными резцами с пассивно регулируемыми элементами для изменения агрессивности и устройством для управления с поверхности земли скоростями выдвижения и втягивания пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности, в соответствии с одним вариантом реализации данного изобретения;in FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view of an exemplary earth drilling tool configured as an embedded polycrystalline diamond drill bit with passively adjustable aggressiveness change elements and a device for controlling from the ground surface the advance and retraction rates of the passively adjustable aggressiveness change element, in accordance with one an embodiment of the present invention;

на Фиг. 3 проиллюстрирован альтернативный вариант реализации устройства управления скоростью, которое посредством гидравлической линии управляет пассивно регулируемым элементом для изменения агрессивности;in FIG. 3 illustrates an alternative embodiment of a speed control device which, via a hydraulic line, controls a passively variable element to change aggressiveness;

на Фиг. 4 проиллюстрирован вариант реализации устройства управления скоростью, выполненного с возможностью работы с несколькими пассивно регулируемыми элементами для изменения агрессивности;in FIG. 4 illustrates an embodiment of a speed control device adapted to operate with several passively adjustable elements to change aggressiveness;

на Фиг. 5 проиллюстрировано размещение устройства управления скоростью, проиллюстрированного на Фиг. 4, в части буровой коронки инструмента для бурения земной поверхности;in FIG. 5 illustrates the placement of the rate control device illustrated in FIG. 4, in the part of the drill bit of a tool for drilling the earth's surface;

на Фиг. 6 проиллюстрировано размещение устройства управления скоростью, расположенное в канале для флюида или протоке инструмента для бурения земной поверхности;in FIG. 6 illustrates the placement of a speed control device located in a fluid channel or flow path of an earth drilling tool;

на Фиг. 7 проиллюстрировано буровое долото, в котором устройство управления скоростью и пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности расположены на внешней поверхности инструмента для бурения земной поверхности;in FIG. 7 illustrates a drill bit in which a speed control device and a passively variable aggressiveness change element are located on the outer surface of the earth drilling tool;

на Фиг. 8 проиллюстрирован поперечный разрез другого варианта реализации инструмента для бурения земной поверхности, выполненного в виде бурового долота с конической шарошкой, содержащего пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности; иin FIG. 8 illustrates a cross-sectional view of another embodiment of an earth drilling tool, made in the form of a conical cutter drill bit, containing a passively adjustable element for changing aggressiveness; and

на Фиг. 9 проиллюстрирован поперечный разрез части другого варианта реализации инструмента для бурения земной поверхности, выполненного в виде раздвигающегося скважинного расширителя, содержащего пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности.in FIG. 9 illustrates a cross-sectional view of a portion of another embodiment of an earth drilling tool configured as an expandable reamer containing a passively adjustable aggressiveness change element.

СПОСОБ(Ы) ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMETHOD (S) FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Иллюстрации, представленные в данном описании, не предназначены для фактического изображения какой-либо конкретной бурильной колонны, инструмента для бурения земной поверхности или его компонента, но являются просто идеализированными представлениями, используемыми для описания иллюстративных вариантов реализации изобретения. Вследствие этого, графические материалы не обязательно приводятся с соблюдением масштаба.The illustrations provided herein are not intended to actually depict any particular drill string, earth drilling tool or component, but are merely idealized representations used to describe illustrative embodiments of the invention. As a consequence, graphics are not necessarily drawn to scale.

В основном, описанные варианты реализации изобретения относятся к инструментам для бурения земной поверхности, которые могут содержать один или большее количество пассивно регулируемых элементов для изменения агрессивности, выполненных с возможностью изменения агрессивности инструментов для бурения земной поверхности в ответ на усилия, действующие на пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности. Более конкретно, описанные варианты реализации инструментов для бурения земной поверхности, выполнены с возможностью избирательного увеличения и уменьшения агрессивности инструментов для бурения земной поверхности, в которых используются усилия, действующие на пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности, закрепленные на инструментах для бурения земной поверхности, отвечающие на усилия соответствующим движением.Generally, the described embodiments of the invention relate to ground drilling tools that may comprise one or more passively adjustable aggressiveness modifiers configured to alter the aggressiveness of ground drilling tools in response to forces acting on the passively adjustable aggressiveness members. changes in aggressiveness. More specifically, the described embodiments of ground drilling tools are configured to selectively increase and decrease the aggressiveness of ground drilling tools using forces acting on passively adjustable aggressiveness modifying elements attached to ground drilling tools responding to efforts with appropriate movement.

Хотя некоторые варианты реализации пассивно регулируемых элементов для изменения агрессивности в данном описании описываются как применяемые и используемые в буровых долотах для бурения земной поверхности, таких как буровые долота для роторного бурения земной поверхности с запрессованными поликристаллическими алмазными резцами, иногда называемые долотами «режущего типа», и буровые долота с конической шарошкой, а также скважинные расширители для бурения земной поверхности, такие как раздвигающиеся скважинные расширители, пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности в соответствии с этим изобретением могут использоваться в любом инструменте для бурения земной поверхности, содержащем вооружение долота, выполненное с возможностью реагировать на пассивную регулировку его агрессивности. Соответственно, используемые в данном описании термины «инструмент для бурения земной поверхности» и «буровое долото для бурения земной поверхности» означают и включают любой тип долота или инструмента, используемого для бурения во время создания или расширения ствола скважины в подземном пласте, и включают, например, буровые долота с запрессованными поликристаллическими алмазными резцами, долота с коническими шарошками, долота ударного бурения, колонковые долота, эксцентричные долота, бицентричные долота, скважинные расширители, фрезы, гибридные долота и другие буровые долота и инструменты, известные в данной области техники.While some embodiments of passively adjustable aggressiveness altering elements are described herein as being employed and used in rock drill bits, such as PDC-embedded rotary rock drill bits, sometimes referred to as "cutting type" bits, and conical cutter drill bits, as well as borehole reamers for drilling the earth's surface, such as expandable borehole reamers, passively adjustable aggressiveness altering elements in accordance with this invention can be used in any earth drilling tool containing a reactive bit structure to passively adjust its aggressiveness. Accordingly, as used herein, the terms "tool for drilling the earth surface" and "drill bit for drilling the earth surface" mean and include any type of bit or tool used to drill during the creation or expansion of a wellbore in a subterranean formation, and include, for example , PDC drill bits, conical cutter bits, hammer drill bits, core bits, eccentric bits, bicentric bits, reamers, cutters, hybrid bits, and other drill bits and tools known in the art.

Как используется в данном описании, термин «пассивный» при использовании в контексте регулировки элемента для изменения агрессивности означает и включает в себя варианты реализации изобретения, в которых регулировка достигается без каких-либо специализированных электрических или электромеханических исполнительных компонентов для осуществления регулировки специального назначения. Например, пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности могут не содержать электронные и электромеханические приводные механизмы и для них могут не понадобиться специальные запускающие сигналы оператора (например, изменения скорости потока циркулирующего флюида, изменения скорости вращения бурильной колонны, внесение таких изменений в заданный шаблон) для выполнения или инициирования регулировки. В качестве дополнительного примера, пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности могут быть выполнены с возможностью приведения в действие с использованием механических или гидравлических приводных механизмов и могут автоматически приводить в действие, деактивировать и иным образом изменять агрессивность в ответ на усилия, по сути, воздействуя на пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности, во время использования.As used herein, the term "passive" when used in the context of adjusting an aggressiveness change element means and includes embodiments of the invention in which adjustment is achieved without any specialized electrical or electromechanical actuator components to effect special purpose adjustments. For example, passively adjustable aggressiveness control elements may not contain electronic or electromechanical actuators and may not require special operator triggering signals (e.g., changes in circulating fluid flow rate, drill string speed changes, such changes to a target pattern) to perform or initiating adjustment. As a further example, passively adjustable aggressiveness modifiers can be configured to be actuated using mechanical or hydraulic actuators and can automatically activate, deactivate, and otherwise alter aggressiveness in response to forces, effectively acting passively. adjustable elements to change aggressiveness during use.

Как используется в данном описании, термин «агрессивность» (μ) инструмента для бурения земной поверхности рассчитывается по следующей формуле:As used in this description, the term aggressiveness (μ) of a ground drilling tool is calculated using the following formula:

где T - момент, приложенный к инструменту для бурения земной поверхности, D - диаметр инструмента для бурения земной поверхности, а W - вес, приложенный к инструменту для бурения земной поверхности (например, осевая нагрузка на долото (ОНД)). Агрессивность является безразмерным числом. На агрессивность могут влиять такие факторы, как вибрация, количество лопастей или конических шарошек, размер режущего элемента, тип и конфигурация, твердость подземного пласта и т. д. Эти факторы могут влиять на агрессивность, изменяя крутящий момент, достигаемый при определенном приложенном весе. Различные типы инструментов для бурения земной поверхности могут иметь разную агрессивность. В качестве иллюстративных примеров обычные долота шарошечного типа могут иметь агрессивность долота от примерно 0,10 до примерно 0,25, импрегнированные алмазные долота могут иметь агрессивность долота от примерно 0,12 до примерно 0,40, а долота с запрессованными поликристаллическими алмазными резцами могут иметь агрессивность долота от примерно 0,40 до примерно 1,50 (при условии, что в каждом случае используется одинаковый тип режущего элемента на каждой лопасти или конической шарошке долота, и приложенная масса между каждой лопастью или конической шарошкой является в некоторой степени равномерно распределенной). Гибридные долота (долота, содержащие комбинацию конических шарошек и лопасти с запрессованными поликристаллическими алмазными резцами) могут иметь агрессивность долота, значение которой находится между агрессивностью долота шарошечного типа и бурового долота с запрессованными поликристаллическими алмазными резцами.where T is the moment applied to the tool for drilling the earth's surface, D is the diameter of the tool for drilling the earth's surface, and W is the weight applied to the tool for drilling the earth's surface (for example, axial load on a bit (WOB)). Aggressiveness is a dimensionless number. Aggressiveness can be influenced by factors such as vibration, number of blades or taper cones, cutter size, type and configuration, hardness of the subterranean formation, etc. These factors can influence aggressiveness by modifying the torque achieved at a given weight applied. Different types of tools for drilling the earth's surface can have different aggressiveness. As illustrative examples, conventional roller cone bits can have a bit aggressiveness of about 0.10 to about 0.25, impregnated diamond bits can have a bit aggressiveness of about 0.12 to about 0.40, and PDC bits can have bit aggressiveness from about 0.40 to about 1.50 (assuming that in each case the same type of cutting element is used on each blade or taper cutter of the bit and the applied mass between each blade or taper cutter is somewhat evenly distributed). Hybrid bits (bits containing a combination of tapered cones and blades with pressed-in polycrystalline diamond cutters) can have bit aggressiveness, the value of which is between the aggressiveness of a roller-cone bit and a drill bit with pressed-in polycrystalline diamond cutters.

На Фиг. 1 проиллюстрирована упрощенная схема иллюстративной буровой системы 100, в которой могут использоваться инструменты для бурения земной поверхности, изготовленные в соответствии с описанием в данной заявке. На Фиг. 1 проиллюстрирован ствол скважины 110, имеющий верхнюю часть 111 с обсадной колонной 112, установленной в нем, и нижнюю часть 114, которую пробуривают с помощью бурильной колонны 118. Показанная бурильная колонна 118 содержит трубчатый элемент 116 с компоновкой 130 низа бурильной колонны, прикрепленной к ее нижнему концу. Трубчатый элемент 116 может быть изготовлен посредством соединения секций бурильной трубы или может быть гибкими насосно-компрессорными трубами малого диаметра. Инструмент 150 для бурения земной поверхности проиллюстрирован прикрепленным к нижнему концу КНБК 130 с целью раздробления скального пласта 119 для бурения ствола 110 скважины выбранного диаметра.FIG. 1, a simplified diagram of an exemplary drilling system 100 is illustrated that may utilize ground drilling tools made in accordance with the teachings herein. FIG. 1 illustrates a wellbore 110 having an upper portion 111 with casing 112 installed therein and a lower portion 114 that is drilled with a drill string 118. The shown drill string 118 includes a tubular member 116 with a bottom hole assembly 130 attached thereto. the lower end. The tubular member 116 may be made by joining drill pipe sections or may be small bore coiled tubing. A ground drilling tool 150 is illustrated attached to the lower end of the BHA 130 to crush the rock formation 119 to drill a wellbore 110 of the selected diameter.

Показанная бурильная колонна 118 подается в ствол 110 скважины с помощью буровой установки 180 на поверхности 167. Для удобства пояснения иллюстративная буровая установка 180 является наземной буровой установкой. Устройство и способы, описанные в данной заявке, также могут быть применимы в отношении морской буровой установки, используемой для бурения скважин под водой. Роторный стол 169 или верхний привод (не показан), соединенный с бурильной колонной 118, может использоваться для вращения бурильной колонны 118 для вращения КНБК 130 и, следовательно, инструмента 150 для бурения земной поверхности для бурения ствола 110 скважины. Буровой двигатель 155 (называемый также «забойным двигателем») может быть установлен в КНБК 130 для вращения инструмента 150 для бурения земной поверхности. Буровой двигатель 155 может использоваться отдельно для вращения инструмента 150 для бурения земной поверхности или дополнять вращение инструмента 150 для бурения земной поверхности с помощью бурильной колонны 118. Блок управления (или контроллер) 190, который может быть блоком на основе компьютера, может быть установлен на поверхности 167 для получения и обработки данных, передаваемых датчиками в инструменте 150 для бурения земной поверхности, и датчиками в КНБК 130 и для управления выбранными операциями различных устройств и датчиков в КНБК 130. Контроллер 190 на поверхности, в одном варианте реализации изобретения, может содержать процессор 192, устройство 194 хранения данных (или машиночитаемый носитель) для хранения данных, алгоритмов и компьютерных программ 196. Устройство 194 хранения данных может быть любым подходящим устройством, включая, но, не ограничиваясь ими, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), флеш-память, магнитную ленту, жесткий диск и оптический диск. Во время бурения буровой раствор 179 из его источника перекачивается под давлением в трубчатый элемент 116. Буровой раствор выпускается в нижней части инструмента 150 для бурения земной поверхности и возвращается на поверхность через кольцевое пространство (также называемое «затрубным пространством») между бурильной колонной 118 и внутренней стенкой 142 ствола 110 скважины.The illustrated drill string 118 is fed into the wellbore 110 by a drill 180 at surface 167. For convenience of explanation, the illustrative drill 180 is a surface drill. The apparatus and methods described in this application may also be applicable to an offshore drilling rig used to drill underwater wells. A rotary table 169 or a top drive (not shown) coupled to drill string 118 may be used to rotate drill string 118 to rotate the BHA 130 and hence the surface drilling tool 150 to drill borehole 110. A drilling motor 155 (also referred to as a "downhole motor") may be installed in the BHA 130 to rotate the tool 150 to drill the earth. The drilling motor 155 can be used alone to rotate the ground drilling tool 150 or complement the rotation of the ground drilling tool 150 with the drill string 118. The control unit (or controller) 190, which may be a computer based unit, may be surface mounted 167 to receive and process data transmitted by sensors in the ground drilling tool 150 and sensors in the BHA 130 and to control selected operations of various devices and sensors in the BHA 130. The surface controller 190, in one embodiment, may comprise a processor 192 , a storage device 194 (or computer-readable medium) for storing data, algorithms, and computer programs 196. Storage device 194 can be any suitable device, including, but not limited to, read only memory (ROM), random access memory (RAM) ), flash memory, magnetic tape, hard drive and optical drive. During drilling, drilling fluid 179 from its source is pumped under pressure into tubular element 116. The drilling fluid is discharged from the bottom of the earth drilling tool 150 and returns to the surface through the annulus (also called "annulus") between the drill string 118 and the inner borehole 110 wall 142.

КНБК 130 может дополнительно содержать один или большее количество внутрискважинных датчиков (все вместе обозначенные цифрой 175). Датчики 175 могут содержать любое количество и тип датчиков, включая, но, не ограничиваясь этим, датчики, широко известные как датчики для измерения во время бурения (ИВБ) или датчики для каротажа во время бурения (КВБ), которые предоставляют информацию, относящуюся к характеристикам КНБК 130, таким как вращение бурового долота (обороты в минуту или «об/мин»), положение торца долота, давление, вибрация, биение, изгиб и неравномерное вращение. КНБК 130 может дополнительно содержать блок (или контроллер) 170 управления, который управляет работой одного или большего количества устройств и датчиков в КНБК 130. Контроллер 170 может содержать, среди прочего, схемы для обработки сигналов от датчика 175, процессор 172 (например, микропроцессор) для обработки цифровых сигналов, устройство 174 для хранения данных (например, твердотельную память) и компьютерную программу 176. Процессор 172 может обрабатывать оцифрованные сигналы и управлять скважинными устройствами и датчиками и передавать информацию в виде данных с помощью контроллера 190 посредством блока 188 телеметрии с использованием двусторонней линии.The BHA 130 may further comprise one or more downhole sensors (collectively designated 175). The sensors 175 can include any number and type of sensors, including, but not limited to, sensors commonly known as measurement-while-drilling (WDM) or logging-while-drilling (LWD) sensors that provide information related to performance. BHA 130, such as drill bit rotation (revolutions per minute or "rpm"), bit face position, pressure, vibration, runout, bending, and uneven rotation. The BHA 130 may further comprise a control unit (or controller) 170 that controls the operation of one or more devices and sensors in the BHA 130. The controller 170 may comprise, inter alia, circuitry for processing signals from the sensor 175, a processor 172 (e.g., a microprocessor) for processing digital signals, a data storage device 174 (eg, solid state memory) and a computer program 176. The processor 172 can process the digitized signals and control the downhole devices and sensors and transmit information in the form of data using the controller 190 via the telemetry unit 188 using two-way lines.

Снова ссылаясь на Фиг. 1, инструмент 150 для бурения земной поверхности содержит торцевую часть (или нижнюю часть) 152. Во время бурения торцевая часть 152 или ее часть обращена к пласту перед инструментом 150 для бурения земной поверхности или нижней части ствола скважины. В одном аспекте изобретения инструмент 150 для бурения земной поверхности содержит один или большее количество пассивно регулируемых элементов 160 для изменения агрессивности, которые могут быть выдвинуты и втянуты из выбранной поверхности инструмента 150 для бурения земной поверхности для пассивной регулировки агрессивности инструмента 150 для бурения земной поверхности. Пассивно регулируемые элементы 160 для изменения агрессивности также могут упоминаться как «накладки», «расширяемые накладки», «выдвижные накладки», «регулируемые накладки», «регулируемые калибрующие накладки», «регулируемые режущие элементы», «регулируемые резцы», «регулируемые вставки», «регулируемые овалоиды», «регулируемые лапы» и «регулируемые устройства управления глубиной резания», в зависимости от того, где они расположены, типа инструмента для бурения земной поверхности, к которому они прикреплены, и их конкретной используемой конфигурации. Подходящее исполнительное устройство (или исполнительный механизм) 165 в инструменте 150 для бурения земной поверхности может использоваться для выдвижения и втягивания одного или большего количества пассивно регулируемых элементов 160 для изменения агрессивности из поверхности инструмента 150 для бурения земной поверхности во время бурения (например, создание или расширение) ствола 110 скважины. В одном аспекте изобретения исполнительное устройство 165 может управлять скоростью выдвижения и втягивания пассивно регулируемых элементов 160 для изменения агрессивности. Исполнительное устройство также упоминается как «устройство управления скоростью» или «регулятор скорости». В другом аспекте изобретения исполнительное устройство является пассивным устройством, которое автоматически регулирует или само регулирует выдвижение и втягивание пассивно регулируемых элементов 160 для изменения агрессивности на основании или в ответ на усилие или давление, действующее на пассивно регулируемые элементы 160 для изменения агрессивности во время бурения. Скорость выдвижения и втягивания пассивно регулируемых элементов 160 для изменения агрессивности может быть предварительно заданной, как более подробно описано со ссылкой на Фиг. 2-4.Referring again to FIG. 1, the earth drilling tool 150 includes an end portion (or bottom portion) 152. During drilling, the end portion 152 or portion thereof faces the formation in front of the ground drilling tool 150 or the lower borehole. In one aspect of the invention, ground drilling tool 150 comprises one or more passively adjustable aggressiveness modifiers 160 that can be extended and retracted from a selected surface of ground drilling tool 150 to passively adjust aggressiveness of ground drilling tool 150. Passively adjustable elements 160 to change aggressiveness may also be referred to as "pads", "expandable pads", "extendable pads", "adjustable pads", "adjustable gauge pads", "adjustable cutters", "adjustable cutters", "adjustable inserts" ”,“ Adjustable ovaloids ”,“ adjustable feet ”and“ adjustable depth of cut control devices ”, depending on where they are located, the type of ground drilling tool to which they are attached, and their particular configuration used. A suitable actuator (or actuator) 165 in the ground drilling tool 150 may be used to extend and retract one or more passively adjustable members 160 to change the aggressiveness from the surface of the ground drilling tool 150 while drilling (e.g., creating or expanding ) wellbore 110. In one aspect of the invention, the actuator 165 can control the advance and retraction speed of the passively adjustable members 160 to change aggressiveness. The actuator is also referred to as a "speed control device" or "speed controller". In another aspect of the invention, the actuator is a passive device that automatically adjusts or self-adjusts the extension and retraction of passively adjustable members 160 to change aggressiveness based on or in response to force or pressure acting on the passively adjustable members 160 to change aggressiveness while drilling. The advance and retraction speed of the passively adjustable aggressiveness change members 160 may be predetermined, as described in more detail with reference to FIG. 2-4.

На Фиг. 2A проиллюстрирован иллюстративный инструмент 200 для бурения земной поверхности, изготовленный в соответствии с одним вариантом реализации изобретения. Инструмент 200 для бурения земной поверхности является буровым долотом с запрессованными резцами из поликристаллического алмазного композита (PDC), которое содержит корпус 201, который содержит ниппель или часть 210 ниппеля, хвостовик 220 и буровую коронку или часть 230 буровой коронки. Ниппель 210 содержит конический верхний конец 212, имеющий нарезанную на нем резьбу 212, для присоединения инструмента 200 для бурения земной поверхности к концу трубы с внутренней резьбой буровой компоновки 130 (Фиг. 1). Хвостовик 220 имеет нижнюю вертикальную или прямую часть 222, которая жестко соединена с буровой коронкой 230 в соединении 224. Буровая коронка 230 содержит торцевую поверхность или часть 232 торцевой поверхности, во время бурения обращенную к пласту. Буровая коронка 230 содержит множество лопастей, таких как лопасти 234а, 234b и т. д. Типовое долото с поликристаллическими алмазными вставками может содержать, например, от трех до семи лопастей. Каждая лопасть имеет торцевую поверхность (также называемую «торцевой частью») и боковую поверхность (также называемую «боковой частью»). Например, лопасть 234a имеет торцевую поверхность 232a и боковую поверхность 236a, в то время как лопасть 234b имеет торцевую поверхность 232b и боковую поверхность 236b. Боковые поверхности 236а и 236b проходят вдоль продольной или вертикальной оси 202 (например, оси вращения) инструмента 200 для бурения земной поверхности. Каждая лопасть дополнительно может содержать ряд прикрепленных к ним резцов. В конкретном варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 2, лопасть 234a содержит резцы 238a на части боковой поверхности 236a и резцы 238b вдоль поверхности 232a, в то время как лопасть 234b, как проиллюстрировано, содержит резцы 239a на боковой поверхности 239a и резцы 239b на торцевой поверхности 232b.FIG. 2A illustrates an illustrative earth drilling tool 200 made in accordance with one embodiment of the invention. The surface drilling tool 200 is a polycrystalline diamond composite (PDC) pressed-cut drill bit that includes a body 201 that includes a pin or pin portion 210, a shank 220, and a drill bit or bit portion 230. The nipple 210 includes a tapered top end 212 having threads 212 thereto for attaching the earth drilling tool 200 to an internally threaded pipe end of the drilling assembly 130 (FIG. 1). The shank 220 has a lower vertical or straight portion 222 that is rigidly coupled to the bit 230 at a connection 224. The bit 230 includes an end surface or end surface portion 232 that faces the formation during drilling. The drill bit 230 contains a plurality of blades, such as blades 234a, 234b, etc. A typical PDC bit may contain, for example, three to seven blades. Each blade has an end face (also called an "end portion") and a side face (also called a "side portion"). For example, vane 234a has an end surface 232a and a side surface 236a, while vane 234b has an end surface 232b and a side surface 236b. The side surfaces 236a and 236b extend along the longitudinal or vertical axis 202 (eg, the axis of rotation) of the earth drilling tool 200. Each blade can additionally contain a number of cutters attached to them. In the particular embodiment illustrated in FIG. 2, vane 234a includes cutters 238a on a portion of side surface 236a and cutters 238b along surface 232a, while vane 234b, as illustrated, includes cutters 239a on side surface 239a and cutters 239b on end surface 232b.

Снова ссылаясь на Фиг. 2, инструмент 200 для бурения земной поверхности содержит один или большее количество пассивно регулируемых элементов 250 для изменения агрессивности, которые выдвигаются и втягиваются из поверхности 252 инструмента 200 для бурения земной поверхности. На Фиг. 2 проиллюстрирован пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности, расположенный с возможностью перемещения в полости или углублении 254 в части 230 буровой коронки. Как проиллюстрировано на Фиг. 2, пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности может быть выполнен в виде, например, накладки или устройства для управления глубиной резания, выполненного с возможностью изменения глубины резания резцов 238. Исполнительное устройство 260 может быть связано с пассивно регулируемым элементом 250 для изменения агрессивности для выдвижения и втягивания пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности от местоположения на поверхности 252 на инструменте 200 для бурения земной поверхности.Referring again to FIG. 2, the ground drilling tool 200 comprises one or more passively adjustable aggressiveness modifiers 250 that extend and retract from the surface 252 of the ground drilling tool 200. FIG. 2 illustrates a passively adjustable aggressiveness modifier 250 displaceable in a cavity or recess 254 in bit portion 230. As illustrated in FIG. 2, the passively adjustable aggressiveness change member 250 may be in the form of, for example, a pad or a cutting depth control device configured to change the cutting depth of cutters 238. Actuator 260 may be associated with a passively adjustable aggressiveness change member 250 for extension and retracting a passively adjustable member 250 to change aggressiveness from a location on the surface 252 on the earth drilling tool 200.

В одном аспекте изобретения исполнительное устройство 260 управляет скоростью выдвижения и втягивания пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности. В другом аспекте изобретения устройство 260 выдвигает пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности с первой скоростью и втягивает пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности со второй скоростью. В вариантах реализации изобретения первая скорость и вторая скорость могут быть одинаковыми или различными. В другом аспекте изобретения скорость выдвижения пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности может быть выше скорости втягивания. Как отмечено выше, устройство 260 также упоминается в данной заявке как «устройство управления скоростью» или «регулятор скорости». В конкретном варианте реализации устройства 260 пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности непосредственно соединен с устройством 260 посредством механического соединения или соединительного элемента 256.In one aspect of the invention, the actuator 260 controls the advance and retraction speed of the passively adjustable member 250 to change aggressiveness. In another aspect of the invention, the device 260 extends a passively variable aggressiveness member 250 at a first speed and retracts a passively variable aggressiveness member 250 at a second speed. In embodiments of the invention, the first speed and the second speed may be the same or different. In another aspect of the invention, the advance speed of the passively adjustable aggressiveness change member 250 may be higher than the retraction speed. As noted above, device 260 is also referred to herein as a “speed controller” or “speed controller”. In a particular embodiment of device 260, a passively adjustable aggressiveness change member 250 is directly coupled to device 260 via a mechanical connection or connector 256.

В одном аспекте устройство 260 содержит камеру 270, в которой расположен элемент, совершающий возвратно-поступательные движения, такой как поршень 280, который герметично разделяет камеру 270 на первую камеру 272 и вторую камеру 274. Обе камеры 272 и 274 заполнены гидравлической жидкостью 278, пригодной для использования в скважине, такой как нефть. Поджимающий элемент, такой как пружина 284, в первой камере 272, переносит выбранное усилие на поршень 280, чтобы вызвать его перемещение наружу. Поскольку поршень 280 может быть соединен с пассивно регулируемым элементом 250 для изменения агрессивности, перемещение поршня наружу вызывает выдвижение пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности из поверхности 252 инструмента 200 для бурения земной поверхности. В одном аспекте изобретения камеры 272 и 274 гидравлически соединяются друг с другом через первый проток для флюида или линию 282 подачи флюида и второй проток для флюида или линию 286 подачи флюида. Для управления скоростью потока флюида из камеры 274 в камеру 272 можно использовать устройство управления потоком, такое как ограничитель потока 285 (например, диафрагма), обратный клапан или ограничитель потока 285 и обратный клапан, расположенный в линии 282 подачи флюида. Аналогичным образом, другое устройство управления потоком, такое как обратный клапан 287, ограничитель потока или обратный клапан 287 и ограничитель потока, расположенный в линии 286 подачи флюида, может использоваться для управления скоростью потока флюида 278 из камеры 272 в камеру 274. Устройства 285 и 287 управления потоком могут быть сконфигурированы на поверхности для установки скоростей потока через линии 282 и 286 подачи флюида, соответственно.In one aspect, the device 260 includes a chamber 270 housing a reciprocating element such as a piston 280 that seals the chamber 270 into a first chamber 272 and a second chamber 274. Both chambers 272 and 274 are filled with hydraulic fluid 278 suitable for downhole use such as oil. A biasing element, such as a spring 284, in the first chamber 272 transfers a selected force to the piston 280 to cause it to move outward. Since the piston 280 can be coupled to the passively adjustable aggressiveness change member 250, outward movement of the piston causes the passively adjustable member 250 to move outwardly to change the aggressiveness from the surface 252 of the earth drilling tool 200. In one aspect of the invention, chambers 272 and 274 are hydraulically connected to each other through a first fluid path or fluid line 282 and a second fluid path or fluid supply line 286. A flow control device such as a flow restrictor 285 (eg, a diaphragm), a check valve or flow restrictor 285, and a check valve located in the fluid line 282 may be used to control the flow rate of fluid from chamber 274 to chamber 272. Likewise, another flow control device, such as a check valve 287, a flow restrictor or check valve 287 and a flow restrictor located in fluid line 286, may be used to control the flow rate of fluid 278 from chamber 272 to chamber 274. Devices 285 and 287 flow controls can be configured at the surface to set flow rates through fluid lines 282 and 286, respectively.

В одном аспекте изобретения одно или оба устройства 285 и 287 управления потоком могут содержать регулируемое поджимающее устройство, такое как пружина, для обеспечения постоянной скорости потока из одной камеры в другую. Постоянная скорость обмена флюидом между камерами 272 и 274 обеспечивает первую постоянную скорость для выдвижения поршня 280 и вторую постоянную скорость для втягивания поршня 280 и, таким образом, соответствующие постоянные скорости для выдвижения и втягивания пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности. Размер линий 282 и 286 управления потоком наряду с установкой их соответствующих поджимающих устройств 285 и 287 определяют скорости потока через линии 282 и 286 соответственно, и, следовательно, соответствующую скорость выдвижения и втягивания пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности. В одном аспекте изобретения линия 282 подачи флюида и соответствующее устройство 285 управления потоком могут быть установлены таким образом, что когда инструмент 200 для бурения земной поверхности не используется, т. е. отсутствует внешнее усилие, воздействующее на пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности, поджимающий элемент 280 будет выдвигать пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности до максимального выдвинутого положения. В одном аспекте изобретения линия 282 управления потоком может быть сконфигурирована так, чтобы поджимающий элемент 280 выдвигал пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности относительно быстро или внезапно. Когда инструмент 200 для бурения земной поверхности находится в процессе работы, например, во время бурения ствола скважины, вес, воздействующий на инструмент 200 для бурения земной поверхности, может оказывать внешнее усилие на пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности. Это внешнее усилие может вызвать приложение усилия или давления на поршень 280 и, следовательно, к сжимающему элементу 284, пассивно регулируемым элементом 250 для изменения агрессивности.In one aspect of the invention, one or both of the flow control devices 285 and 287 may comprise an adjustable biasing device, such as a spring, to provide a constant flow rate from one chamber to another. The constant fluid exchange rate between chambers 272 and 274 provides a first constant speed for extending piston 280 and a second constant speed for retracting piston 280, and thus corresponding constant speeds for extending and retracting passively controlled member 250 to change aggressiveness. The size of the flow control lines 282 and 286, along with the installation of their respective biasing devices 285 and 287, determines the flow rates through the lines 282 and 286, respectively, and hence the corresponding advance and retraction speed of the passively adjustable member 250 to change aggressiveness. In one aspect of the invention, the fluid supply line 282 and associated flow control device 285 may be positioned such that when the ground drilling tool 200 is not in use, i.e., there is no external force acting on the passively adjustable aggressiveness modifier 250, element 280 will extend passively adjustable element 250 to change aggressiveness to the maximum extended position. In one aspect of the invention, flow control line 282 may be configured such that urging member 280 extends passively adjustable member 250 to change aggressiveness relatively quickly or abruptly. When the ground drilling tool 200 is in operation, such as while drilling a borehole, the weight on the ground drilling tool 200 can externally force the passively adjustable member 250 to change aggressiveness. This external force can cause a force or pressure to be applied to the piston 280 and hence to the compression member 284, which is passively controlled by the aggressiveness change member 250.

В одном аспекте изобретения линия 286 подачи флюида может быть выполнена с возможностью обеспечения относительно низкой скорости потока флюида из камеры 272 в камеру 274, тем самым вызывая относительно медленное втягивание пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности. В качестве примера, скорость выдвижения пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности может быть установлена так, чтобы пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности выдвигался из полностью втянутого положения до полностью выдвинутого положения в течение нескольких секунд, в то время как он втягивается из полностью выдвинутого положения в полностью втянутое положение в течение одной или нескольких минут или более (например, от двух до пяти минут). Следует отметить, что для выдвижения и втягивания пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности может быть установлена любая подходящая скорость. В одном аспекте изобретения устройство 260 является пассивным устройством, которое регулирует выдвижение и втягивание пассивно регулируемого элемента 250 для изменения агрессивности на основании или в ответ на усилие или давление, действующее на пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности.In one aspect of the invention, fluid supply line 286 may be configured to provide a relatively low flow rate of fluid from chamber 272 to chamber 274, thereby causing passively variable member 250 to be relatively slowly pulled in to change aggressiveness. As an example, the advance speed of the passively adjustable aggressiveness member 250 may be set so that the passively adjustable aggressiveness member 250 extends from the fully retracted position to the fully extended position within a few seconds while it is retracted from the fully extended position. into a fully retracted position for one or more minutes or more (eg, two to five minutes). It should be noted that any suitable speed can be set to extend and retract the passively adjustable aggressiveness change member 250. In one aspect of the invention, the device 260 is a passive device that controls the extension and retraction of the passively adjustable member 250 to change aggressiveness based on or in response to a force or pressure acting on the passively adjustable member 250 to change aggressiveness.

Когда пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности находится в первом состоянии, инструмент 200 для бурения земной поверхности может иметь первую агрессивность, причем инструмент 200 для бурения земной поверхности может иметь вторую, отличную от первой агрессивность, когда пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности находится во втором состоянии. Например, когда пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности находится в полностью выдвинутом положении, инструмент 200 для бурения земной поверхности может иметь наименьшую агрессивность, причем инструмент для бурения земной поверхности может иметь наибольшую агрессивность, когда пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности находится в полностью втянутом положении. Более того, пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности может автоматически адаптировать агрессивность инструмента 200 для бурения земной поверхности, зависящую от усилий, по сути, воздействуя на пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности (например, приложенный вес, колебательные усилия, усилия противодействия от пласта, приложенный крутящий момент) до и между наибольшей и наименьшей агрессивностью, обеспечивая адаптивное реагирование инструмента 200 для бурения земной поверхности на условия бурения без необходимости активного вмешательства оператора или сложных управляющих механизмов активной регулировки.When the passively adjustable aggressiveness modifier 250 is in the first state, the ground drilling tool 200 may have a first aggressiveness, the ground drilling tool 200 may have a second different aggressiveness when the passively adjustable aggressiveness changing member 250 is in second state. For example, when the passively adjustable aggressiveness 250 is in the fully extended position, the ground drilling tool 200 may have the least aggressiveness, and the ground drilling tool may be most aggressive when the passively adjustable aggressiveness 250 is fully retracted. position. Moreover, the passively adjustable aggressiveness change member 250 can automatically adapt the force-dependent aggressiveness of the ground drilling tool 200, in effect acting on the passively adjustable aggressiveness change member 250 (e.g., applied weight, oscillatory forces, formation reaction forces torque applied) before and between the highest and lowest aggressiveness, allowing the surface drilling tool 200 to adapt to drilling conditions without the need for active operator intervention or complex active control mechanisms.

Пассивно регулируемый элемент 250 для изменения агрессивности может обеспечить эффективное бурение геологического пласта посредством инструмента 200 для бурения земной поверхности, при более низком приложенном крутящем моменте для заданного приложенного веса (например, осевой нагрузки на долото (ОНД)). Например, пассивно регулируемое изменение агрессивности может обеспечить снижение приложенного крутящего момента для заданного приложенного веса на 5% или более. Более конкретно, пассивно регулируемое изменение агрессивности может обеспечить, например, снижение приложенного крутящего момента для данного приложенного веса на 10% или более. В качестве конкретных, не ограничивающих примеров, пассивно регулируемое изменение агрессивности может обеспечить снижение приложенного крутящего момента для данного приложенного веса на 15%, 25%, 30%, 50% или 60% или более.The passively adjustable aggressiveness modifier 250 can efficiently drill the geologic formation with the earth drilling tool 200 at a lower applied torque for a given applied weight (eg, axial load on bit (WOB)). For example, a passively controlled change in aggressiveness can reduce the applied torque for a given applied weight by 5% or more. More specifically, a passively controlled change in aggressiveness can, for example, reduce the applied torque for a given applied weight by 10% or more. As specific, non-limiting examples, a passively controlled change in aggressiveness can reduce the applied torque for a given applied weight by 15%, 25%, 30%, 50%, or 60% or more.

На Фиг. 3 проиллюстрирован другой вариант реализации устройства 300 управления скоростью. Устройство 300 содержит камеру 370 для флюида, разделенную поршнем 380 двойного действия на первую камеру 372 и вторую камеру 374. Камеры 372 и 374 заполнены гидравлической жидкостью 378. Первая линия 382 подачи флюида и связанное с ней устройство 385 управления потоком обеспечивает протекание флюида 378 из камеры 374 в камеру 372 с первой скоростью потока, причем линия 386 подачи флюида и связанное с ним устройство 387 управления потоком обеспечивает протекание флюида 378 из камеры 372 в камеру 374 со второй скоростью. Поршень 380 соединен с устройством 390 переноса усилия, которое содержит поршень 392 в камере 394. Камера 394 содержит гидравлическую жидкость 395, которая гидравлически соединяется с пассивно регулируемым элементом 350 для изменения агрессивности. В одном аспекте пассивно регулируемый элемент 350 для изменения агрессивности может быть расположен в камере 352, причем эта камера гидравлически соединяется с флюидом 395 в камере 394. Когда поджимающее устройство 384 перемещает поршень 380 наружу, оно перемещает поршень 392 наружу и в камеру 394. Поршень 392 выталкивает флюид 395 из камеры 394 в камеру 352, которая выдвигает пассивно регулируемый элемент 350 для изменения агрессивности. Когда на пассивно регулируемый элемент 350 для изменения агрессивности воздействует усилие, он выталкивает флюид из камеры 352 в камеру 394, который прикладывает усилие к поршню 380. Скорость перемещения поршня 380 регулируется потоком флюида через линию 386 подачи флюида и устройство 387 управления потоком.FIG. 3, another embodiment of the rate control device 300 is illustrated. The device 300 includes a fluid chamber 370 divided by a double-acting piston 380 into a first chamber 372 and a second chamber 374. Chambers 372 and 374 are filled with hydraulic fluid 378. The first fluid line 382 and associated flow control 385 allows fluid 378 to flow out of the chamber. 374 into chamber 372 at a first flow rate, with fluid supply line 386 and associated flow control 387 allowing fluid 378 to flow from chamber 372 to chamber 374 at a second rate. The piston 380 is connected to a force transfer device 390 which contains a piston 392 in a chamber 394. The chamber 394 contains hydraulic fluid 395, which is hydraulically connected to a passively controlled element 350 to change aggressiveness. In one aspect, a passively adjustable aggressiveness change member 350 may be located in chamber 352, which chamber is hydraulically connected to fluid 395 in chamber 394. When biasing device 384 moves piston 380 outward, it moves piston 392 outward and into chamber 394. Piston 392 pushes fluid 395 from chamber 394 into chamber 352, which extends passively adjustable member 350 to change aggressiveness. When force is applied to passively variable aggressiveness member 350, it expels fluid from chamber 352 into chamber 394, which applies force to piston 380. The speed of piston 380 is controlled by the flow of fluid through fluid line 386 and flow control 387.

В конкретной конфигурации, проиллюстрированной на Фиг. 3, устройство 300 управления скоростью не связано непосредственно с пассивно регулируемым элементом 350 для изменения агрессивности, что обеспечивает изолирование устройства 300 от пассивно регулируемого элемента 350 для изменения агрессивности и позволяет располагать его, по желанию, в любом месте на инструменте для бурения земной поверхности, как описано в связи с Фиг. 5 и 6. В другом аспекте изобретения пассивно регулируемый элемент 350 для изменения агрессивности может быть непосредственно соединен с резцом 399 или конец пассивно регулируемого элемента 350 для изменения агрессивности может быть выполнен в виде резца. В данной конфигурации резец 399 действует как резец, а также как выдвигаемый и втягиваемый пассивно регулируемый элемент 350 для изменения агрессивности.In the particular configuration illustrated in FIG. 3, the speed control device 300 is not directly coupled to the passively variable aggressiveness member 350, thereby isolating the device 300 from the passively variable aggressiveness member 350 and allowing it to be positioned, as desired, anywhere on the earth drilling tool, such as described in connection with FIG. 5 and 6. In another aspect of the invention, the passively adjustable aggressiveness member 350 may be directly coupled to the cutter 399, or the end of the passively adjustable aggressiveness member 350 may be a cutting edge. In this configuration, the cutter 399 acts as a cutter as well as a extendable and retractable passively adjustable member 350 to change aggressiveness.

На Фиг. 4 проиллюстрировано совместно используемое устройство 400 управления скоростью, выполненное с возможностью работы более чем с одним пассивно регулируемым элементом для изменения агрессивности, такими как пассивно регулируемые элементы 350a, 350b, ... 350n для изменения агрессивности. Устройство 400 управления скоростью является таким же, как проиллюстрировано и описано на Фиг. 2, за исключением того, что проиллюстрировано приложение усилия к пассивно регулируемым элементам 350a, 350b, ... 350n для изменения агрессивности посредством промежуточного устройства 390, как проиллюстрировано и описано со ссылкой на Фиг. 3. Например, в варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 4, каждый из пассивно регулируемых элементов 350а, 350b ... 350n для изменения агрессивности расположен в отдельных камерах 352а, 352b ... 352n, соответственно. Флюид 395 из камеры 394 подается во все камеры 352а, 352b ... 352n, тем самым автоматически и одновременно выдвигая и втягивая каждый из пассивно регулируемых элементов 350a, 350b ... 350n для изменения агрессивности в зависимости от внешних усилий, прикладываемых к каждому такому пассивно регулируемому элементу 350a, 350b ... 350n для изменения агрессивности в процессе бурения. В аспектах изобретения устройство 400 управления скоростью может содержать подходящий компенсатор 499 давления для скважинного использования. Аналогично, в любом из регуляторов скорости, выполненных в соответствии с любым из вариантов реализации изобретения, может использоваться подходящий компенсатор давления.FIG. 4 illustrates a shared speed control device 400 adapted to operate with more than one passively variable aggressiveness change element, such as passively variable aggressiveness change elements 350a, 350b, ... 350n. The rate control device 400 is the same as illustrated and described in FIG. 2, except that it is illustrated applying force to passively adjustable members 350a, 350b, ... 350n to change aggressiveness by intermediate device 390, as illustrated and described with reference to FIG. 3. For example, in the embodiment illustrated in FIG. 4, each of the passively adjustable elements 350a, 350b ... 350n for changing aggressiveness are located in separate chambers 352a, 352b ... 352n, respectively. Fluid 395 from chamber 394 is supplied to all chambers 352a, 352b ... 352n, thereby automatically and simultaneously extending and retracting each of the passively adjustable elements 350a, 350b ... 350n to change aggressiveness depending on external forces applied to each such passively adjustable element 350a, 350b ... 350n for changing aggressiveness during drilling. In aspects of the invention, speed control device 400 may comprise a suitable pressure compensator 499 for downhole use. Likewise, any of the speed controllers made in accordance with any of the embodiments of the invention may use a suitable pressure compensator.

На Фиг. 5 проиллюстрирован вид в изометрии инструмента 500 для бурения земной поверхности, в котором устройство 560 контроля скорости расположено в части 530 буровой коронки инструмента 500 для бурения земной поверхности. Устройство 560 управления скоростью является таким же, как проиллюстрировано на Фиг. 2, но соединено с пассивно регулируемым элементом 550 для изменения агрессивности посредством гидравлического соединения 540 и линии 542 подачи флюида. Устройство 560 контроля скорости проиллюстрировано как расположенное в углублении 580, доступ к которому осуществляется с наружной поверхности 582 части 530 буровой коронки. Пассивно регулируемый элемент 550 для изменения агрессивности проиллюстрирован расположенным в части 552 местоположения торцевой поверхности на торцевой поверхности 532, при этом гидравлическое соединение 540 проиллюстрировано в буровой коронке 530 между пассивно регулируемым элементом 550 для изменения агрессивности и устройством 560 управления скоростью. Следует отметить, что устройство 560 управления скоростью может быть расположено, по желанию, в любом месте на инструменте 500 для бурения земной поверхности, в том числе в хвостовике 520 и части 510 ниппеля, а гидравлическая линия 542 может быть направлена любым приемлемым способом от устройства 560 управления скоростью к пассивно регулируемому элементу 550 для изменения агрессивности. Такая конфигурация обеспечивает гибкость размещения устройства контроля скорости практически в любом месте инструмента 500 для бурения земной поверхности.FIG. 5 illustrates an isometric view of an earth drilling tool 500 in which a speed control device 560 is located in a bit portion 530 of an earth drilling tool 500. The rate control device 560 is the same as illustrated in FIG. 2, but coupled to a passively variable aggressiveness member 550 via hydraulic connection 540 and fluid line 542. The speed control device 560 is illustrated as being located in a recess 580 that is accessed from the outer surface 582 of the bit portion 530. The passively variable aggressiveness member 550 is illustrated as being located at the end face location portion 552 on the end face 532, with a fluid connection 540 illustrated in the bit 530 between the passively variable aggressiveness member 550 and the speed control 560. It should be noted that the speed control device 560 can be located, as desired, anywhere on the earth drilling tool 500, including in the liner 520 and the pin portion 510, and the hydraulic line 542 can be directed in any suitable way from the device 560 speed control to passively adjustable element 550 to change aggressiveness. This configuration provides the flexibility to position the speed control device virtually anywhere in the earth drilling tool 500.

На Фиг. 6 проиллюстрирован вид в изометрии инструмента 600 для бурения земной поверхности, в котором устройство 660 контроля скорости расположено в канале 625 для флюида инструмента 600 для бурения земной поверхности. В конкретной конфигурации инструмента, проиллюстрированной на Фиг. 6, гидравлическое соединение 640 расположено вблизи устройства 660 управления скоростью. От гидравлического соединения 640 к пассивно регулируемому элементу 650 для изменения агрессивности проходит гидравлическая линия 670 через хвостовик 620 и буровую коронку 630 инструмента 600 для бурения земной поверхности. Во время бурения буровой раствор проходит через канал 625. Чтобы обеспечить свободное протекание бурового раствора через канал 625, в устройстве 660 контроля скорости может быть предусмотрено сквозное отверстие или канал 655, при этом в гидравлическом соединительном устройстве 640 может быть предусмотрен проточный канал 645.FIG. 6 illustrates an isometric view of an earth drilling tool 600 in which a speed control device 660 is located in a fluid conduit 625 of an earth drilling tool 600. In the particular tool configuration illustrated in FIG. 6, the hydraulic connection 640 is located near the speed control device 660. From the hydraulic connection 640 to the passively adjustable aggressiveness change member 650, a hydraulic line 670 extends through the liner 620 and the drill bit 630 of the earth drilling tool 600. During drilling, drilling fluid flows through bore 625. To allow free flow of drilling fluid through bore 625, velocity control device 660 may be provided with a through hole or bore 655, while flow path 645 may be provided in hydraulic connector 640.

На Фиг. 7 проиллюстрирован инструмент 700 для бурения земной поверхности, в котором интегрированный пассивно регулируемый элемент 755 для изменения агрессивности и устройство 750 управления скоростью расположены на внешней поверхности инструмента 700 для бурения земной поверхности. В одном аспекте изобретения устройство 750 содержит устройство 760 управления скоростью, соединенное с пассивно регулируемым элементом 755 для изменения агрессивности. В одном аспекте изобретения устройство 750 является герметичным блоком, который может быть прикреплен к любой наружной поверхности инструмента 700 для бурения земной поверхности. Устройство 760 управления скоростью может быть таким же или отличаться от устройств регулирования скорости, описанных в данной заявке в связи с Фиг. 2-6. В конкретном варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 7, пассивно регулируемый элемент 755 для изменения агрессивности проиллюстрирован соединенным с боковой поверхностью 720а лопасти 720 инструмента 700 для бурения земной поверхности. Устройство 750 может быть прикреплено или расположено в любом другом подходящем месте на инструменте 700 для бурения земной поверхности. В качестве альтернативы или в дополнение к этому устройство 750 может быть выполнено как единое целое с лопастью так, что пассивно регулируемый элемент 755 для изменения агрессивности будет выходить из инструмента 700 для бурения земной поверхности в нужном направлении.FIG. 7, an earth drilling tool 700 is illustrated in which an integrated passively variable aggressiveness change element 755 and a speed control device 750 are located on the outer surface of the earth boring tool 700. In one aspect of the invention, device 750 comprises a speed control device 760 coupled to a passively variable element 755 to vary aggressiveness. In one aspect of the invention, the device 750 is a sealed unit that can be attached to any outside surface of the earth drilling tool 700. The speed control device 760 may be the same or different from the speed control devices described herein in connection with FIG. 2-6. In the particular embodiment illustrated in FIG. 7, a passively adjustable aggressiveness modifier 755 is illustrated connected to the side surface 720a of a blade 720 of an earth drilling tool 700. The device 750 can be attached to or located in any other suitable location on the tool 700 for drilling the earth's surface. Alternatively, or in addition, the device 750 may be integrally formed with the blade so that the passively adjustable aggressiveness change member 755 exits the ground drilling tool 700 in the desired direction.

На Фиг. 8 проиллюстрирован поперечный разрез другого варианта реализации инструмента 800 для бурения земной поверхности, содержащего пассивно регулируемый элемент 850 для изменения агрессивности. Инструмент 800 для бурения земной поверхности, проиллюстрированный как долото шарошечного типа, содержит корпус 802, имеющий три лапы 804, выходящие из корпуса 802. Коническая шарошка 806 установлена с возможностью вращения на опоре 816 шарошки на каждой из лап 804. Каждая коническая шарошка 806 может содержать множество установленных на ней резцов 808 (например, зубьев или вставок). Инструмент 800 для бурения земной поверхности на своем верхнем конце содержит резьбовую часть 810 для соединения с бурильной колонной 118 (см. Фиг. 1). Инструмент 800 для бурения земной поверхности может содержать внутреннюю камеру 812 повышенного давления, проходящую через корпус 802 к каналам 814 для флюида, которые выходят из камеры 812 повышенного давления к подшипниковому узлу 828, обеспечивающему вращение конических шарошек 106 вокруг опоры 816 шарошки, по мере вхождения в сцепление с нижележащим геологическим пластом.FIG. 8 illustrates a cross-sectional view of another embodiment of an earth drilling tool 800 comprising a passively adjustable aggressiveness modifying element 850. The surface drilling tool 800, illustrated as a roller cutter bit, includes a body 802 having three legs 804 extending from the body 802. A conical cutter 806 is rotatably mounted on a roller cutter support 816 on each of the legs 804. Each conical cutter 806 may include a plurality of cutters 808 (eg, teeth or inserts) mounted on it. The ground drilling tool 800 includes at its upper end a threaded portion 810 for connection to a drill string 118 (see FIG. 1). Ground drilling tool 800 may include an internal plenum 812 that extends through housing 802 to fluid passages 814 that exit plenum 812 to a bearing assembly 828 that rotates cone cutters 106 about cone support 816 as it enters adhesion to the underlying geological formation.

Пассивно регулируемый элемент 850 для изменения агрессивности может быть выполнен как единое целое с одной или большим количеством лап 804 инструмента 800 для бурения земной поверхности, так что каждая лапа 804, содержащая пассивно регулируемый элемент 850 для изменения агрессивности изменения агрессивности, может перемещаться относительно корпуса 802. Например, пассивно регулируемый элемент 850 для изменения агрессивности может содержать нижнюю часть 820 лапы 804, расположенную вблизи опоры 816 шарошки и отделенную от корпуса 802 верхней частью 822 лапы 804. Нижняя часть 820 лапы 804 может перемещаться в направлении D по меньшей мере практически параллельно продольной оси 824 (например, оси вращения) инструмента 800 для бурения земной поверхности. Верхняя часть 822 лапы 804 может содержать углубление 826, проходящее в лапу 804 по направлению к корпусу 802, причем углубление 826 имеет размер и форму, соответствующий размеру и форме устройства 860 управления скоростью. Устройство 860 управления скоростью может быть таким же или отличаться от устройств регулирования скорости, описанных в данной заявке в связи с Фиг. 2-7.The passively variable aggressiveness modifier 850 may be integrally formed with one or more legs 804 of the ground drilling tool 800 such that each leg 804 containing the passively variable aggressiveness modifier 850 can move relative to the housing 802. For example, passively adjustable aggressiveness member 850 may include a lower portion 820 of the foot 804 located near the cone support 816 and separated from the body 802 by an upper portion 822 of the foot 804. The lower portion 820 of the foot 804 can move in the direction D at least substantially parallel to the longitudinal axis 824 (eg, the axis of rotation) of the earth drilling tool 800. The upper portion 822 of leg 804 may include a recess 826 extending into leg 804 toward housing 802, the recess 826 being sized and shaped to match the size and shape of speed control device 860. The speed control device 860 may be the same or different from the speed control devices described herein in connection with FIG. 2-7.

Когда инструмент 800 для бурения земной поверхности разворачивается в скважине, пассивно регулируемый элемент 850 для изменения агрессивности может перемещаться между первым полностью выдвинутым состоянием и вторым полностью втянутым состоянием в ответ на усилия, воздействующие на пассивно регулируемый элемент 850 для изменения агрессивности. Например, пассивно регулируемый элемент 850 изменения агрессивности может осуществлять демпфирование вибрации, воспринимаемой инструментом 850 для бурения земной поверхности, путем перемещения между первым, самым низким продольным положением вдоль продольной оси 824 и вторым, самым высоким продольным положением вдоль продольной оси 824, осуществляя демпфирование вибрации, воспринимаемой инструментом 800 для бурения земной поверхности.As the ground drilling tool 800 is deployed in the borehole, the passively variable aggressiveness member 850 can move between a first fully extended state and a second fully retracted state in response to forces acting on the passively adjustable aggressiveness changing member 850. For example, the passively adjustable aggressiveness modifier 850 can damp vibration received by the earth drilling tool 850 by moving between the first, lowest longitudinal position along the longitudinal axis 824 and the second, highest longitudinal position along the longitudinal axis 824, damping the vibration. perceived by the tool 800 for drilling the earth's surface.

На Фиг. 9 проиллюстрирован поперечный разрез части другого варианта реализации инструмента 900 для бурения земной поверхности, содержащего пассивно регулируемый элемент 950 для изменения агрессивности. Инструмент 900 для бурения земной поверхности, проиллюстрированный на Фиг. 9 как раздвигающийся скважинный расширитель, может содержать скользящие лопасти 904, позиционно удерживаемые по окружности на расстоянии друг от друга в общем цилиндрическом трубчатом корпусе 902 инструмента для бурения земной поверхности. Каждая лопасть 904 может содержать резцы 908, прикрепленные к ней, причем резцы 908 выполнены с возможностью сцепления с боковой поверхностью ствола скважины и удаления из него горной породы. При использовании инструмента 200 для бурения земной поверхности лопасти 904 перемещаются относительно трубчатого корпуса 902 между втянутым положением и выдвинутым положением, в зависимости от приложенного гидравлического давления.FIG. 9 illustrates a cross-sectional view of a portion of another embodiment of an earth drilling tool 900 including a passively adjustable aggressiveness modifier 950. The earth drilling tool 900 illustrated in FIG. 9 as an expandable reamer, may comprise sliding vanes 904 positionally held circumferentially spaced apart from each other in a common cylindrical tubular body 902 of an earth drilling tool. Each blade 904 may include cutters 908 attached thereto, the cutters 908 being configured to engage and remove rock from the wellbore lateral surface. When using the earth drilling tool 200, the vanes 904 move relative to the tubular body 902 between a retracted position and an extended position, depending on the applied hydraulic pressure.

Пассивно регулируемый элемент 950 для изменения агрессивности может быть выполнен в виде одного или большего количества резцов 908 (например, режущих элементов из поликристаллического алмазного композита, импрегнированных вставок, или вставок износостойкого материала (например, металлическая матрица, цементированная карбидом вольфрама)) инструмента 900 для бурения земной поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения каждая лопасть 904 может содержать пассивно регулируемый элемент 950 для изменения агрессивности. В других вариантах реализации изобретения пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности может быть закреплен на меньшем количестве из всех лопастей 904 инструмента 900 для бурения земной поверхности. Пассивно регулируемый элемент 950 для изменения агрессивности может перемещаться в направлении D, ориентированном перпендикулярно или под острым углом по отношению к продольной оси 924 (например, оси вращения) инструмента 900 для бурения земной поверхности. Лопасть 904 может содержать углубление 926, проходящее в лопасть 904 по направлению к корпусу 902, причем углубление 926 имеет размер и форму, соответствующие размеру и форме для принятия в нем устройства 960 управления скоростью. Устройство 960 управления скоростью может быть таким же или отличаться от устройств регулирования скорости, описанных в данной заявке в связи с Фиг. 2-8.The passively adjustable aggression element 950 may be one or more cutters 908 (e.g., polycrystalline diamond composite cutting elements, impregnated inserts, or wear resistant material inserts (e.g., metal matrix cemented with tungsten carbide)) drilling tool 900 the earth's surface. In some embodiments, each blade 904 may include a passively adjustable element 950 to vary aggressiveness. In other embodiments of the invention, the passively adjustable aggressiveness modifier may be attached to a smaller number of blades 904 of the earth drilling tool 900. The passively adjustable aggressiveness member 950 can move in a direction D perpendicular or at an acute angle to the longitudinal axis 924 (eg, axis of rotation) of the earth drilling tool 900. The vane 904 may include a recess 926 extending into the vane 904 towards the housing 902, the recess 926 being sized and shaped to accommodate the speed control device 960. The speed control device 960 may be the same or different from the speed control devices described herein in connection with FIG. 2-8.

Когда инструмент 900 для бурения земной поверхности разворачивается в скважине, пассивно регулируемый элемент 950 для изменения агрессивности может перемещаться между первым полностью выдвинутым состоянием и вторым полностью втянутым состоянием в ответ на усилия, воздействующие на пассивно регулируемый элемент 950 для изменения агрессивности. Например, пассивно регулируемый элемент 950 для изменения агрессивности может переходить между наиболее раскрытым состоянием и наименее раскрытым состоянием, по отношению к другим резцам 908, перемещаясь между первым, наиболее удаленным радиальным положением от продольной оси 924 и вторым, самым внутренним радиальным положением от продольной оси 924 в ответ на боковые усилия от боковой стенки ствола скважины.As the ground drilling tool 900 is deployed in the borehole, the passively variable aggressiveness member 950 can move between the first fully extended state and the second fully retracted state in response to the forces acting on the passively adjustable aggressiveness changing member 950. For example, a passively adjustable aggressiveness member 950 can transition between the most open state and the least open state, with respect to the other cutters 908, moving between the first, most radial position from the longitudinal axis 924 and the second, innermost radial position from the longitudinal axis 924. in response to lateral forces from the sidewall of the wellbore.

Таким образом, в различных вариантах реализации изобретения регулятор скорости может быть гидравлическим приводом и может быть расположен, по желанию, в любом месте на инструменте для бурения земной поверхности или снаружи инструмента для бурения земной поверхности для самонастраивающегося выдвижения и втягивания одного или большего количества пассивно регулируемых элементов для изменения агрессивности в зависимости или в ответ на внешние усилия, воздействующие на пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности во время бурения ствола скважины. Пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности могут быть расположены и ориентированы независимо от местоположения и/или ориентации регулятора скорости в инструменте для бурения земной поверхности. Составные пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности могут быть соединены между собой и активироваться одновременно. Составные пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности также могут быть соединены с совместно используемым регулятором скорости.Thus, in various embodiments of the invention, the speed control can be hydraulically operated and can be positioned, as desired, anywhere on the ground drilling tool or outside of the ground drilling tool for self-adjusting extension and retraction of one or more passively adjustable elements. to change aggressiveness in response to or in response to external forces acting on passively adjustable elements to change aggressiveness while drilling a wellbore. The passively adjustable aggressiveness modifiers can be positioned and oriented independently of the location and / or orientation of the speed control in the ground drilling tool. Composite passively adjustable elements for changing aggressiveness can be interconnected and activated simultaneously. Composite passively adjustable elements to change aggressiveness can also be connected to a shared speed controller.

В различных вариантах реализации изобретения при неравномерном вращении пассивно регулируемые элементы для изменения агрессивности могут сравнительно быстро выдвигаться при высокой скорости вращения (об/мин) инструмента для бурения земной поверхности в случае, когда глубина резания (ГР) резцов является малой. Однако при низких оборотах, когда ГР начинает внезапно увеличиваться, накладки оказывают сопротивление внезапному движению внутрь и создают значительное контактное усилие (трение), предотвращающее возникновение большой ГР. Ограничение большой ГР при неравномерном вращении снижает быстрый рост крутящего момента и сводит к минимуму неравномерное вращение. В различных вариантах реализации изобретения регулятор скорости может обеспечивать внезапное или практически внезапное выдвижение (движение наружу) пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности и ограниченное внезапное втягивание (движение вовнутрь) пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности. Такой механизм может предотвратить резкое увеличение глубины резания резцов во время бурения. Для выравнивания давления внутри и снаружи цилиндра регулятора скорости может быть предусмотрен компенсатор давления.In various embodiments of the invention, during uneven rotation, the passively adjustable elements for changing aggressiveness can be extended relatively quickly at a high rotation speed (rpm) of the tool for drilling the earth's surface in the case when the depth of cut (HR) of the cutters is small. However, at low rpms, when the GH starts to increase suddenly, the pads resist the sudden inward movement and create significant contact force (friction) to prevent a large GH from occurring. Limiting large displacement torque during uneven rotation reduces rapid torque rise and minimizes uneven rotation. In various embodiments of the invention, the speed controller can provide a sudden or almost sudden extension (movement outward) of the passively adjustable element to change aggressiveness and limited sudden retraction (movement inward) of the passively adjustable element to change aggressiveness. Such a mechanism can prevent a sharp increase in the depth of cut of the cutters during drilling. A pressure compensator can be provided to equalize the pressure inside and outside the speed control cylinder.

Ниже приводятся дополнительные не ограничивающие варианты реализации изобретения в пределах объема данного изобретения:The following are additional non-limiting embodiments of the invention within the scope of this invention:

Вариант реализации изобретения 1: Инструмент для бурения земной поверхности, содержащий: корпус; и пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности, прикрепленный к корпусу, причем пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности выполнен с возможностью перемещения между первым положением, в котором инструмент для бурения земной поверхности имеет первую агрессивность, и вторым положением, в котором инструмент для бурения земной поверхности имеет вторую, отличную от первой агрессивность, зависящую от усилий, воздействующих на пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности.Embodiment of the invention 1: A tool for drilling the earth's surface, comprising: a housing; and a passively adjustable aggressiveness changing member attached to the body, the passively adjustable aggressiveness changing member being movable between a first position in which the ground drilling tool has a first aggressiveness and a second position in which the ground drilling tool has the second, different from the first aggressiveness, depending on the efforts acting on the passively regulated element to change the aggressiveness.

Вариант реализации изобретения 2: Инструмент для бурения земной поверхности из Варианта реализации изобретения 1, отличающийся тем, что пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности содержит одно из: устройство для ограничения глубины резания, режущий элемент, накладку, овалоид и лапу, содержащую коническую шарошку, прикрепленную к концу лапы, причем пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности выполнен с возможностью перемещения из первого положения в первом продольном и радиальном положении относительно внешней поверхности корпуса во второе положение во втором, отличном от первого продольном положении, радиальном положении или одновременно в продольном и радиальном положении относительно внешней поверхности корпуса.Embodiment 2: A tool for drilling the earth's surface from Embodiment 1, characterized in that the passively adjustable element for changing aggressiveness comprises one of: a device for limiting the depth of cut, a cutting element, an overlay, an ovaloid and a foot containing a conical cutter attached to the end of the paw, and the passively adjustable element for changing aggressiveness is made with the ability to move from the first position in the first longitudinal and radial position relative to the outer surface of the body to the second position in the second, different from the first longitudinal position, radial position or simultaneously in the longitudinal and radial position relative to the outer surface of the case.

Вариант реализации изобретения 3: Инструмент для бурения земной поверхности из Варианта реализации изобретения 1 или Варианта реализации изобретения 2, отличающийся тем, что первое положение соответствует выдвинутому состоянию, второе положение соответствует втянутому состоянию, причем пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности выполнен с возможностью перемещения в направлении первого положения с первой скоростью, при этом пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности перемещается во второе положение со второй, более низкой скоростью.Embodiment 3: A tool for drilling the earth surface from Embodiment 1 or Embodiment 2, characterized in that the first position corresponds to the extended state, the second position corresponds to the retracted state, and the passively adjustable aggressiveness change element is movable in the direction the first position with the first speed, while the passively adjustable element for changing the aggressiveness moves to the second position with a second, lower speed.

Вариант реализации изобретения 4: Инструмент для бурения земной поверхности из Варианта реализации изобретения 3, отличающийся тем, что пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности смещен в первое положение.Embodiment 4: A tool for drilling the earth's surface from Embodiment 3, characterized in that the passively adjustable element for changing aggressiveness is displaced to the first position.

Вариант реализации изобретения 5: Инструмент для бурения земной поверхности из Варианта реализации изобретения 3 или Варианта реализации изобретения 4, отличающийся тем, что пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности содержит: устройство для сцепления с пластом; поршень, функционально соединенный с устройством для сцепления с пластом, причем поршень установлен в заданное положение, чтобы переносить усилие на накладку; поджимающий элемент, переносящий усилие на поршень в направлении первого положения; камеру для флюида, разделенную поршнем на первую камеру для флюида и вторую камеру для флюида; и первый проток для флюида из первой камеры для флюида во вторую камеру для флюида, который управляет перемещением поршня в направлении первого положения с первой скоростью, и второй проток для флюида из второй камеры в первую камеру, который управляет перемещением поршня в направлении второго положения со второй скоростью.Embodiment 5: A tool for drilling the earth's surface from Embodiment 3 or Embodiment 4, characterized in that a passively adjustable element for changing aggressiveness comprises: a device for engaging with a formation; a piston operatively coupled to the formation engaging device, the piston being positioned to transfer force to the patch; a urging element that transfers a force to the piston in the direction of the first position; a fluid chamber divided by a piston into a first fluid chamber and a second fluid chamber; and a first fluid path from the first fluid chamber to a second fluid chamber that controls movement of the piston toward the first position at a first velocity, and a second fluid path from the second chamber to the first chamber that controls movement of the piston toward the second position from the second speed.

Вариант реализации изобретения 6: Инструмент для бурения земной поверхности из Варианта реализации изобретения 5, отличающийся тем, что первый обратный клапан, первый ограничитель потока или первый обратный клапан и первый ограничитель потока в первом протоке для флюида определяют первую скорость, при этом второй обратный клапан, второй ограничитель потока или второй обратный клапан и второй ограничитель потока во втором протоке для флюида определяют вторую скорость.Embodiment 6: Ground drilling tool of Embodiment 5, characterized in that the first check valve, the first flow restrictor or the first check valve and the first flow restrictor in the first fluid path define a first speed, the second check valve, a second flow restrictor or a second check valve and a second flow restrictor in the second fluid path define a second velocity.

Вариант реализации изобретения 7: Инструмент для бурения земной поверхности из Варианта реализации изобретения 5 или Варианта реализации изобретения 6, отличающийся тем, что поршень является поршнем двустороннего действия, причем флюид, действующий на первую сторону поршня двустороннего действия управляет по меньшей мере частично первой скоростью, при этом флюид, действующий на вторую противоположную сторону поршня двустороннего действия, управляет по меньшей мере частично второй скоростью.Embodiment 7: A tool for drilling the earth surface of Embodiment 5 or Embodiment 6, characterized in that the piston is a double-acting piston, wherein the fluid acting on the first side of the double-acting piston controls at least partially the first speed when in this case, the fluid acting on the second opposite side of the double-acting piston controls at least partially the second velocity.

Вариант реализации изобретения 8: Инструмент для бурения земной поверхности из любого из Вариантов реализации изобретения 5-7, отличающийся тем, что поршень функционально соединен с устройством для сцепления с пластом с помощью одного из: непосредственного механического соединения и посредством флюида.Embodiment 8: An earth drilling tool of any of Embodiments 5-7, wherein the piston is operatively coupled to the engagement device by one of a direct mechanical connection and a fluid.

Вариант реализации изобретения 9: Инструмент для бурения земной поверхности из любого из Вариантов реализации изобретения 1-8, отличающийся тем, что инструмент для бурения земной поверхности является буровым долотом с конической шарошкой или гибридным долотом, причем пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности расположен на лапе, выходящей из корпуса бурового долота с конической шарошкой или гибридного долота в направлении конической шарошки, прикрепленной к концу лапы, при этом пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности выполнен с возможностью демпфирования вибрации посредством лапы по мере того как коническая шарошка входит в сцепление с нижележащим геологическим пластом.Embodiment 9: A ground drilling tool of any of Embodiments 1-8, characterized in that the ground drilling tool is a conical cutter drill bit or a hybrid bit, with a passively adjustable aggressiveness changing element located on the leg, emerging from the body of a conical cutter drill bit or a hybrid bit in the direction of a conical cutter attached to the end of the leg, while the passively adjustable aggressiveness change element is configured to damp vibration by the leg as the conical cone engages the underlying geological formation.

Вариант реализации изобретения 10: Инструмент для бурения земной поверхности из Варианта реализации изобретения 9, дополнительно содержащий дополнительный пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности на каждой другой лапе, выходящей из корпуса бурового долота с конической шарошкой или гибридного долота.Embodiment 10: The ground drilling tool of Embodiment 9 further comprising an additional passively adjustable aggressiveness change element on each other leg emerging from the conical cutter bit body or hybrid bit.

Вариант реализации изобретения 11: Инструмент для бурения земной поверхности из любого из Вариантов реализации изобретения 1-8, отличающийся тем, что инструмент для бурения земной поверхности является скважинным расширителем, причем пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности расположен на лопасти скважинного расширителя, при этом пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности выполнен с возможностью изменения глубины резания режущих элементов, прикрепленных к лопасти скважинного расширителя, в ответ на усилия, приложенные к пассивно регулируемому элементу для изменения агрессивности по мере того как режущие элементы входят в сцепление с геологическим пластом.Embodiment 11: A tool for drilling the earth surface from any of Embodiments 1-8, characterized in that the tool for drilling the earth's surface is a downhole reamer, and a passively adjustable element for changing aggressiveness is located on the blade of the downhole reamer, while passively adjustable the aggressiveness change member is adapted to change the depth of cut of the cutting elements attached to the reamer blade in response to the forces applied to the passively adjustable aggressiveness change member as the cutting elements engage with the formation.

Вариант реализации изобретения 12: Инструмент для бурения земной поверхности из Варианта реализации изобретения 11, дополнительно содержащий на каждой другой лопасти скважинного расширителя дополнительный пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности.Embodiment 12: Earth surface drilling tool of Embodiment 11, further comprising on each other blades of the downhole reamer an additional passively adjustable element to change aggressiveness.

Вариант реализации изобретения 13: Способ пассивной регулировки агрессивности инструмента для бурения земной поверхности, включающий: инициирование усилия для оказания воздействия на пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности, прикрепленный к корпусу; и перемещение пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из первого положения, в котором инструмент для бурения земной поверхности имеет первую агрессивность, во второе положение, в котором инструмент для бурения земной поверхности имеет вторую, отличающуюся от первой, агрессивность, зависящую от инициирования усилия для воздействия на пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности.Embodiment 13: A method for passively adjusting aggressiveness of a ground drilling tool, comprising: initiating a force to act on a passively adjustable aggressiveness changing member attached to a body; and moving the passively adjustable aggressiveness change member from the first position in which the ground drilling tool has a first aggressiveness to a second position in which the ground drilling tool has a second different aggressiveness, depending on the initiation of a force to act on passively adjustable element for changing aggressiveness.

Вариант реализации изобретения 14: Способ из Варианта реализации изобретения 13, отличающийся тем, что перемещение пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из первого положения во второе положение включает увеличение агрессивности инструмента для бурения земной поверхности посредством втягивания пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из выдвинутого положения во втянутое положение по направлению к корпусу.Embodiment 14: Method of Embodiment 13, characterized in that moving the passively adjustable aggressiveness change member from the first position to the second position comprises increasing the aggressiveness of the ground drilling tool by pulling in the passively adjustable aggressiveness changing member from the extended to the retracted position position towards the body.

Вариант реализации изобретения 15: Способ из Варианта реализации изобретения 14, дополнительно включающий последующее уменьшение агрессивности инструмента для бурения земной поверхности посредством выдвижения пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из втянутого положения в выдвинутое положение в сторону от корпуса.Embodiment 15: The method of Embodiment 14 further comprising subsequently reducing the aggressiveness of the ground drilling tool by extending a passively adjustable aggressiveness change from a retracted position to an extended position away from the body.

Вариант реализации изобретения 16: Способ из Варианта реализации изобретения 15, отличающийся тем, что втягивание пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из выдвинутого положения во втянутое положение включает втягивание пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из выдвинутого положения во втянутое положение с первой скоростью, причем выдвижение пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из втянутого положения в выдвинутое положение включает выдвижение пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из втянутого положения в выдвинутое положение со второй, более высокой скоростью.Embodiment 16: Method of Embodiment 15, characterized in that retraction of the passively adjustable aggressiveness change element from the extended position to the retracted position comprises retraction of the passively adjustable aggressiveness change element from the extended position to the retracted position at a first speed, the extension being passive of the adjustable element for changing aggressiveness from the retracted position to the extended position includes extending the passively adjustable element for changing the aggressiveness from the retracted position to the extended position at a second, higher speed.

Вариант реализации изобретения 17: Способ из Варианта реализации изобретения 15 или Варианта реализации изобретения 16, отличающийся тем, что выдвижение пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из втянутого положения в выдвинутое положение включает в себя возможность для поджимающего элемента для смещения пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности в выдвинутое положение, чтобы выдвинуть пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности из втянутого положения в выдвинутое положение.Embodiment 17: Method of Embodiment 15 or Embodiment 16, characterized in that extending the passively adjustable aggressiveness change member from the retracted position to the extended position includes the ability for the urging member to move the passively adjustable aggressiveness change member into extended position to extend the passively adjustable aggressiveness change from the retracted position to the extended position.

Вариант реализации изобретения 18: Способ из любого из Вариантов реализации изобретения 13-17, отличающийся тем, что пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности содержит одно из: устройство для ограничения глубины резания, режущий элемент, накладку, овалоид и лапу, содержащую коническую шарошку, прикрепленную к концу лапы, причем перемещение пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из первого положения во второе положение включает перемещение пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из первого продольного и радиального положения относительно внешней поверхности корпуса во второе, отличное от первого продольное положение, радиальное положение или одновременно продольное и радиальное положение относительно внешней поверхности корпуса.Embodiment 18: A method of any of Embodiments 13-17, characterized in that the passively adjustable element for changing aggressiveness comprises one of: a device for limiting the depth of cut, a cutting element, a pad, an ovaloid and a foot containing a conical cutter attached to the end of the paw, and the movement of the passively adjustable element to change the aggressiveness from the first position to the second position includes the movement of the passively adjustable element to change the aggressiveness from the first longitudinal and radial position relative to the outer surface of the body to the second, different from the first longitudinal position, radial position or simultaneously longitudinal position and a radial position relative to the outer surface of the housing.

Вариант реализации изобретения 19: Способ из любого из Вариантов реализации изобретения 13-18, отличающийся тем, что инструмент для бурения земной поверхности является буровым долотом с конической шарошкой или гибридным долотом, причем пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности расположен на лапе, выходящей из корпуса бурового долота с конической шарошкой или гибридного долота в направлении конической шарошки, прикрепленной к концу лапы, причем перемещение пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из первого положения во второе положение включает демпфирование вибрации, воспринимаемой лапой, по мере того как коническая шарошка входит в сцепление с нижележащим геологическим пластом.Embodiment 19: A method of any of Embodiments 13-18, characterized in that the tool for drilling the earth's surface is a conical cutter drill bit or a hybrid bit, and a passively adjustable element for changing aggressiveness is located on the leg extending from the drilling body conical cutter bits or hybrid bits in the direction of the conical cutter attached to the end of the shank, and the movement of the passively adjustable element to change the aggressiveness from the first position to the second position includes damping the vibration received by the shank as the cone engages with the underlying geological layer.

Вариант реализации изобретения 20: Способ из любого из Вариантов реализации изобретения 13-18, отличающийся тем, что инструмент для бурения земной поверхности является скважинным расширителем, причем пассивно регулируемый элемент для изменения агрессивности расположен на лопасти скважинного расширителя, при этом перемещение пассивно регулируемого элемента для изменения агрессивности из первого положения во второе положение включает изменение глубины резания режущих элементов, прикрепленных к лопасти скважинного расширителя, в ответ на усилия, приложенные к пассивно регулируемому элементу для изменения агрессивности по мере того как режущие элементы входят в сцепление с геологическим пластом.Embodiment 20: A method of any of Embodiments 13-18, characterized in that the tool for drilling the earth's surface is a downhole reamer, and the passively adjustable element for changing aggressiveness is located on the blade of the downhole reamer, while moving the passively adjustable element for changing aggressiveness from the first position to the second position involves changing the depth of cut of the cutting elements attached to the reamer blade in response to forces applied to the passively adjustable element to change the aggressiveness as the cutting elements engage with the formation.

Хотя некоторые иллюстративные варианты реализации изобретения были описаны вместе с чертежами, для специалистов в данной области техники будет очевидным, что объем данного изобретения не ограничивается теми вариантами реализации изобретения, которые явно проиллюстрированы и описаны в данном описании. Скорее, для получения вариантов реализации изобретения в пределах объема данного изобретения могут быть сделаны многие дополнения, исключения и модификации вариантов реализации изобретения, описанных в данном описании, такие как те, которые конкретно заявлены, включая юридические эквиваленты. Кроме того, признаки из одного описанного варианта реализации изобретения могут быть объединены с признаками другого описанного варианта реализации изобретения, оставаясь в пределах объема данного изобретения, как это предполагается изобретателями.While some illustrative embodiments of the invention have been described in conjunction with the drawings, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the invention is not limited to those embodiments that are explicitly illustrated and described herein. Rather, many additions, deletions, and modifications to the embodiments described herein, such as those specifically claimed, including legal equivalents, can be made to obtain embodiments of the invention within the scope of this invention. In addition, features from one described embodiment may be combined with features from another described embodiment while remaining within the scope of the invention as intended by the inventors.

Claims

1. Drill bit, which is a conical cutter drill bit or hybrid drill bit, and containing:

a paw extending from the body in the direction of a conical cutter attached to the end of the paw; and

a passively adjustable element for changing the aggressiveness, located on the leg, and the passively adjustable element for changing the aggressiveness is made with the ability to move between the first position, in which the drill bit has the first aggressiveness, and the second position, in which the drill bit has a second, different from the first aggressiveness, depending on the forces acting on the passively adjustable aggressiveness member, and the passively adjustable aggressiveness member is adapted to dampen vibration as the conical cutter engages the underlying geological formation.

2. The drill bit according to claim. 1, characterized in that the passively adjustable element for changing aggressiveness is made with the possibility of moving from the first position in the first longitudinal and radial position relative to the outer surface of the paw, to the second position in the second, different from the first longitudinal position, radial position or simultaneously in a longitudinal and radial position relative to the outer surface of the paw.

3. The drill bit according to claim 1, characterized in that the first position corresponds to the extended state, the second position corresponds to the retracted state, and the passively adjustable element for changing the aggressiveness is configured to move in the direction of the first position at a first speed, while the passively adjustable element for changes in aggressiveness moves to the second position at a second, lower speed.

4. A drill bit according to claim 3, characterized in that the passively adjustable element is shifted to the first position to change the aggressiveness.

5. A drill bit according to claim 3 or 4, characterized in that the passively adjustable element for changing the aggressiveness contains:

device for coupling with the formation;

a piston operatively coupled to the formation engaging device, the piston being positioned to transfer force to the patch;

a urging element that transfers a force to the piston in the direction of the first position;

a fluid chamber divided by a piston into a first fluid chamber and a second fluid chamber; and

a first fluid path from the first fluid chamber to a second fluid chamber that drives the piston toward the first position at a first speed, and a second fluid path from the second chamber to the first chamber that drives the piston toward the second position at a second speed ...

6. The drill bit according to claim 5, characterized in that the first check valve, the first flow restrictor or the first check valve and the first flow restrictor in the first fluid path determine the first speed, wherein the second check valve, the second flow restrictor or the second check valve and a second flow restrictor in the second fluid flow path defines a second velocity.

7. A drill bit according to claim 5 or 6, characterized in that the piston is a double-acting piston, wherein the fluid acting on the first side of the double-acting piston controls at least partially the first speed, and the fluid acting on the second opposite side of the double-acting piston action, controls at least partially the second speed.

8. A drill bit according to any one of paragraphs. 5-7, characterized in that the piston is functionally connected to the device for engaging with the formation by means of a direct mechanical connection or by means of a fluid.

9. A drill bit according to claim 1, further comprising an additional passively adjustable element for varying aggressiveness on each other leg exiting the conical cutter drill bit body or hybrid bit.

10. A drill bit according to any one of paragraphs. 1-9, further comprising a downhole reamer attached to a drill bit using a drill string, and containing another passively adjustable aggressiveness change member located on the reamer blade, said other passively adjustable aggressiveness change member configured to change the depth of cut cutting elements attached to a reamer blade in response to forces applied to another passively adjustable element to change aggressiveness as the cutting elements engage with the formation.

11. A drill bit according to claim 10, wherein the downhole reamer additionally contains one or more other blades and an additional passively adjustable element for changing aggressiveness on each other blade of the downhole reamer.

12. A method for passively adjusting the aggressiveness of a conical cutter drill bit or hybrid drill bit, including:

initiating a force to act on a passively adjustable aggressiveness change member attached to a leg extending from the drill bit body towards a conical cutter attached to the end of the leg; and

moving a passively adjustable element to change aggressiveness from a first position, in which the drill bit has a first aggressiveness, to a second position, in which a drill bit has a second, different from the first, aggressiveness, in response to an inducing force to act on a passively adjustable element to change aggressiveness to dampen vibration received by the foot as the conical cutter engages with the underlying geological formation.

13. The method of claim 12, wherein moving the passively adjustable aggressiveness member from the first position to the second position comprises increasing the aggressiveness of the drill bit by retracting the passively adjustable aggressiveness member from the extended position to the retracted position toward the body.

14. The method of claim 13, further comprising subsequently decreasing the aggressiveness of the drill bit by extending a passively adjustable member to change aggressiveness from a retracted position to an extended position away from the drill bit.

15. The method according to claim 14, characterized in that retraction of the passively adjustable element for changing aggressiveness from the extended position to the retracted position includes retraction of the passively adjustable element for changing aggressiveness from the extended position to the retracted position at a first speed, and extending the passively adjustable element to change aggressiveness from the retracted position to the extended position involves extending a passively adjustable element to change the aggressiveness from the retracted position to the extended position at a second, higher speed.

16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that extending the passively adjustable aggressiveness change element from the retracted position to the extended position includes using a biasing element displacing the passively adjustable aggressiveness changing element into the extended position in order to extend the passively adjustable element to change aggressiveness from retracted to extended position.

17. The method according to any one of claims. 12-16, characterized in that the movement of the passively adjustable element to change aggressiveness from the first position to the second position includes the movement of the passively adjustable element to change the aggressiveness from the first longitudinal and radial position relative to the outer surface of the paw to a second, different from the first longitudinal position, radial position or both longitudinal and radial position relative to the outer surface of the paw.