改进钻井工具的稳定性的系统和方法

改进钻井工具的稳定性的系统和方法
【专利摘要】根据本申请的一些实施例，一种构造钻头的方法包括确定钻头的刃部的数量。如果钻头的刃部的数量等于五个，该方法还包括将多个切削深度控制器(DOCC)中的每一个设置在钻头的刃部之一上，使得多个DOCC的每组三个径向连续的DOCC基本上受力平衡。如果钻头的刃部的数量大于五个，该方法还包括将多个DOCC中的每一个设置在钻头的刃部之一上，使得多个DOCC的每组四个径向连续的DOCC基本上受力平衡。
【专利说明】改进钻井工具的稳定性的系统和方法

【技术领域】
[0001] 本申请主要涉及井下钻井工具，特别是涉及改进钻井工具的稳定性的系统和方 法。

【背景技术】
[0002] 已有各种类型的井下钻井工具（包括但不限于旋转钻头、铰刀、岩芯钻头、和其它 井下工具）用于形成与井下地层相关联的井眼。这样的旋转钻头的示例包括但不限于与延 伸穿过一个或多个井下地层的油井或气井相关联的固定切削钻头、刮刀钻头、聚晶金刚石 复合片（roc)钻头、和胎体钻头。固定切削钻头（例如PDC钻头）可包括多个刃部，每个刃 部包括多个切削元件。
[0003] 在通常的钻井应用中，PDC钻头具有比非PDC钻头更长的钻头寿命，且可用于钻透 各种级别或类型的地质层。通常的地层可大体在地层上部（例如较浅的钻井深度）具有较 低的压缩强度，而在地层下部（例如较深的钻井深度）具有较高的压缩强度。
[0004] 钻井工具可包括一个或多个切削深度控制器（DOCC)，其构造为控制钻井工具切削 到地质层的侧面中的（切削）量。然而，通常的DOCC配置使得根据所需切削深度控制钻井 工具的切削深度的全部DOCC不会同时接触地层。因此，DOCC不能将切削工具的切削深度 控制到所需的切削深度，且不能相对彼此均匀地控制切削深度。这种不均匀的切削深度控 制会导致受力不平衡和振动。而且，钻井工具的DOCC的传统布局会增加这些不平衡力。


【发明内容】

[0005] 根据本申请的一些实施例，一种构造钻头的方法包括确定钻头的刃部的数量。如 果钻头的刃部的数量等于五个，该方法还包括将多个切削深度控制器（DOCC)中的每一个 均设置在钻头的刃部之一上，使得多个DOCC的每组三个径向连续的DOCC基本上受力平衡。 如果钻头的刃部的数量大于五个，该方法还包括将多个DOCC中的每一个设置在钻头的刃 部之一上，使得多个DOCC的每组四个径向连续的DOCC基本上受力平衡。

【专利附图】

【附图说明】
[0006] 为了更全面地理解本申请和及其多个特征和优点，现结合附图做出如下描述，在 附图中：
[0007] 图1示出了根据本申请的一些实施例的钻井系统的示例性实施例；
[0008] 图2示出了形成根据本申请的一些实施例的井眼的钻头的钻头面轮廓线；
[0009] 图3示出了刃部轮廓线，其可表示根据本申请的一些实施例的钻头刃部的剖面 图；
[0010] 图4A示出了根据本申请的一些实施例的钻头的表面，所述钻头包括在钻井期间 对其施加力的切削深度控制器（DOCC);
[0011] 图4B示出了图4A的钻头的钻头面轮廓线；
[0012] 图5A示出了根据本申请的一些实施例的示例性钻头的表面，所述钻头包括可基 本上受力平衡的多个DOCC ;
[0013] 图5B示出了图5A的钻头的钻头面轮廓线；
[0014] 图6A示出了根据本申请的一些实施例的另一个示例性钻头的表面，所述钻头包 括可基本上受力平衡的多个DOCC ;
[0015] 图6B示出了图6A的钻头的钻头面轮廓线；
[0016] 图7A示出了根据本申请的一些实施例的包括五个刃部的示例性钻头的表面，所 述刃部具有设置在其上且受力平衡的多个DOCC ;
[0017] 图7B示出了图7A的钻头的钻头面轮廓线；
[0018] 图8A示出了根据本申请的一些实施例的包括六个刃部的示例性钻头的表面，所 述刃部具有设置在其上且受力平衡的多个DOCC ;
[0019] 图8B示出了图8A的钻头的钻头面轮廓线；
[0020] 图9A示出了根据本申请的一些实施例的包括七个刃部的示例性钻头的表面，所 述刃部具有设置在其上且受力平衡的多个DOCC ;
[0021] 图9B示出了图9A的钻头的钻头面轮廓线；
[0022] 图10示出了根据本申请的一些实施例的包括八个刃部的示例性钻头的表面，所 述刃部具有设置在其上且受力平衡的多个DOCC ;
[0023] 图11示出了根据本申请的一些实施例的包括九个刃部的示例性钻头的表面，所 述刃部具有设置在其上且受力平衡的多个DOCC ;
[0024] 图12示出了根据本申请的一些实施例的将多个DOCC设置在钻头上的示例性方 法，使得与作用于钻头的DOCC相关联的不平衡力可减少；
[0025] 图13示出了根据本申请的一些实施例的将多个DOCC设置在钻头上的另一种示例 性方法，使得与作用于钻头的DOCC相关联的不平衡力可减少；
[0026] 图14A示出了根据本申请的一些实施例的钻头的表面，由此可确定临界切削深度 控制曲线（CDCCC);
[0027] 图14B示出了图14A的钻头的钻头面轮廓线；
[0028] 图14C和图14D示出了图14A的钻头的临界切削深度控制曲线；以及
[0029] 图15示出了根据本申请的一些实施例的确定和产生CDCCC的示例性方法。

【具体实施方式】
[0030] 参照图1至图15可最好地理解本申请的多个实施例及其优点，其中相同的附图标 记表不相同和对应的部分。
[0031] 图1示出了根据本申请的一些实施例的钻井系统100的示例性实施例，所述钻井 系统构造为钻入一个或多个地质层。当钻过多个地质层时，多种力可作用于钻井工具的多 个部件，例如钻井工具的切削元件和切削深度控制器（DOCC)。因此，如果作用于钻井工具的 每个部件的力没有被充分平衡，则钻井工具会经受多个不平衡力。
[0032] 不平衡力可由与非均匀的井下钻井条件相关的多种因素导致。例如，当钻井工具 从第一井下地层过渡到比第一地层硬的第二井下地层时，不平衡力就会产生。在从第一井 下地层钻入第二井下地层、而第二井下地层处于不垂直于井下钻井工具已形成的井眼的角 度时，不平衡力也会产生。而且，不同的DOCC在不同的时间与地层接触也会产生不平衡力。 这些不平衡力可导致钻柱发生振动，这将损坏钻柱的一个或多个部件。因此，钻井系统100 可包括多个井下钻井工具（例如、钻头、铰刀、开洞器等），这些井下钻井工具被构造为减少 施加到钻井系统100的一个或多个部件的不平衡力，从而改进钻井系统100的性能。
[0033] 如下文进一步详细描述且根据本申请的一些实施例，钻井工具可包括多个D0CC， 其定向在钻井工具上以改进作用于钻井工具的多个力的平衡。另外，为特定需求的切削深 度而构造的DOCC可构造为使得它们基本上在同一时间接触地层，从而进一步改进作用于 钻井工具的力的平衡。因此，与DOCC相关联的钻井工具的不平衡力可被减少或消除。
[0034] 钻井系统100可包括井地面或井场106。多种类型的钻井设备（例如旋转钻台、泥 浆泵和泥浆罐（未特意示出））可位于井地面或井场106。例如，井场106可包括井架102， 该井架可具有与"陆地井架"相关联的多种特点和特征。然而，包含了本申请的教导内容的 井下钻井工具可以令人满意地用于位于海上平台、钻井船、半潜式平台和钻探船的钻井设 备（未特意示出）。
[0035] 钻井系统100可包括与钻头101相关联的钻柱103,该钻头可用于形成许多种井眼 或孔眼，例如图1中所示的大体竖向的井眼114a或大体水平的井眼114b。多种定向钻井技 术以及钻柱103的井底组件（BHA) 120的相关部件可用于形成水平井眼114b。例如，可在 接近造斜位置（kickoff position) 113处对BHA120施加侧向力，以形成从大体竖向的井眼 114a延伸的水平井眼114b。
[0036] BHA120可由构造为形成井眼114的许多种部件形成。例如，BHA120的部件122a、 122b和122c可包括但不限于：钻头（例如钻头101)、钻铤、旋转导向工具、定向钻井工具、 井下钻井马达、铰刀、扩孔器或稳定器。BHA120中包括的部件（例如钻铤）的数量和部件 122的不同类型可取决于预期的井下钻井条件以及钻柱103和旋转钻头101将要形成的井 眼的类型。
[0037] 井眼114可由从井地面106延伸到选定的井下位置的套管柱110部分地限定。如 图1所示，井眼114的未包括套管柱110的部分可描述为"裸井"。多种类型的钻井流体可 从井地面106被泵送通过钻柱103到达附接的钻头101。这些钻井流体可被导向为从钻柱 103经过旋转钻头101流到相应的喷嘴（未特意示出）。钻井流体可通过由钻柱103的外 径112和井眼114a的内径118部分限定的环空108回流到井地面106。内径118可称为井 眼114a的"?壁"。环空108也可由钻柱103的外径112和套管柱110的内径111限定。
[0038] 钻井系统100还可包括旋转钻头（"钻头"）101。钻头101可为任何类型的固定 式切削器钻头，包括PDC钻头、刮刀钻头、胎体钻头、和/或钢铁体钻头，它们能够操作为从 井眼114延伸通过一个或多个井下地层。钻头101可根据本申请的教导而设计和形成，且 可具有根据钻头101的特定应用的不同设计、构造、和/或尺寸。
[0039] 钻头101可包括一个或多个刃部126 (例如刃部126a-126i)，所述刃部可从钻头 101的钻头体124的外部向外设置。钻头体124可呈大体柱形，且设置在钻头体124上的刃 部126可以是从旋转钻头体124向外延伸的任何适当类型的突出物。例如，刃部126的一 部分可直接或间接联接到钻头体124的外部，而刃部126的其它部分可远离钻头体124的 外部而突出。根据本申请的教导形成的刃部126可呈许多种构造，包括但不限于大致弧形、 螺旋形、螺线形、锥形、会聚式、扩散式、对称式和/或非对称式。
[0040] 在一些情况中，刃部126可呈大致弧形构造、大体螺旋形构造、螺线形构造，或适 用于每种井下钻井工具的任何其它构造 。一个或多个刃部126可呈从钻头101的邻近旋转 轴线104处延伸的大致弧形构造。该弧形构造可部分地由从邻近钻头旋转轴线（旋转轴 线）104处延伸的大体凹入的、下陷形状的部分限定。弧形构造也可部分地由位于凹入的下 陷部分与每个刃部的大体对应于旋转钻头的外径的外部之间的大体凸出且向外弯曲的部 分限定。
[0041] 在钻头101的实施例中，刃部126可包括围绕旋转轴线104大体对称设置的多个 主刃部。例如，一个实施例可包括相对于旋转轴线104彼此之间以近似120度定向的三个 主刃部，从而为钻头101提供稳定性。在一些实施例中，刃部126还可包括设置在主刃部之 间的至少一个次刃部。次刃部和主刃部的数量和位置可大致变化。刃部126可相对于彼此 和旋转轴线104设置为对称或非对称，该设置可基于钻井环境的井下钻井条件。
[0042] 每个刃部126可包括设置为邻近或朝向旋转轴线104的第一端和设置为邻近或朝 向钻头101的外部（即设置为大体远离旋转轴线104且朝向钻头101的井上部分）的第二 端。术语"井下"和"井上"在本申请中可用于描述钻井系统100的多种部件的相对于井眼 的底部或端部的位置。例如，被描述为位于第二部件"井上"的第一部件，可比第二部件更 远离井眼的端部。类似的，被描述为位于第二部件"井下"的第一部件可位于比第二部件更 靠近井眼的端部。
[0043] 每个刃部126可具有设置在刃部沿钻头101的旋转方向一侧的前表面（或前面）， 和设置在刃部远离钻头101的旋转方向一侧的后表面（或后面）。刃部126可定位成沿钻 头体124,使得它们呈相对于旋转轴线104的螺线构造。在其它实施例中，刃部126可定位 成沿钻头体124、呈相对于彼此和旋转轴线104大体平行的构造。
[0044] 刃部126可呈从旋转轴线104纵向延伸的大体拱形构造。刃部126的拱形构造可 彼此配合，从而部分地限定临近旋转轴线设置且从旋转轴线向外径向延伸的大体锥形或下 陷的部分。
[0045] 刃部126可包括从每个刃部126的外部向外设置的一个或多个切削元件128。例 如，切削元件128的一部分可直接或间接联接到刃部126的外部，而切削元件128的另一部 分可远离刃部126的外部而突出。切削元件128可以是构造为切入地层的任何适当装置， 包括但不限于主切削元件，后备切削元件或其组合。作为非限制性示例，切削元件128可以 是多种类型的、适用于许多种钻头101的切削器、压块、钮块、插入件、和量规切削器。
[0046] 在本申请的一些实施例中，切削元件128可设置在刃部126上以改进作用于切削 元件128的力的平衡。因此，除了减少与DOCC相关联的不平衡力以外，还可减少与切削元 件128相关联的不平衡力。
[0047] 切削元件128可包括相应的基底，每个相应基底的一端上可设有一层硬质切削材 料。切削元件128的硬质层可提供接合井下地层的相邻部分的切削表面以形成井眼114。 切削表面与地层的接触可形成与每个切削元件128相关联的切削区域。切削表面的位于切 削区域内的边缘可称为切削元件128的切削边缘。
[0048] 切削元件128的每个基底可呈多种构造，而且可由碳钨化合物或与形成旋转钻头 的切削元件相关联的其它材料形成。碳钨化合物可包括但不限于碳化钨（WC)、碳化二钨 (W 2C)、宏晶碳钨化合物和渗碳或烧结碳钨化合物。基底也可用其它硬质材料形成，包括多 种合金和水泥，例如金属硼化物、金属碳化物、金属氧化物和金属氮化物。对于一些应用，硬 质切削层可由与基底大致相同的材料形成。在其它应用中，硬质切削层可由与基底不同的 材料形成。用于形成硬质切削层的示例性材料可包括聚晶金刚石材料，例如合成聚晶金刚 石。
[0049] 刃部126还可包括一个或多个DOCC(未特意示出），构造为控制切削元件128的 切削深度。DOCC可包括冲击避震器、后备切削器和/或MDR(改良型金刚石加强件）。刃部 126的外部、切削元件128和DOCC可被描述为形成钻头面的多个部分。如上所述和下文详 细描述，DOCC在钻头101和刃部126的表面上的布局和设置可使得与DOCC相关联的不平 衡力减少。
[0050] 刃部126还可包括设置在刃部126上的一个或多个量规衬垫（未特意示出）。量 规衬垫可为设置在刃部126外部的量规、量规段、或量规部分。量规衬垫通常可接触由钻头 101形成的井眼114的相邻部分。刃部126的外部和/或相关联的量规衬垫可相对笔直井 眼（例如井眼114a)的相邻部分设置成多种角度，正角度、负角度、和/或平行。量规衬垫 可包括一层或多层硬质表面材料。
[0051] 钻头101的穿透速率（ROP)通常是钻压（WOB)和每分钟转数（RPM)的函数。钻柱 103可在钻头101施加重量，而且还可围绕旋转轴线104旋转钻头101以形成井眼114 (例 如井眼114a或井眼114b)。对于一些应用，井下马达（未特意示出）可设置为BHA120的一 部分，从而也旋转钻头101。DOCC(未特意示出）和刃部126控制的切削深度也可基于特定 钻头的ROP和RPM。因此，如上所述和下文详细描述，用于提供切削元件128的改进的切削 深度的DOCC构造可部分地基于特定钻头101所需的ROP和RPM。
[0052] 图2示出了钻头面轮廓线200,其可表示钻头101的剖面图。在本实施例中，根据 本申请的一些实施例，钻头101可构造为穿过第一地层202进入第二地层204以形成井眼。 刃部（未特意示出）的外部、切削元件128和DOCC(未特意示出）可在径向平面中旋转地 突出以形成钻头面轮廓线200。在示出的实施例中，地层202可描述为与井下的地层204相 比"较软"或"硬度较小"。如上所述和下文详细描述，钻头101的刃部126上的DOCC的布 置可使得从地层202过渡到地层204导致的不平衡力减少。
[0053] 如图2所示，钻头101的接触井下地层的相邻部分的外部可描述为"钻头面"。钻 头101的钻头面轮廓线200可包括多个区域或段。由于钻头面轮廓线200的旋转突出部， 钻头面轮廓线200可以围绕旋转轴线104大致对称，使得旋转轴线104 -侧上的区域或段 可大致类似于旋转轴线104的相对侧上的区域或段。
[0054] 例如，钻头面轮廓线200可包括位于量规区域206b的相对位置的量规区域206a、 位于肩部区域208b的相对位置的肩部区域208a、位于鼻部区域210b的相对位置的鼻部区 域210a、以及位于芯部区域212b的相对位置的芯部区域212a。每个区域包括的切削元件 128可称为该区域的切削元件。例如，量规区域206中包括的切削元件128g可称为量规切 削元件，肩部区域208中包括的切削元件128s可称为肩部切削元件，鼻部区域210中包括 的切削元件128η可称为鼻部切削元件，芯部区域212中包括的切削元件128c可称为芯部 切削元件。如下文参照图3详细论述的，沿钻头面轮廓线200的每个区域或段可被部分地 限定在相关联的刃部126的相应部分中。
[0055] 芯部区域212可大体凸出，而且可形成在钻头101的每个刃部（例如图1中示出 的刃部126)的外部上，邻近旋转轴线104且从旋转轴线伸出。鼻部区域210可大体凸出， 而且可形成在钻头101的每个刃部的外部上，邻近每个芯部区域212且从每个芯部区域伸 出。肩部区域208可形成在每个刃部126的外部上，而每个刃部126从相应的鼻部区域210 延伸且可邻近相应的量规区域206终结。
[0056] 图3示出表现钻头101的另一个剖面图的钻头面轮廓线300。钻头面轮廓线300 可表现钻头101。图2和图3的对比显示，图3的钻头面轮廓线300是相对于图2的面轮廓 线200的翻转。
[0057] 图3的图像中的对应于旋转轴线104的坐标可称为轴向坐标或位置。图3的图像 中的对应于参考线301的坐标可称为径向坐标或径向位置，其可表示在穿过旋转轴线104 的径向平面中从旋转轴线104正交延伸的距离。例如，图3中的旋转轴线104可沿z轴放 置，而参考线301可表示从旋转轴线104正交延伸到径向平面（可限定为ZR平面）上一点 的距离（R)。
[0058] 根据本申请且如下详细描述，沿钻头面轮廓线200和300设置的DOCC(未特意示 出）可设置在刃部126上且定向在钻头101的表面上以减少作用于钻头101的力的不平衡 性。如下文参照图4至图11论述的，钻头101的表面上的用于减少不平衡力的每个DOCC 的定位可使得连续放置在径向平面中的多组DOCC可大致力平衡。这样的力平衡可基于刃 部126的数量、DOCC的数量和每组径向连续的DOCC的数量。另外，每个DOCC的轴向位置 可被调整为使得钻头101的根据所需切削深度构造的每个DOCC可在基本上同一时间接触 地层，以减少与DOCC相关联的不平衡力。
[0059] 图2和图3仅作为示例性目的，在不背离本申请范围的前提下，可对图2和图3做 出多种改型、添加和省略。例如，关于钻头面轮廓线的不同区域的实际位置可进行改变，且 不必精确符合所述。
[0060] 图4A示出了根据本申请的一些实施例的包括D0CC402的钻头401的表面，DOCC在 钻井期间受到作用于其上的力。图4B示出了图4A的钻头401的钻头面轮廓线。为了提供 参照系，图4B可包括类似于图3的坐标系，且包括可表示钻头401的旋转轴线404的z轴。 因此，对应于图4B的z轴的坐标或位置可称为图4B中描绘的钻头面轮廓线的轴向坐标或 轴向位置。图4B还包括表示与钻头401的旋转轴线404的正交距离的径向轴线（R)。
[0061] 此外，沿图4A中所示的钻头401的钻头面的位置可由图4A的xy平面的X坐标和 y坐标描述。图4A的xy平面可大致垂直于图4B的z轴，使得图4A的xy平面可大致垂直 于钻头401的旋转轴线404。此外，图4A的X轴和y轴可在图4B的z轴处彼此相交，使得 X轴和y轴可在钻头401的旋转轴线404处彼此相交。
[0062] 从钻头401的旋转轴线404到图4A的钻头面的xy平面中一点的距离可表示该点 在图4B中描绘的钻头面轮廓线上的径向坐标或径向位置。例如，xy平面中的具有X坐标X 和y坐标y的一点的径向坐标r可由如下等式表达：
[0063]

【权利要求】
1. 一种构造钻头的方法，包括： 确定钻头的刃部的数量； 如果所述钻头的刃部的数量等于五，则将多个切削深度控制器（DOCC)中的每一个均 设置在所述钻头的刃部中的一个上，使得所述多个DOCC的每组三个径向连续的DOCC均基 本上受力平衡；以及 如果所述钻头的刃部的数量大于五，则将多个DOCC中的每一个均设置在所述钻头的 刃部中的一个上，使得所述多个DOCC的每组四个径向连续的DOCC均基本上受力平衡。
2. 如权利要求1所述的方法，还包括调整所述多个DOCC中的至少一个DOCC的轴向位 置，使得所述多个DOCC在基本上同一时间接触待钻井的地层。
3. 如权利要求2所述的方法，还包括以临界切削深度控制曲线为基础来调整所述至少 一个DOCC的轴向位置。
4. 如权利要求1所述的方法，还包括： 对所述多个DOCC中的每一个确定所需径向位置；以及 以所述DOCC各自的所需径向位置为基础，将所述多个DOCC中的每一个均设置在所述 刃部中的一个上。
5. 如权利要求4所述的方法，还包括对所述多个DOCC中的每一个确定所需径向位置， 使得在径向平面中，所述多个DOCC中的每一个的所需径向位置与其相应的邻近DOCC的所 需径向位置至少部分地重叠。
6. 如权利要求1所述的方法，还包括将所述多个DOCC中的每一个均设置在所述刃部中 的一个上，使得在所述钻头的表面上，每组三个径向连续的DOCC中的每一个DOCC均与相应 组的其它DOCC大体对称地间隔开。
7. 如权利要求1所述的方法，还包括将所述多个DOCC中的每一个设置在所述刃部中的 一个上，使得在所述钻头的表面上，每组四个径向连续的DOCC中的每个DOCC均与相应组的 其它DOCC大体对称地间隔开。
8. 如权利要求1所述的方法，还包括将所述多个DOCC中的每一个设置在所述刃部中的 一个上，使得每组三个径向连续的DOCC的每个DOCC均与相应组的其它DOCC关于所述钻头 的旋转轴线间隔开接近100度与140度之间的间隔。
9. 如权利要求1所述的方法，还包括将所述多个DOCC中的每一个设置在所述刃部中的 一个上，使得每组四个径向连续的DOCC的每个DOCC均与相应组的其它DOCC关于所述钻头 的旋转轴线间隔开接近75度与105度之间的间隔。
10. 如权利要求1所述的方法，其中，如果所述钻头的刃部的数量为五个，则所述方法 还包括： 将第一组三个径向连续的DOCC的每个DOCC设置在所述刃部中的一个上，使得所述第 一组基本上受力平衡，所述第一组三个径向连续的DOCC包括第一 D0CC、在径向平面中邻近 所述第一 DOCC的第二D0CC、和在所述径向平面中邻近所述第二DOCC的第三DOCC ;以及 将第四DOCC设置在所述刃部中的一个上，使得第二组三个径向连续的DOCC基本上受 力平衡，所述第四DOCC在所述径向平面中邻近所述第三D0CC，所述第二组三个径向连续的 DOCC包括所述第二D0CC、所述第三D0CC、和所述第四DOCC。
11. 如权利要求1所述的方法，其中，如果所述钻头的刃部的数量大于五个，所述方法 还包括： 将第一组四个径向连续的DOCC的每个DOCC设置在所述刃部中的一个上，使得所述第 一组基本上受力平衡，所述第一组四个径向连续的D0CC包括第一 D0CC、在径向平面中邻近 所述第一 DOCC的第二D0CC、在所述径向平面中邻近所述第二DOCC的第三D0CC、和在所述 径向平面中邻近所述第三DOCC的第四DOCC ;以及 将第五DOCC设置在所述刃部中的一个上，使得第二组四个径向连续的DOCC基本上受 力平衡，所述第五DOCC在所述径向平面中邻近所述第四D0CC，且所述第二组四个径向连续 的DOCC包括所述第二D0CC、所述第三D0CC、所述第四D0CC、和所述第五DOCC。
12. 一种钻头，包括： 钻头体，包括穿过其中延伸的旋转轴线； 五个刃部，设置在所述钻头体上，形成钻头面； 多个切削元件，每一个切削元件均设置在所述刃部中的一个上；以及 多个切削深度控制器（DOCC)，构造为控制所述切削元件中的至少一个的切削深度，所 述多个DOCC中的每一个均设置在所述刃部中的一个上，使得所述多个DOCC的每组三个径 向连续的DOCC均基本上受力平衡。
13. 如权利要求12所述的钻头，其中，所述多个DOCC中的每个DOCC均具有轴向位置， 使得所述多个DOCC在基本上同一时间接触待钻井的地层。
14. 如权利要求13所述的钻头，其中，所述多个DOCC的轴向位置以临界切削深度控制 曲线为基础。
15. 如权利要求12所述的钻头，其中，所述多个DOCC中的每个DOCC均具有所需径向位 置，且所述多个DOCC中的每一个均以相应的DOCC的所需径向位置为基础而设置在所述刃 部中的一个上。
16. 如权利要求15所述的钻头，其中，所述多个DOCC中的每一个的所需径向位置使得 在径向平面中，所述多个DOCC中的每一个的所需径向位置均与其相应的邻近DOCC的所需 径向位置至少部分地重叠。
17. 如权利要求12所述的钻头，其中，所述多个DOCC中的每一个均设置在所述刃部中 的一个上，使得在所述钻头的表面上，每组三个径向连续的DOCC的每个DOCC均与相应组的 其它DOCC大体对称地间隔开。
18. 如权利要求12所述的钻头，其中，所述多个DOCC中的每一个均设置在所述刃部中 的一个上，使得每组三个径向连续的DOCC的每个DOCC均与相应组的其它DOCC关于所述钻 头的旋转轴线间隔开接近100度与140度之间的间隔。
19. 一种钻头，包括： 钻头体，包括穿过其延伸的旋转轴线； 多于五个的刃部，设置在所述钻头体上，以形成钻头面； 多个切削元件，每一个切削元件均设置在所述刃部中的一个上；以及 多个切削深度控制器（DOCC)，构造为控制所述切削元件中的至少一个的切削深度，所 述多个DOCC中的每一个均设置在所述刃部中的一个上，使得所述多个DOCC的每组四个径 向连续的DOCC基本上受力平衡。
20. 如权利要求19所述的钻头，其中，所述多个DOCC中的每个DOCC均具有轴向位置， 使得所述多个DOCC在基本上同一时间接触待钻井的地层。
21. 如权利要求20所述的钻头，其中，所述多个D0CC的轴向位置以临界切削深度控制 曲线为基础。
22. 如权利要求19所述的钻头，其中，所述多个D0CC中的每个D0CC均具有所需径向位 置，而且所述多个D0CC中的每一个均以相应的D0CC的所需径向位置为基础而设置在所述 刃部中的一个上。
23. 如权利要求22所述的钻头，所述多个D0CC中的每一个的所需径向位置使得在径向 平面中，所述多个D0CC中的每一个的所需径向位置均与其相应的邻近D0CC的所需径向位 置至少部分地重叠。
24. 如权利要求19所述的钻头，其中，所述多个D0CC中的每一个均设置在所述刃部中 的一个上，使得在所述钻头的表面上，每组四个径向连续的D0CC中的每个D0CC均与相应组 的其它D0CC大体对称地间隔开。
25. 如权利要求19所述的钻头，其中，所述多个D0CC中的每一个均设置在所述刃部中 的一个上，使得每组四个径向连续的D0CC的每个D0CC均与相应组的其它D0CC关于所述钻 头的旋转轴线间隔开接近75度与105度之间的间隔。
【文档编号】E21B10/43GK104508231SQ201280074862
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2012年5月23日 优先权日:2012年5月23日
【发明者】陈世林 申请人:哈利伯顿能源服务公司