带冲洗的钻头的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月5日提交的美国临时专利申请no.62/128,853的申请日期的优先权和利益，所述申请以全文引用的方式并入本文中。

本发明涉及用于在地层中开孔的钻头，并且更明确地说，涉及用于在地层中开孔的、具有周向间隔开的冠部分的钻头。

背景技术：

现有钻头通常具有中央水道和一连串沟道，所述沟道提供钻头的侧表面与中央水道之间的流体连通(没有沟道直接定位于钻头的切削表面上)。需要中央水道以准许移除钻头的整个面上的岩屑。这些现有钻头不准许水在钻头的切削表面上直接流过。在切削表面上缺少水导致移除岩屑的速率降低，由此导致切削表面的磨损增加。另外，水流的缺少还可能会最小化在钻头的高速旋转操作期间热从切削表面的移除。这些已知的钻头设计还与相对较低的钻速和减少的接触应力测量相关联。

因此，在相关领域中需要更有效地向钻头的切削表面提供高速流体流以及从切削表面移除热的钻头。在相关领域中还需要与常规钻头相比提供增加的岩屑移除速率和钻速的钻头。

技术实现要素：

在一个方面中，本文中公开一种用于在地层中开孔的钻头。所述钻头具有将所述钻头的中心分成两半的纵轴并且包括柄和具有操作圆周的冠。所述冠具有基底表面和多个冠部分，所述冠部分相对于所述冠的所述操作圆周间隔开。所述多个冠部分可以包括两个、三个、四个或更多个冠部分。所述多个冠部分中的每一冠部分具有：第一纵向边缘；第二纵向边缘；外表面，所述外表面在所述第一纵向边缘与所述第二纵向边缘之间延伸并且界定所述冠的所述操作圆周的一部分；至少一个内表面；以及切削面。所述至少一个内表面从所述第一纵向边缘延伸至所述第二纵向边缘。所述基底表面相对于所述钻头的所述纵轴与所述多个冠部分的所述切削面间隔开。所述基底表面与所述多个冠部分的所述内表面协作以界定狭槽。所述冠与所述柄协作以绕所述纵轴界定内部空间。所述内部空间可以被配置用于在所述钻头的使用期间收纳水或其它钻井液。

任选地，所述冠具有相对于第一横轴间隔开的第一冠部分和第二冠部分，所述第一横轴垂直于所述纵轴。所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者具有第一纵向边缘、第二纵向边缘、外表面、至少一个内表面和切削面。所述外表面在所述第一纵向边缘与所述第二纵向边缘之间延伸并且界定所述冠的所述操作圆周的一部分。在一个任选方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述至少一个内表面具有第一内表面、第二内表面和纵向中间边缘。所述第一内表面从所述冠部分的所述第一纵向边缘延伸至所述冠部分的所述纵向中间边缘。所述第二内表面从所述冠部分的所述第二纵向边缘延伸至所述纵向中间边缘。

在另一个方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第一内表面具有与所述冠部分的所述第一纵向边缘与所述纵向中间边缘之间的距离对应的相应长度。所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第二内表面具有与所述冠部分的所述第二纵向边缘与所述纵向中间边缘之间的距离对应的相应长度。任选地，所述第一冠部分的所述第一内表面的所述长度不等于所述第一冠部分的所述第二内表面的所述长度。任选地，所述第二冠部分的所述第一内表面的所述长度不等于所述第二冠部分的所述第二内表面的所述长度。

在另一个方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述切削面相对于所述钻头的所述纵轴具有相应高度。所述第一冠部分的所述高度可以基本上等于所述第二冠部分的所述切削面的高度。

在另一个方面中，所述基底表面与所述第一冠部分的所述切削面相对于所述纵轴间隔开第一轴向距离。所述第一轴向距离可以在相对于所述第一横轴移动跨越所述基底表面时发生变化。在另一个方面中，所述第一轴向距离可以在相对于第二横轴移动跨越所述基底表面时发生变化，所述第二横轴垂直于所述纵轴和所述第一横轴。

在一个方面中，所述基底表面可以具有复合曲率。在另一个方面中，所述基底表面可以具有顶点。所述顶点可以相对于所述横轴与所述钻头的所述中心间隔开。任选地，所述顶点可以紧邻所述第一冠部分的所述至少一个内表面定位。任选地，所述顶点可以紧邻所述第二冠部分的所述至少一个内表面定位。

在另一个方面中，所述基底表面可以相对于第二横轴从第一基底边缘延伸至第二基底边缘，所述第二横轴垂直于所述纵轴和所述第一横轴。所述第一基底边缘可以在所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第一内表面之间延伸，并且所述第二基底边缘可以在所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第二内表面之间延伸。

任选地，在延伸穿过所述顶点并且平行于所述纵轴和所述第二横轴延伸的平面内，所述基底表面可以界定在所述第一基底边缘与所述顶点之间延伸的第一部分和在所述第二基底边缘与所述顶点之间延伸的第二部分。在另一个方面中，所述基底表面的所述第一部分可以相对于所述第二横轴成第一所选角度来定位，并且所述基底表面的所述第二部分可以相对于所述第二横轴成第二所选角度来定位。

本发明的额外优点将在以下描述中部分地进行阐释，并且将从所述描述中部分地显而易见，或可以通过对本发明的实践来获知。将借助在所附权利要求书中特定指出的元件和组合来实现和获得本发明的优点。将理解，如所声明的，前文的一般描述和以下的详细描述只是示例性和阐释性的并且不限制本发明。

附图说明

在参看附图进行的详细描述中，本发明的优选实施方案的这些特征和其它特征将变成更显而易见，在附图中：

图1是如本文中所公开的具有两个冠部分的示例性钻头的俯视透视图，所述透视图是从钻头的第一侧取得。

图2是图1所示的钻头的俯视透视图，所述透视图是从钻头的相对侧取得。

图3是图1所示的钻头的仰视透视图。

图4是如本文中所公开的、图1所示的钻头的前侧视图，示出了由基底表面以及第一和第二冠部分界定的狭槽。

图5是图1所示的钻头的后侧视图。

图6描绘了图1所示的钻头的左或右侧视图。

图7描绘了图1所示的钻头的俯视图。

图8描绘了图1所示的钻头的仰视图。

图9描绘了图1所示的钻头的截面图，所述截面图是在平面130内取得。

图10描绘了图1所示的钻头的截面图，所述截面图是在平面140内取得。

图11是如本文中所公开的具有两个冠部分的另一个示例性钻头的俯视透视图。

图12是图11所示的钻头的右侧视图。

图13是图11所示的钻头的左侧视图。

图14是图11所示的钻头的俯视图。

图15是如本文中所公开的具有三个冠部分的示例性钻头的俯视透视图。

图16是图15所示的钻头的第一侧视图，示出了由所述钻头的第一和第二冠部分界定的第一狭槽部分。

图17是图15所示的钻头的第二侧视图，示出了由所述钻头的第二和第三冠部分界定的第二狭槽部分。

图18是图15所示的钻头的第三侧视图，示出了由所述钻头的第一和第三冠部分界定的第三狭槽部分。

图19是图15所示的钻头的俯视图。

图20描绘了包括如本文中所公开的钻头的示例性钻井系统。

具体实施方式

通过参考以下详细描述、实例、图式和权利要求书、以及其之前和之后的描述，可以更容易地理解本发明。然而，在公开和描述当前装置、系统和/或方法之前，将理解，除非另外指明，否则本发明不限于所公开的特定装置、系统和/或方法，因为此类装置、系统和/或方法当然是可以变化的。还将理解，本文中使用的术语只是用于描述特定方面并且不打算为限制性的。

以下对本发明的描述被提供为本发明在其最好的、当前已知的实施方案中的使能教导。为此，相关领域的技术人员将认识和了解到，可以对本文中所描述的本发明的各种方面作出许多改变，同时仍获得本发明的有益结果。还将显而易见的是，可以通过选择本发明的某些特征但不利用其它特征来获得本发明的所要好处中的一些好处。因此，本领域的技术人员将认识到，对本发明的许多修改和调整是可能的并且在某些情形下可能甚至是所要的并且为本发明的部分。因此，以下描述被提供为对本发明的原理的说明而非其限制。

如全文中使用，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数个所指物。因此，例如，除非上下文另外指示，否则对“孔”的提及可以包括两个或更多个此类孔。

范围在本文中可以表达为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表达此类范围时，另一个方面包括从所述一个特定值和/或至所述另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”来将值表达为近似值时，将理解，所述特定值形成另一个方面。将进一步理解，所述范围中的每一者的端点对于另一个端点都是有效的，并且独立于另一个端点。

如本文中所使用，术语“任选的”或“任选地”表示随后描述的事件或情形可以发生或可以不发生，并且所述描述包括其中所述事件或情形发生的情况以及其中所述事件或情形不发生的情况。

词语“或”如本文中所使用表示特定列表中的任一个成员并且还包括该列表中的成员的任何组合。

本文中参看图1至图20描述了用于在地层(诸如，例如并且不限于，坚硬的岩石)中开孔的钻头10、200。任选地，所述孔的形成可以用在矿产勘探应用中。钻头10、200具有纵轴12、202。在示例性方面中，钻头10、200可以包括柄20、220和冠30、230。在这个方面中，冠30、230具有操作圆周32、232。预见到，本文中所公开的钻头可以相对于常规钻头提供经改善的钻速。进一步预见到，如相对于常规钻头所测量到的结果，本文中所公开的钻头可以提供增强的碎屑/岩屑移除以及对钻头的切削面的增强的冷却。更明确地说，预见到，本文中所公开的钻头可以更有效地向钻头的切削表面提供高速流体流。更进一步预见到，本文中所公开的钻头可以相对于常规钻头提供经改善的耐磨性。在示例性方面中，钻头10、200可以是全面钻头，诸如，例如，全面取心钻头。预见到，本文中所公开的全面钻头可以用于不需要岩心样本的状况中。

在使用中，钻头10、200可以被配置用于从钻头的中心对微型岩心开槽以及使其破裂并且将破碎的微型岩心引导和/或冲洗至钻头的外径。互补地，此示例性配置允许减少对钻头的内径的磨损，对内径的磨损是常规全面钻头的典型磨损模式。另外，示例性全面钻头与常规的全面钻头相比可以增加钻速，常规的全面钻头由于其固有的设计限制而使得其在全面钻头的中心处进行切削的能力有限，这是由于极低的表面速度所致。

本领域的技术人员将了解，常规的全面钻头通常由于低的切削速度和不良的碎屑冲洗而从钻头的上接触面的中心开始磨损。在所钻的岩石的硬度增加时，此设计失效模式恶化。在全面钻头的中心中的磨损循环导致中心中的冲洗进一步减少，这转而引起更多磨损，由此在与取心钻头相比时，大大地限制了全面钻头的潜在使用期限。过去，钻头设计已尝试通过增添分布在钻头上的中央口和/或水道中的一者或多者或通过加固所述中央口水道来克服此设计失效模式来降低钻头的中心处的磨损速率。

在示例性方面中，所公开的钻头10、200可以包括相对于冠30、230的操作圆周32、232间隔开的多个冠部分。在这些方面中，并且如本文中进一步公开，预见到，所述多个冠部分中的每一冠部分可以具有第一纵向边缘、第二纵向边缘、外表面、至少一个内表面以及切削面。所述外表面在第一纵向边缘与第二纵向边缘之间延伸并且界定冠的操作圆周的一部分。结合来看，所述至少一个内表面从第一纵向边缘延伸至第二纵向边缘。在其它方面中，钻头10、200可以包括相对于钻头的纵轴12、202与所述多个冠部分的切削面间隔开的基底表面80、280。如本文中进一步公开，钻头10、200的基底表面80、280可以与所述多个冠部分的内表面协作以界定狭槽100、300。如本文中进一步公开，钻头10、200的每一冠部分通过相应的狭槽部分与其它冠部分间隔开。如本文中进一步公开，冠30、230与柄20、220可以协作以绕纵轴12、202界定内部空间。

如本文中进一步公开，钻头的基底表面80、280可以具有顶点84、284，所述顶点与钻头的中心点18、210间隔开并且位于狭槽100、300的一部分内，所述部分在其移向钻头的外径移动时向外渐缩。在操作中，预见到，每一冠部分的内表面可以界定前部部分和后部部分，其中至少所述后部部分在移动远离钻头的中心18、210以及移向钻头的外径时向外渐缩。进一步预见到，冠部分的后部部分的向外渐缩可能会在钻头的旋转期间另外减免对岩屑的驱散。

任选地，所述多个冠部分可以包括至少两个冠部分。在示例性方面中，所述多个冠部分可以任选地包括至少三个冠部分。在其它示例性方面中，所述多个冠部分可以任选地包括至少四个冠部分。然而，预见到，所述多个冠部分可以包括任何所选数目的冠部分。

具有两个冠部分的钻头

在示例性方面中，并且参看图1至图14，本文中公开的钻头可以具有第一冠部分34a和第二冠部分34b。在这些方面中，预见到，本文中公开的钻头可以是塞式钻头和/或不取心钻头。在其它示例性方面中，预见到，本文中公开的钻头可以是凹面钻头。在其它示例性方面中，预见到，本文中公开的钻头可以是非凹面钻头。

在一个方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b可以相对于第一横轴14间隔开，所述第一横轴垂直于纵轴12。在另一个方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者可以包括第一纵向边缘36a、36b；第二纵向边缘38a、38b；外表面40a、40b；至少一个内表面42a、42b；和切削面60a、60b。在这个方面中，外表面40a、40b可以在第一纵向边缘36a、36b与第二纵向边缘38a、38b之间延伸。如图7至图8中所示，外表面40a、40b可以界定冠30的操作圆周32的一部分。在另一个方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者的至少一个内表面42a、42b可以从所述冠部分的第一纵向边缘36a、36b延伸至第二纵向边缘48a、48b。任选地，在示例性方面中，从钻头的中心18至冠部分34a、34b的外表面40a、40b的径向距离是约0.625英寸至约6.25英寸。

任选地，在示例性方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b的至少一个内表面42a、42b可以包括多个内表面。在一个方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者可以分别具有第一内表面44a、44b；第二内表面48a、48b；和纵向中间边缘74a、74b。在一个方面中，第一内表面44a、44b可以从冠部分34a、34b的第一纵向边缘36a、36b延伸至冠部分34a、34b的纵向中间边缘74a、74b。在这个方面中，第二内表面48a、48b可以从所述冠部分的第二纵向边缘38a、38b延伸至纵向中间边缘74a、74b。任选地，在示例性方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b的纵向中间边缘74a、74b可以定位于第一横轴14的相对侧，所述横轴穿过钻头的中心18。

在额外的任选方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者的第二内表面48a、48b是基本上平坦的。替代地，在其它任选方面中，并且参看图11至图14，第一冠部分34a和第二冠部分34b的第二内表面48a、48b的至少一部分可以是弯曲的。在这些方面中，预见到，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的至少一者或两者的第二内表面48a、48b可以在从所述冠部分的纵向中间边缘74a、74b移动至第二边缘38a、38b时成角度地或渐缩地远离第二横轴16，所述第二横轴垂直于纵轴12和第一横轴14。进一步预见到，所述弯曲可以具有任何所要的弯曲外形，诸如，例如但不限于凸面弯曲、凹面弯曲、蛇形图案等。任选地，在示例性方面中，进一步预见到，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者的第二内表面48a、48b可以具有紧邻纵向中间边缘74a、74b的第一部分49a、49b。在这些方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者的第二内表面48a、48b可以具有从第一部分49a、49b延伸至所述冠部分的第二边缘38a、38b的第二部分51a、51b。在示例性方面中，第一部分49a、49b可以具有比第二部分51a、51b大的曲率半径。然而，任选地，预见到，所述第一部分与所述第二部分可以具有基本上相等的曲率半径。任选地，进一步预见到，第二部分51a、51b可以具有比第一部分49a、49b大的曲率半径。

在其它示例性方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b的第一边缘36a、36b可以相对于第一横轴14间隔开第一距离，并且第一冠部分34a和第二冠部分34b的第二边缘38a、38b可以相对于第一横轴14间隔开第二距离。任选地，在示例性方面中，所述第一距离和所述第二距离可以是约0.125英寸至约1英寸。任选地，在这些方面中，第二距离可以大于第一距离。在额外的任选方面中，预见到，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者的第一内表面44a、44b的至少一部分可以是基本上平坦的。在这些方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者的第一内表面44a、44b可以成角度地远离第二横轴16。任选地，在其它示例性方面中，预见到，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者的第一内表面44a、44b的至少一部分可以是弯曲的。在这些方面中，预见到，所述弯曲可以具有任何所要的弯曲外形，诸如，例如但不限于凸面弯曲、凹面弯曲、蛇形图案等。

如人们将了解，并且参看图7和图14，在钻头10的正常操作期间，第一冠部分34a的第一内表面44a和第二冠部分34b的第二内表面48b可以用作钻头的前缘，而第一冠部分的第二内表面48a和第二冠部分的第一内表面44b可以用作钻头的后缘。然而，预见到，钻头的旋转方向可以反转，使得第一冠部分34a的第二内表面48a和第二冠部分34b的第一内表面44b用作钻头的前缘，而第一冠部分的第一内表面44a和第二冠部分的第二内表面48b用作钻头的后缘。

在示例性方面中，第一冠部分34a的第一内表面44a和第二内表面48a可以相对于彼此成第一所要角度52来成角度地定向。在这些方面中，第二冠部分34b的第一内表面44b和第二内表面48b可以相对于彼此成第二所要角度54来成角度地定向。预见到，第一所要角度52可以基本上等于第二所要角度54。替代地，预见到，第一所要角度52可以与第二所要角度54不同。第一所要角度52可以是约30°至约330°，优选是约135°至约225°，并且更优选是约200°。第二所要角度54可以是约30°至约330°，优选是约135°至约225°，并且更优选是约200°。

在一个方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b的第一内表面44a、44b具有与每一冠部分的第一纵向边缘36a、36b与纵向中间边缘74a、74b之间的距离对应的相应长度。任选地，在示例性方面中，第一冠部分34a的第一内表面44a的长度不等于第二冠部分34b的第一内表面44b的长度。然而，预见到，第一内表面44a、44b的长度可以任选地为基本上相等的。在其它方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b的第二内表面48a、48b具有与冠部分34a、34b的第二纵向边缘38a、38b与纵向中间边缘74a、74b之间的距离对应的相应长度。任选地，在示例性方面中，第一冠部分34a的第二内表面48a的长度不等于第二冠部分34b的第二内表面48b的长度。然而，预见到，第二内表面48a、48b的长度可以任选地为基本上相等的。

在一个示例性方面中，第一冠部分34a的第一内表面44a的长度不等于第一冠部分34a的第二内表面48a的长度。在另一个示例性方面中，第二冠部分34b的第一内表面44b的长度不等于第二冠部分34b的第二内表面48b的长度。任选地，在另一个示例性方面中，第一冠部分34a的第一内表面44a的长度不等于第一冠部分34a的第二内表面48a的长度，并且第二冠部分34b的第一内表面44b的长度不等于第二冠部分34b的第二内表面48b的长度。

在一个方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b的切削面60a、60b相对于钻头10的纵轴12具有相应高度。任选地，在一些示例性方面中，第一冠部分34a的切削面60a的高度可以基本上等于第二冠部分34b的切削面60b的高度。然而，预见到，切削面60a、60b的高度可以任选地彼此不同。如图3和图8中所示，预见到，冠部分34a、34b与柄20可以协作以绕纵轴12界定内部空间110。进一步预见到，内部空间110可以被配置用于在钻头10的使用期间收纳水或其它钻井液。在一个方面中，可以使用常规手段向内部空间110施加处于所要压力的水或其它钻井液。

在另一个方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者可以界定多个孔64a、64b，所述孔从切削面60a、60b延伸至内部空间110。在这个方面中，预见到，所述多个孔64a、64b可以被配置用于将水(或其它钻井液)从内部空间110基本上直接引导至切削面60a、60b。钻井液至切削面60a、60b的此直接供应可与通过排屑槽内的口供应流体区别开，所述排屑槽相对于切削面凹入。进一步预见到，加压水(或其它钻井液)直接供应至切削面60a、60b可以增加切削面上的流速，由此准许对岩屑的更快速移除以及明显增加对切削面的对流冷却。进一步预见到，相对于常规钻头的切削面的总面积，所述多个孔64a、64b可以减少切削面60a、60b的组合接触面积，由此提高钻头10的钻速。更进一步预见到，所述多个孔64a、64b可以准许水(或其它钻井液)在切削面60a、60b上的新颖分配，由此改善钻头10的耐磨性。更进一步预见到，所述多个孔64a、64b可以在水(或其它钻井液)的分配方面提供灵活性，使得常规钻头的中央口是不必要的(并且可以从钻头除去)。任选地，在一些方面中，预见到，切削面60a、60b可以具有凸面外形。在其它方面中，预见到，切削面60a、60b可以任选地具有凹面外形。

在示例性方面中，所述多个孔64a、64b可以任选地在切削面60a、60b中基本上等距地分布。任选地，在一些方面中，所述多个孔64a、64b可以在第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者中随机地间隔开。在其它方面中，所述多个孔64a、64b可以任选地在切削面60a、60b中均一地间隔开。在这些方面中，预见到，可以提供至少两行同心的孔，其中每一相应行中的孔在切削面60a、60b中基本上均一地间隔开。

更一般来说，预见到，所述多个孔64a、64b可以按任何所选配置来提供。进一步预见到，所述多个孔64a、64b可以经过分布以便针对特定应用来优化钻头10的磨损特性。

预见到，所述多个孔64a、64b中的每一孔可以按所选形状来提供。在示例性方面中，所述多个孔64a、64b可以具有基本上圆柱形的形状(具有基本上圆形截面的外形)。然而，预见到，所述多个孔64a、64b可以具有任何形状，包括(例如但不限于)基本上圆锥形(渐缩的)形状(具有基本上圆形截面的外形)、具有基本上矩形截面的外形的形状、具有基本上正方形截面的外形的形状、s形形状等。

在一个方面中，冠30并未完全在周向上围封内部空间110。替代地，在另一个方面中，冠30完全在周向上围封内部空间110。在一些示例性方面中，冠部分34a、34b不包括在第一冠部分34a和第二冠部分34b的外表面40a、40b与内部空间110之间径向延伸的水道。

在另一个方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者可以界定多个突出部66a、66b，所述突出部相对于钻头10的纵轴12从切削面60a、60b向外延伸。任选地，可以使用常规方法来使所述突出部与冠部分34a、34b一体地形成。任选地，所述突出部可以包括与邻接的冠部分相同的材料。

在示例性方面中，所述多个突出部66a、66b可以任选地在切削面60a、60b中基本上等距地分布。任选地，在一些方面中，所述多个突出部66a、66b可以在第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者中随机地间隔开。在其它方面中，所述多个突出部66a、66b可以任选地在切削面60a、60b中基本上均一地间隔开。在这些方面中，预见到，可以提供至少两行同心的突出部，其中每一相应行中的突出部在切削面60a、60b中基本上均一地间隔开。

更一般来说，预见到，所述多个突出部66a、66b可以按任何所选配置来提供。进一步预见到，所述多个突出部66a、66b可以经过分布以便针对特定应用来优化钻头10的磨损特性。

预见到，所述多个突出部66a、66b中的每一突出部可以按所选形状来提供。在示例性方面中，所述多个突出部66a、66b可以具有基本上圆柱形的形状(具有基本上圆形截面的外形)。然而，预见到，所述多个突出部66a、66b可以具有任何形状，包括(例如但不限于)基本上圆锥形(渐缩的)形状(具有基本上圆形截面的外形)、具有基本上矩形截面的外形的形状、具有基本上正方形截面的外形的形状、s形形状等。

在另一个方面中，冠部分34a、34b的外表面40a、40b可以界定多个沟道68a、68b，所述沟道朝纵轴12向内径向延伸。在示例性方面中，预见到，冠30可以具有比柄20的外径大的外径，使得所述冠相对于柄向外径向突出。任选地，在这些方面中，进一步预见到，所述多个沟道68a、68b可以露出并且与柄的接合表面连通。进一步预见到，所述接合表面可以任选地包括至少一个孔，所述孔被定位成与第一冠部分34a和第二冠部分34b中的每一者的多个沟道68a、68b中的至少一者连通。更进一步预见到，柄20的接合表面的至少一个孔可以与内部空间110连通。

任选地，在示例性方面中，多个沟道68a、68b可以绕冠部分34a、34b的外表面40a、40b基本上等距地在周向上间隔开。在一个方面中，预见到，多个沟道68a、68b可以任选地是基本上相等地设定尺寸。

任选地，在一些示例性方面中，第一冠部分34a的多个沟道68a可以包括第一多个沟道和第二多个沟道，其中所述第一多个沟道中的每一沟道具有第一尺寸并且第二多个沟道具有第二尺寸。在另一个方面中，第二冠部分34b的多个沟道68b可以包括第一多个沟道和第二多个沟道，其中所述第一多个沟道中的每一沟道具有第一尺寸并且第二多个沟道具有第二尺寸。如本文中所使用，沟道68a、68b的“尺寸”大体上是指如在基本上垂直于钻头10的纵轴的平面内测量的、所述沟道的二维面积。在这些方面中，预见到，第二尺寸可以大于第一尺寸。在额外示例性方面中，第一冠部分34a的第一多个沟道中的至少一个沟道可以任选地在周向上定位于第一冠部分的第二多个沟道中的连续沟道之间。在其它示例性方面中，第二冠部分34b的第一多个沟道中的至少一个沟道可以任选地在周向上定位于第二冠部分的第二多个沟道中的连续沟道之间。在其它示例性方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b的第一多个沟道中的每一沟道可以具有第一径向长度，并且第二多个沟道中的每一沟道可以具有第二径向长度。在这些方面中，预见到，第二径向长度可以任选地大于第一径向长度。

在其它任选方面中，预见到，所述多个沟道68a、68b可以进一步包括第三多个沟道，其中所述第三多个沟道中的每一沟道具有第三尺寸，所述第三尺寸不同于(第一多个沟道和第二多个沟道的)第一尺寸和第二尺寸。预见到，所述第三尺寸可以小于第一尺寸和第二尺寸。然而，预见到，在示例性方面中，第三尺寸还可以大于第一尺寸和第二尺寸。在额外示例性方面中，预见到，第三多个沟道中的至少一个沟道可以任选地在周向上定位于第一多个沟道中的相应沟道与第二多个沟道中的相应沟道之间。在其它示例性方面中，第三多个沟道中的每一沟道可以具有第三径向长度。在这些方面中，预见到，所述第三径向长度可以任选地小于(第一多个沟道和第二多个沟道的)第一径向长度和第二径向长度。然而，在其它方面中，预见到，第三径向长度可以任选地大于第一径向长度和第二径向长度中的至少一者。

更一般地说，预见到，多个沟道68a、68b可以包括具有任何数目的不同尺寸的沟道，诸如，例如并且不限于具有至少四个不同尺寸的沟道、具有至少五个不同尺寸的沟道、具有至少六个不同尺寸的沟道、具有至少七个不同尺寸的沟道和具有至少八个不同尺寸的沟道。在示例性方面中，预见到，多个沟道68a、68b中的每一沟道可以具有与所述多个沟道中的至少一个额外沟道的尺寸不同的尺寸。

在额外方面中，第一冠部分34a的多个沟道68a中的每一沟道可以具有一定宽度。在另一个方面中，第二冠部分34b的多个沟道68b中的每一沟道可以具有一定宽度。任选地，在这些方面中，预见到，多个沟道68a、68b中的每一沟道可以具有可变宽度。举例来说，第一冠部分34a的每一沟道68a的宽度可以在朝纵轴12向内径向移动时从第一冠部分的外表面40a开始减小。第二冠部分34b的每一沟道68b的宽度可以在朝纵轴12向内径向移动时从第二冠部分的外表面40b开始减小。因此，预见到，多个沟道68a、68b中的每一沟道可以在朝纵轴12移动时向内渐缩。

任选地，预见到，柄20的半径(对应于纵轴12与所述柄的外表面之间的径向距离)可以绕所述柄的圆周而改变。在示例性方面中，预见到，柄20的外表面可以从冠部分34a、34b的外表面40a、40b在每一相应沟道68a、68b内凹入所选距离。在这些方面中，预见到，对于各沟道来说，柄20的外表面从冠部分34a、34b的外表面40a、40b凹入的所选距离在各沟道间可以是不同的。举例来说，预见到，柄20的外表面从冠部分34a、34b的外表面40a、40b凹入的所选距离大体上可以是用于较小沟道的所选距离比用于较大沟道的所选距离大。然而，预见到，可以采用所选距离(以及柄20的半径)的任何变化。任选地，在示例性方面中，柄20的外表面从冠部分的外表面40a、40b凹入的所选距离可以是约0.0625英寸至约1.5英寸(在每一侧上)。

任选地，在其它示例性方面中，预见到，柄20的内表面可以界定至少一个冲洗槽，所述冲洗槽基本上平行于钻头10的纵轴12延伸。在这些方面中，所述至少一个冲洗槽中的每一冲洗槽可以任选地对应于圆形凹槽，所述凹槽从柄20的内表面朝柄的外表面径向延伸。预见到，所述至少一个冲洗槽可以任选地被定位成与冠部分34a、34b的孔64a、64b和柄20的孔中的至少一者流体连通。

在一个方面中，并且如本文中进一步公开，第一冠部分34a和第二冠部分34b具有冠外径，并且柄具有比所述冠的外径小的柄外径。另外，预见到，柄20可以进一步界定从柄外径从远侧延伸至冠外径的锥形表面。在各种方面中，预见到，所述锥形表面可以相对于纵轴12成钝角，所述钝角是约90.5°至约150°，并且优选是约120°至约140°。

在示例性方面中，本文中公开的钻头10的冠30可以具有基底表面80，所述基底表面相对于钻头的纵轴12与冠部分34a、34b中的每一者的切削面60a、60b间隔开。如图1至图14中所示，基底表面80与第一冠部分34a和第二冠部分34b的内表面42a、42b可以协作以界定狭槽100，所述狭槽延伸跨越钻头，使第一冠部分和第二冠部分分开。

在另一个方面中，第一冠部分34a和第二冠部分34b的切削面60a、60b以及圆周外表面40a、40b的一部分可以在狭槽100中纵向地延伸。预见到，此狭槽可以被配置用于允许所要岩心样本的破裂和喷射。在示例性方面中，可以在钻头10中穿过基底表面80来界定导管120并且所述导管被定位成与内部空间110和狭槽100的一部分连通。加压钻井液的源可以被定位成与导管120连通，使得在钻井操作期间可以将所要量的钻井液递送至狭槽中。

在另一个方面中，基底表面80与第一冠部分34a的切削面60a可以相对于纵轴12间隔开第一轴向距离。任选地，在一个示例性方面中，所述第一轴向距离可以在相对于第一横轴14移动跨越基底表面80时发生变化。在另一个示例性方面中，所述第一轴向距离(相对于纵轴12在基底表面80与第一冠部分34a的切削面60a之间)可以在相对于第二横轴16移动跨越基底表面时发生变化。在另一个示例性方面中，所述第一轴向距离(相对于纵轴12在基底表面80与第一冠部分34a的切削面60a之间)可以在相对于第一横轴14和第二横轴16移动跨越基底表面时发生变化。任选地，在示例性方面中，所述第一轴向距离可以是约0.25英寸至约8英寸，并且，更优选是约0.25英寸至约6英寸。

在任选的预期方面中，基底表面80的至少一部分可以是基本上平面的，并且基底表面的至少一部分可以是弯曲的(在远端或在近端)。在其它预期方面中，基底表面80可以具有复合曲率，其中所述基底表面的第一部分具有第一曲率半径，并且所述基底表面的至少第二部分具有与所述第一曲率半径不同的第二曲率半径。

在示例性方面中，预见到，基底表面80可以进一步界定顶点84，所述顶点相对于纵轴12与钻头10的中心18间隔开。任选地，在这些方面中，顶点84可以相对于第一横轴14与钻头10的中心18间隔开。任选地，在另一个方面中，顶点84可以相对于第二横轴16与钻头10的中心18间隔开，所述第二横轴垂直于纵轴12和第一横轴14。在其它方面中，顶点84可以任选地紧邻第一冠部分34a和第二冠部分34b中的一者的内表面44a、44b、48a、48b定位。

在示例性方面中，基底表面80可以相对于第二横轴16从第一基底边缘86延伸至第二基底边缘88。在另一个方面中，第一基底边缘86可以在第一冠部分34a和第二冠部分34b的第一内表面44a、44b之间延伸，并且第二基底边缘88可以从第一冠部分和第二冠部分的第二内表面48a、48b延伸。任选地，在示例性方面中，第一基底边缘86可以相对于纵轴12从第一冠部分34a和第二冠部分34b的外表面40a、40b径向凹入，并且第二基底边缘88可以相对于所述纵轴从第一冠部分和第二冠部分的外表面径向凹入。

如图9中所示，预见到，在延伸穿过顶点84并且平行于纵轴12和第二横轴16(垂直于第一横轴)延伸的平面130内，基底表面80可以界定在第一基底边缘86与顶点84之间延伸的第一部分90和在第二基底边缘88与顶点84之间延伸的第二部分92。在一个示例性方面中，并且参看图7，基底表面80的第一部分90可以相对于第二横轴16成第一所选角度94来定位。预见到，第一所选角度94可以是约0°至约60°，并且更优选是约30°。在另一个示例性方面中，基底表面80的第二部分92可以相对于第二横轴16成第二所选角度96来定位。预见到，第二所选角度96可以是约0°至约75°，并且更优选是约45°。任选地，在示例性方面中，预见到，第一所选角度94与第二所选角度96的总和可以是约90°。

如图10中所示，预见到，在延伸穿过顶点84并且平行于纵轴12和第一横轴14(垂直于第二横轴16)延伸的平面140内，基底表面80可以相对于第一横轴14成所选角度98来定位。预见到，在往下或往上延伸远离顶点84时，所选角度98可以是约0°至约30°。进一步预见到，所选角度98更优选是约15°。

在示例性方面中，预见到，从顶点84，基底表面80可以大体上朝第一基底边缘86和第二基底边缘88渐缩。在这些方面中，在平行于纵轴12并且穿过顶点84和第一基底边缘86上的参考点的第一参考平面(未图示)内，基底表面80可以相对于第二横轴16成锥角来定位。预见到，通过基底表面80界定的锥角可以随着第一基底边缘86上的参考点接近第一冠部分34a的第一内表面44a(以及移动远离第二冠部分34b的第一内表面44b)而增加。在其它方面中，在平行于纵轴12并且穿过顶点84和第二基底边缘88上的参考点的第二参考平面(未图示)内，基底表面80可以相对于第二横轴16成锥角来定位。预见到，通过基底表面80界定的锥角可以随着第二基底边缘88上的参考点接近第二冠部分34b的第二内表面48b(以及移动远离第一冠部分34a的第二内表面48a)而增加。任选地，在示例性方面中，所述锥角可以是相对于第二横轴16成约0度至约45度。

具有三个冠部分的钻头

任选地，在示例性方面中，并且参看图15至图19，可以提供包括三个冠部分的钻头200。在这些方面中，所述三个冠部分包括绕冠230的操作圆周232基本上等距间隔开的第一部分234a、第二冠部分234b和第三冠部分234c。如本文中进一步公开，冠部分234a、234b、234c的内表面可以与基底表面280协作以界定狭槽300。一般来说，预见到，钻头200的基底表面280和狭槽300可以具有与钻头10的基底表面80和狭槽100对应的特性。进一步预见到，每一冠部分的特征可以对应于钻头10的冠部分的先前描述的特征。

在示例性方面中，如本文中针对钻头10进一步公开，钻头200可以进一步包括导管320，所述导管是穿过基底表面280来界定并且被定位成与内部空间(未图示)并且与狭槽300的一部分连通。在这些方面中，钻头200可以任选地包括加压钻井液源，所述加压钻井液源与导管320流体连通，使得在钻井操作期间可以将所要量的钻井液递送至狭槽300中。

在另一个任选方面中，钻头200可以进一步包括在冠部分234a、234b、234c中的每一者内界定的多个孔364a、364b、364c，其中每一孔从所述冠部分中的每一者的切削面360a、360b、360c延伸至所述内部空间。预见到，在冠部分234a、234b、234c中的每一者内界定的孔364a、364b、364c可以具有与本文中针对钻头10公开的孔对应的特征。

在另一个任选方面中，钻头200可以进一步包括在冠部分234a、234b、234c中的每一者内界定的多个突出部(未图示)，所述突出部相对于钻头200的纵轴202从所述冠部分中的每一者的切削面360a、360b、360c向外延伸。预见到，在冠部分234a、234b、234c中的每一者内界定的突出部可以具有与本文中针对钻头10公开的突出部的特征和特性对应的特征和特性。

任选地，在另一个方面中，冠部分234a、234b、234c中的每一者不包括在所述冠部分的外表面240a、240b、240c与所述内部空间之间径向延伸的水道。

任选地，在额外方面中，所述冠部分的外表面240a、240b、240c分别界定多个沟道268a、268b、268c，所述沟道朝纵轴202向内径向延伸。预见到，在冠部分234a、234b、234c中的每一者内界定的沟道268a、268b、268c可以具有与本文中针对钻头10公开的沟道对应的特征。

任选地，在其它示例性方面中，冠部分234a、234b、234c中的每一者的至少一个内表面包括多个内表面。

在一个示例性方面中，冠部分234a、234b、234c中的每一者的至少一个内表面包括第一内表面244a、244b、244c；第二内表面248a、248b、248c；和纵向中间边缘274a、274b、274c。在这个方面中，第一内表面244a、244b、244c可以从冠部分234a、234b、234c的第一纵向边缘236a、236b、236c延伸至纵向中间边缘274a、274b、274c，并且第二内表面248a、248b、248c可以从所述冠部分的第二边缘238a、238b、238c延伸至所述纵向中间边缘。在示例性方面中，并且如图19中所示，冠部分234a、234b、234c中的每一者的第一内表面244a、244b、244c和第二内表面248a、248b、248c可以相对于彼此成所要角度252来成角度地定向。在这些方面中，预见到，所要角度252可以是约10度至约345度，并且更优选是约200度至约345度。

在另一个方面中，冠部分234a、234b、234c的切削面260a、260b、260c相对于钻头的纵轴202可以具有相应高度。任选地，冠部分234a、234b、234c的切削面260a、260b、260c的高度可以是基本上相等的。然而，在一些任选方面中，所述冠部分的至少一个切削面260a、260b、260c的高度可以不同于所述冠部分的至少一个其它切削面的高度。

在一个示例性方面中，并且参看图18至图19，基底表面280与冠部分234a、234b、234c的至少一个切削面(即，在切削面的高度相等时是所有切削面260a、260b、260c，或在切削面具有不同高度时是所述切削面中的任一者)相对于纵轴202间隔开第一轴向距离282。在这个方面中，预见到，第一轴向距离282可以在相对于第一横轴204移动跨越基底表面280时发生变化，所述第一横轴垂直于钻头200的纵轴202并且将在第一冠部分234a与第二冠部分234b之间界定的第一狭槽部分305a基本上分成两半。任选地，在这个方面中，进一步预见到，第一轴向距离282可以在相对于第一相对轴205移动跨越基底表面280时发生变化，所述轴垂直于第一横轴204并且与第一横轴204是共面的。任选地，在示例性方面中，所述第一轴向距离可以是约0.25英寸至约8英寸，并且更优选是约0.25英寸至约6英寸。

在另一个方面中，预见到，第一轴向距离282可以在相对于第二横轴206移动跨越基底表面280时发生变化，所述第二横轴垂直于纵轴202并且将在第二冠部分234b与第三冠部分234c之间界定的第二狭槽部分305b基本上分成两半。任选地，在这个方面中，进一步预见到，第一轴向距离282可以在相对于第二相对轴207移动跨越基底表面280时发生变化，所述轴垂直于第二横轴206并且与第二横轴206是共面的。

在另一个方面中，预见到，第一轴向距离282可以在相对于第三横轴208移动跨越基底表面280时发生变化，所述第三横轴垂直于纵轴202并且将在第一冠部分234a与第三冠部分234c之间界定的第三狭槽部分305c基本上分成两半。任选地，在这个方面中，进一步预见到，第一轴向距离282可以在相对于第三相对轴209移动跨越基底表面280时发生变化，所述轴垂直于第三横轴208并且与第三横轴208是共面的。

任选地，在示例性方面中，第一轴向距离282可以在相对于第一横轴204和第二横轴206移动跨越基底表面280时发生变化。任选地，在其它示例性方面中，第一轴向距离282可以在相对于第二横轴206和第三横轴208移动跨越基底表面280时发生变化。在其它任选方面中，第一轴向距离282可以在相对于第一横轴204和第三横轴208移动跨越基底表面280时发生变化。

在一个示例性方面中，钻头200的基底表面280可以具有复合曲率，其中所述基底表面的第一部分具有第一曲率半径，并且所述基底表面的至少第二部分具有与所述第一曲率半径不同的第二曲率半径。在另一个方面中，基底表面280可以具有顶点284，所述顶点相对于纵轴202与钻头的中心210间隔开。

在另一个示例性方面中，顶点284可以相对于横轴204、206或208与钻头的中心210间隔开，所述横轴垂直于纵轴202。在这个方面中，预见到，如本文中进一步公开，横轴204、206或208可以将在一对连续的冠部分之间界定的狭槽部分305a、305b或305c基本上分成两半。在另一个示例性方面中，顶点284可以紧邻界定所述狭槽部分的该对冠部分中的冠部分的至少一个内表面定位，所述狭槽部分被所述横轴基本上分成两半。

在额外方面中，基底表面280可以从第一基底边缘286、第二基底边缘287和第三基底边缘288朝钻头200的中心210向内径向延伸。在这个方面中，第一基底边缘286可以在第一冠部分234a的至少一个内表面与第二冠部分234b的至少一个内表面之间延伸，第二基底边缘287可以在第二冠部分234b的至少一个内表面与第三冠部分234c的至少一个内表面之间延伸，并且第三基底边缘288可以在第三冠部分234c的至少一个内表面与第一冠部分234a的至少一个内表面之间延伸。任选地，在这个方面中，第一基底边缘286可以相对于纵轴202从第一冠部分234a和第二冠部分234b的外表面240a、240b径向凹入，第二基底边缘287可以相对于纵轴202从第二冠部分234b和第三冠部分234c的外表面240b、240c径向凹入，并且第三基底边缘288可以相对于纵轴202从第一冠部分234a和第三冠部分234c的外表面240a、240c径向凹入。

如人们将了解，并且参看图19，在钻头200的正常旋转期间，冠部分234a、234b、234c的第二内表面248a、248b、248c可以用作钻头的前缘，并且所述冠部分的第一内表面244a、244b、244c用作钻头的后缘。然而，预见到，钻头的旋转方向可以反转，使得冠部分234a、234b、234c的第一内表面244a、244b、244c用作钻头的前缘，并且所述冠部分的第二内表面248a、248b、248c用作钻头的后缘。

其它钻头特征

在示例性方面中，预见到，导管120、320的远端可以形成于狭槽100、300的基底表面80、280的至少一部分中。另外，预见到，导管120、320的远端可以形成于所述冠部分的至少一个内表面的一部分中。在另一个示例性实施方案中，导管120、320的远端可以被定位，使得所述导管的一部分定位于基底表面的一部分与所述至少一个内表面的一部分的接合点处。

在示例性方面中，在钻头10、200包括狭槽100、300与多个孔时，预见到，所述狭槽可以允许岩心基本上自由地从切削面流动至冠30、230的外径。进一步预见到，非均一的冠可以产生不平衡的运动，由此准许岩心更容易断裂。

在示例性方面中，本文中公开的钻头10、200可以是孕镶金刚石的钻头，其中有金刚石(包括天然或人造金刚石)包镶在基质胎体内。在这些方面中，预见到，钻头10、200可以包括多种所选材料，其中每一种材料是按照占钻头的所选重量百分数来提供。预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的碳(不包括金刚石)，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约7.00％的量。在示例性方面中，钻头10中的碳可以是以碳粉和碳纤维中的至少一者的形式来提供。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的铬，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约1.00％的量。进一步预见到，钻头10可以包括任何所要量的钴，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约1.00％的量。任选地，进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的铜，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约30.00％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的铁，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约50.00％至约90.00％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的锰，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约8.00％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的钼，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约0.20％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的镍，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约6.00％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的硅，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约0.50％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的碳化硅，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约2.00％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的银，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约12.00％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的锡，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约6.00％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的钨，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约41.00％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的碳化钨，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约35.00％的量。进一步预见到，钻头10、200可以包括任何所要量的锌，诸如，例如并且不限于，从按钻头重量计的约0.00％至约24.00％的量。此处所提到的重量百分数与固化的、完全浸渗的钻头的重量有关。在示例性方面中，钻头可以包括金刚石和坚硬颗粒材料的胎体，所述颗粒材料是使用常规方法用粘合剂浸渗，其中完全浸渗的钻头包括具有上文公开的重量百分数的材料。虽然钻头的切削介质在本文中一般被称作“金刚石”，但是预见到，钻头可以包括本领域中已知的其它切削介质(例如，碳化钨)。

任选地，在示例性方面中，为了形成钻头，可以将粉末状的坚硬颗粒材料放置于具有合适形状的模具中。粘合剂通常是放置于所述粉末状的坚硬颗粒材料的顶部上。之后在炉子中将粘合剂和粉末状的坚硬颗粒材料加热至粘合剂的流动或浸渗温度，使得粘合剂合金可以结合至粉末状的坚硬颗粒材料的颗粒。在熔融的粘合剂合金借助毛细管作用流经粉末状的坚硬颗粒材料的颗粒之间的空间时，浸渗可能会发生。在被冷却时，粉末状的坚硬颗粒材料胎体、金刚石和粘合剂形成坚硬的、耐久的坚固主体。通常，在加热胎体/粘合剂混合物之前将天然或人造的金刚石(或其它切削介质)插入于模具中。

进一步预见到，本文中公开的钻头的胎体可以被配置用于在钻头内在金刚石后面形成支撑结构，由此防止在操作期间对孕镶金刚石的研磨。

在示例性方面中，本文中公开的钻头10、200可以进一步任选地包括多个耐磨构件，所述构件嵌入于基底表面80、280和/或钻头的冠部分的至少一个内表面中的至少一者的部分中。预见到，任选地并且非限制地，所述多个耐磨构件可以嵌入于基底表面80、280的与所述至少一个内表面相邻的部分中，所述内表面在使用中由于钻头的旋转而用作撞击壁(例如，后壁)。在这个方面中，预见到，所述多个耐磨构件可以嵌入于基底表面80、280的与所述基底表面与相应内表面的接合点紧邻的区域中。在另一个方面中，基底表面中的多个耐磨构件可以定位成所要的、预定阵列。在一个实例中，所述多个耐磨构件的阵列可以包括多行耐磨构件。在这个方面中，预见到，每一行可以包括基本上沿着公共轴定位的多个所述耐磨构件。任选地，所述公共轴可以基本上平行于相邻的至少一个内表面。因此，预见到，所述多个耐磨构件的阵列可以包括多行耐磨构件，其中所述行中的每一者基本上平行于彼此并且平行于相邻的至少一个内表面。

在另一个方面中，任选地并且非限制地，所述多个耐磨构件可以嵌入于所述内表面的部分中，所述内表面在使用中由于钻头的旋转而用作撞击壁(例如，后壁)。在这个方面中，预见到，所述多个耐磨构件可以嵌入于至少一个内表面的与基底表面80、280与所述至少一个内表面的接合点紧邻的区域中。在另一个方面中，基底表面80、280中的多个耐磨构件可以定位成所要的、预定阵列。在一个实例中，所述多个耐磨构件的阵列可以包括多行耐磨构件。在这个方面中，预见到，每一行可以包括基本上沿着公共轴定位的多个所述耐磨构件。任选地，所述公共轴可以基本上平行于相邻的基底表面。因此，预见到，所述多个耐磨构件的阵列可以包括多行耐磨构件，其中所述行中的每一者基本上平行于彼此并且平行于相邻的基底表面80、280。在另一个方面中，位于所述至少一个内表面上的所述多个耐磨构件的阵列可以与钻头10、200的切削面间隔开所要距离。

在另一个方面中，所述多个耐磨构件中的至少一部分可以从其嵌入在里面的相应的基底表面80、200和/或至少一个内表面凸起地延伸。在一个方面中，进一步预见到，所述阵列可以包括额外多行耐磨构件，所述耐磨构件与所露出的多行耐磨构件成下伏关系来囊封在钻头10、200内，其中所露出的多行耐磨构件位于钻头10、200的基底表面80、280和/或至少一个内表面中的一者中。以此方式，所述额外耐磨构件可能会在操作期间在钻头10、200的正常磨损之后露出。

在一个方面中，每一耐磨构件可以是狭长构件，例如并且未限制地，所述狭长构件可以具有大体上矩形的形状，所述形状具有纵轴。预见到，所述狭长构件可以被定位，使得每一狭长构件的纵轴基本上平行于相邻的基底表面和/或至少一个内表面。未限制地，预见到，每一耐磨构件可以包括以下至少一者：碳化钨、tsd(热稳定金刚石)、pdc(聚晶金刚石复合片)、cbn(立方氮化硼)、单晶氧化铝、碳化硅、耐磨陶瓷材料、人造金刚石材料、天然金刚石和聚晶金刚石材料。

钻井系统

在示例性方面中，并且参看图20，本文中公开的钻头可以被提供为钻井系统500的部分。在这些方面中，预见到，如本领域中常规所知的，钻井系统500可以包括钻头座510、井架520、钻机530和钻柱550，所述钻柱被配置用于固定至钻机并且通过钻机旋转。进一步预见到，钻头560可以操作性地耦接至钻柱550的一端。举例来说，预见到，如本文中所公开，钻头10、200可以耦接至钻柱550。在操作中，在钻头550通过钻柱530旋转和推动时，预见到，钻头560(对应于如本文中公开的钻头10、200)可以在地层570中磨掉材料。

替代地，在其它示例性方面中，钻井系统500可以包括井下电机来替代钻头座510和钻机530，或除了钻头座510和钻机530外还可以包括井下电机。在这些方面中，预见到，所述井下电机可以用常规方式操作性地耦接至钻柱和钻头560。如人们将了解，预见到，此类井下电机可以准许选择性地调整(即，反转)钻头的旋转方向。

在使用中，预见到，本文中公开的钻头(例如，全面钻头)达成所要穿透水平所需的推力水平可能比已知钻头所需的推力水平低。由于本文中公开的钻头的增加的强度和冲洗，预见到，所公开的钻头与已知钻头相比可以展现出较少的磨损并且具有增加的功能产品寿命，其中本文中公开的钻头的功能产品寿命高达已知钻头的功能产品寿命的约5倍。进一步预见到，所公开的钻头的增强的强度和冲洗可以准许在制造期间为金刚石孕镶使用较深深度。更进一步预见到，所公开的钻头可以用切削力产生较高流速，由此提供较快的岩石移除和热传递并且限制钻头内的金刚石的磨损，所述金刚石通常由于较高的热量和岩石的破裂而磨损。

示例性方面

在示例性方面中，公开了一种用于在地层中开孔的钻头，所述钻头具有将所述钻头的中心分成两半的纵轴并且包括：柄；冠，所述冠具有操作圆周并且包括：相对于第一横轴间隔开的第一冠部分和第二冠部分，所述第一横轴垂直于所述纵轴，其中所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者具有：第一纵向边缘；第二纵向边缘；外表面，所述外表面在所述第一纵向边缘与所述第二纵向边缘之间延伸并且界定所述冠的所述操作圆周的一部分；至少一个内表面，其中所述至少一个内表面从所述第一纵向边缘延伸至所述第二纵向边缘；以及切削面；以及基底表面，所述基底表面相对于所述钻头的所述纵轴与所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述切削面间隔开，其中所述基底表面与所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述内表面协作以界定狭槽，并且其中所述冠与所述柄协作以绕所述纵轴界定内部空间。

在额外的示例性方面中，本文中公开了一种用于在地层中开孔的钻头，所述钻头具有将所述钻头的中心分成两半的纵轴并且包括：柄；冠，所述冠具有操作圆周并且包括：多个冠部分，所述冠部分相对于所述冠的所述操作圆周间隔开，其中所述多个冠部分中的每一冠部分具有：第一纵向边缘；第二纵向边缘；外表面，所述外表面在所述第一纵向边缘与所述第二纵向边缘之间延伸并且界定所述冠的所述操作圆周的一部分；至少一个内表面，其中所述至少一个内表面从所述第一纵向边缘延伸至所述第二纵向边缘；以及切削面；以及基底表面，所述基底表面相对于所述钻头的所述纵轴与所述多个冠部分的所述切削面间隔开，其中所述基底表面与所述多个冠部分的所述内表面协作以界定狭槽，并且其中所述冠与所述柄协作以绕所述纵轴界定内部空间。

在另一个示例性方面中，所述多个冠部分包括相对于第一横轴间隔开的第一冠部分和第二冠部分，所述第一横轴垂直于所述纵轴。在另一个示例性方面中，所述钻头进一步包括导管，所述导管是穿过所述基底表面来界定并且被定位成与所述内部空间并且与所述狭槽的一部分连通。在另一个示例性方面中，所述钻头进一步包括加压钻井液源，所述加压钻井液源与所述导管流体连通，使得在钻井操作期间可以将所要量的钻井液递送至所述狭槽中。

在另一个示例性方面中，所述钻头进一步包括在所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者内界定的多个孔，所述孔从所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述切削面延伸至所述内部空间。

在另一个示例性方面中，所述钻头进一步包括在所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者内界定的多个突出部，所述突出部相对于所述钻头的所述纵轴从所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述切削面向外延伸。

在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者不包括在所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述外表面与所述内部空间之间径向延伸的水道。

在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述外表面分别界定朝所述纵轴向内径向延伸的多个沟道。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分的所述多个沟道中的每一沟道具有一定宽度，其中所述第二冠部分的所述多个沟道中的每一沟道具有一定宽度，其中所述第一冠部分的每一沟道的所述宽度在朝所述纵轴向内径向移动时从所述第一冠部分的所述外表面开始减小，并且其中所述第二冠部分的每一沟道的所述宽度在朝所述纵轴向内径向移动时从所述第二冠部分的所述外表面开始减小。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分的所述多个沟道包括具有第一尺寸的第一多个沟道和具有第二尺寸的第二多个沟道，其中所述第二冠部分的所述多个沟道包括具有所述第一尺寸的第一多个沟道和具有所述第二尺寸的第二多个沟道，并且其中所述第二尺寸大于所述第一尺寸。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分的所述第一多个沟道中的至少一个沟道在周向上定位于所述第一冠部分的所述第二多个沟道中的连续沟道之间，并且其中所述第二冠部分的所述第一多个沟道中的至少一个沟道在周向上定位于所述第二冠部分的所述第二多个沟道中的连续沟道之间。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第一多个沟道中的每一沟道具有第一径向长度，其中所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第二多个沟道中的每一沟道具有第二径向长度，并且其中所述第二径向长度大于所述第一径向长度。

在另一个示例性方面中，所述至少一个内表面包括多个内表面。

在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述至少一个内表面包括第一内表面、第二内表面和纵向中间边缘，其中所述第一内表面从所述冠部分的所述第一边缘延伸至所述冠部分的所述纵向中间边缘，并且其中所述第二内表面从所述冠部分的所述第二边缘延伸至所述纵向中间边缘。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分的所述第一内表面和所述第二内表面相对于彼此成第一所要角度来成角度地定向，其中所述第二冠部分的所述第一内表面和所述第二内表面相对于彼此成第二所要角度来成角度地定向，并且其中所述第一所要角度基本上等于所述第二所要角度。在另一个示例性方面中，所述第一所要角度和所述第二所要角度是约135度至约225度。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分的所述第一内表面和所述第二内表面相对于彼此成第一所要角度来成角度地定向，其中所述第二冠部分的所述第一内表面和所述第二内表面相对于彼此成第二所要角度来成角度地定向，并且其中所述第一所要角度与所述第二所要角度不同。在另一个示例性方面中，所述第一所要角度和所述第二所要角度是约135度至约225度。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第一内表面具有与所述冠部分的所述第一纵向边缘与所述纵向中间边缘之间的距离对应的相应长度，并且所述第一冠部分的所述第一内表面的所述长度不等于所述第二冠部分的所述第一内表面的所述长度。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第二内表面具有与所述冠部分的所述第二纵向边缘与所述纵向中间边缘之间的距离对应的相应长度，其中所述第一冠部分的所述第二内表面的所述长度不等于所述第二冠部分的所述第二内表面的所述长度。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第一内表面具有与所述冠部分的所述第一纵向边缘与所述纵向中间边缘之间的距离对应的相应长度，其中所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第二内表面具有与所述冠部分的所述第二纵向边缘与所述纵向中间边缘之间的距离对应的相应长度，其中所述第一冠部分的所述第一内表面的所述长度不等于所述第一冠部分的所述第二内表面的所述长度，并且其中所述第二冠部分的所述第一内表面的所述长度不等于所述第二冠部分的所述第二内表面的所述长度。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述纵向中间边缘位于所述第一横轴的相对侧。

在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述切削面相对于所述钻头的所述纵轴具有相应高度，其中所述第一冠部分的所述切削面的所述高度基本上等于所述第二冠部分的所述切削面的高度。在另一个示例性方面中，所述基底表面与所述第一冠部分的所述切削面相对于所述纵轴间隔开第一轴向距离，其中所述第一轴向距离在相对于所述第一横轴移动跨越所述基底表面时发生变化。在另一个示例性方面中，所述基底表面与所述第一冠部分的所述切削面相对于所述纵轴间隔开第一轴向距离，其中所述第一轴向距离在相对于第二横轴移动跨越所述基底表面时发生变化，所述第二横轴垂直于所述纵轴和所述第一横轴。在另一个示例性方面中，相对于所述纵轴在所述基底表面与所述第一冠部分的所述切削面之间的所述第一轴向距离在相对于第二横轴移动跨越所述基底表面时发生变化，所述第二横轴垂直于所述纵轴和所述第一横轴。

在另一个示例性方面中，所述基底表面具有复合曲率。

在另一个示例性方面中，所述基底表面具有顶点，并且所述顶点相对于所述纵轴与所述钻头的所述中心间隔开。在另一个示例性方面中，所述顶点与所述钻头的所述中心相对于所述第一横轴间隔开。在另一个示例性方面中，所述顶点相对于第二横轴与所述钻头的所述中心间隔开，所述第二横轴垂直于所述纵轴和所述第一横轴。在另一个示例性方面中，所述顶点相对于第二横轴与所述钻头的所述中心间隔开，所述第二横轴垂直于所述纵轴和所述第一横轴。在另一个示例性方面中，所述顶点紧邻所述第一冠部分的所述至少一个内表面定位。在另一个示例性方面中，所述顶点紧邻所述第二冠部分的所述至少一个内表面定位。

在另一个示例性方面中，所述基底表面相对于第二横轴从第一基底边缘延伸至第二基底边缘，所述第二横轴垂直于所述纵轴和所述第一横轴。在另一个示例性方面中，所述第一基底边缘在所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第一内表面之间延伸。在另一个示例性方面中，所述第二基底边缘在所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第二内表面之间延伸。在另一个示例性方面中，所述第一基底边缘相对于所述纵轴从所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述外表面径向凹入，其中所述第二基底边缘相对于所述纵轴从所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述外表面径向凹入。

在另一个示例性方面中，所述基底表面相对于第二横轴从第一基底边缘延伸至第二基底边缘，所述第二横轴垂直于所述纵轴和所述第一横轴，其中，在延伸穿过所述顶点并且平行于所述纵轴和所述第二横轴延伸的平面内，所述基底表面界定在所述第一基底边缘与所述顶点之间延伸的第一部分和在所述第二基底边缘与所述顶点之间延伸的第二部分。在另一个示例性方面中，其中所述基底表面的所述第一部分相对于所述第二横轴成第一所选角度来定位。在另一个示例性方面中，所述第一所选角度是约0度至约45度。在另一个示例性方面中，所述基底表面的所述第二部分相对于所述第二横轴成第二所选角度来定位。在另一个示例性方面中，所述第二所选角度是约0度至约45度。

在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述第二内表面的至少一部分是基本上平坦的。

在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述第二内表面的至少一部分是弯曲的。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述第二内表面在从所述冠部分的所述纵向中间边缘移动至所述冠部分的所述第二边缘时渐缩地远离所述第二横轴。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述第二内表面具有紧邻所述纵向中间边缘的第一部分和从所述第一部分延伸至所述冠部分的所述第二边缘的第二部分，并且其中所述第一部分具有比所述第二部分大的曲率半径。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第一边缘相对于所述第一横轴间隔开第一距离，其中所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述第二边缘相对于所述第一横轴间隔开第二距离，并且其中所述第二距离大于所述第一距离。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述第一内表面的至少一部分是基本上平坦的。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述第一内表面成角度地远离所述第二横轴。在另一个示例性方面中，所述第一冠部分和所述第二冠部分中的每一者的所述第一内表面的至少一部分是弯曲的。

在另一个示例性方面中，所述多个冠部分包括绕所述冠的所述操作圆周间隔开的至少三个冠部分。

在另一个示例性方面中，所述多个冠部分包括绕所述冠的所述操作圆周间隔开的至少四个冠部分。

在另一个示例性方面中，所述多个冠部分包括三个冠部分，其中所述三个冠部分包括绕所述冠的所述操作圆周基本上等距隔开的第一冠部分、第二冠部分和第三冠部分。在另一个示例性方面中，所述钻头进一步包括导管，所述导管是穿过所述基底表面来界定并且被定位成与所述内部空间并且与所述狭槽的一部分连通。在另一个示例性方面中，所述钻头进一步包括加压钻井液源，所述加压钻井液源与所述导管流体连通，使得在钻井操作期间可以将所要量的钻井液递送至所述狭槽中。在另一个示例性方面中，所述钻头进一步包括在所述冠部分中的每一者内界定的多个孔，所述孔从所述冠部分中的每一者的所述切削面延伸至所述内部空间。在另一个示例性方面中，所述钻头进一步包括在所述冠部分中的每一者内界定的多个突出部，所述突出部相对于所述钻头的所述纵轴从所述冠部分中的每一者的所述切削面向外延伸。在另一个示例性方面中，所述冠部分中的每一者不包括在所述冠部分的所述外表面与所述内部空间之间径向延伸的水道。在另一个示例性方面中，所述冠部分的所述外表面分别界定朝所述纵轴向内径向延伸的多个沟道。

在另一个示例性方面中，所述冠部分中的每一者的所述至少一个内表面包括多个内表面。在另一个示例性方面中，所述冠部分中的每一者的所述至少一个内表面包括第一内表面、第二内表面和纵向中间边缘，其中所述第一内表面从所述冠部分的所述第一边缘延伸至所述冠部分的所述纵向中间边缘，其中所述第二内表面从所述冠部分的所述第二边缘延伸至所述纵向中间边缘。在另一个示例性方面中，所述冠部分中的每一者的所述第一内表面和所述第二内表面相对于彼此成所要角度来成角度地定向。在另一个示例性方面中，所述所要角度是约10度至约345度。

在另一个示例性方面中，所述冠部分的所述切削面相对于所述钻头的所述纵轴具有相应高度，其中所述冠部分的所述切削面的所述高度是基本上相等的。在另一个示例性方面中，所述基底表面与所述冠部分的所述切削面相对于所述纵轴间隔开第一轴向距离，其中所述第一轴向距离在相对于第一横轴移动跨越所述基底表面时发生变化，所述第一横轴垂直于所述钻头的所述纵轴，并且其中所述第一横轴将在所述第一冠部分与所述第二冠部分之间界定的第一狭槽部分基本上分成两半。

在另一个示例性方面中，所述第一轴向距离在相对于第二横轴移动跨越所述基底表面时发生变化，所述第二横轴垂直于所述纵轴，其中所述第二横轴将在所述第二冠部分与所述第三冠部分之间界定的第二狭槽部分基本上分成两半。

在另一个示例性方面中，所述第一轴向距离在相对于第三横轴移动跨越所述基底表面时发生变化，所述第三横轴垂直于所述纵轴，其中所述第三横轴将在所述第一冠部分与所述第三冠部分之间界定的第三狭槽部分基本上分成两半。

在另一个示例性方面中，所述第一轴向距离在相对于所述第一横轴和所述第二横轴移动跨越所述基底表面时发生变化。

在另一个示例性方面中，所述第一轴向距离在相对于所述第二横轴和所述第三横轴移动跨越所述基底表面时发生变化。

在另一个示例性方面中，所述第一轴向距离在相对于所述第一横轴和所述第三横轴移动跨越所述基底表面时发生变化。

在另一个示例性方面中，所述基底表面具有复合曲率。

在另一个示例性方面中，所述基底表面具有顶点，其中所述顶点相对于所述纵轴与所述钻头的所述中心间隔开。在另一个示例性方面中，所述顶点相对于横轴与所述钻头的所述中心间隔开，所述横轴垂直于所述纵轴，其中所述横轴将在一对连贯冠部分之间界定的狭槽部分基本上分成两半。在另一个示例性方面中，所述顶点紧邻界定所述狭槽部分的所述这对冠部分中的冠部分的所述至少一个内表面定位，所述狭槽部分被所述横轴基本上分成两半。

在另一个示例性方面中，所述基底表面从第一、第二和第三基底边缘朝所述钻头的所述中心向内径向延伸，其中所述第一基底边缘在所述第一冠部分的所述至少一个内表面与所述第二冠部分的所述至少一个内表面之间延伸，其中所述第二基底边缘在所述第二冠部分的所述至少一个内表面与所述第三冠部分的所述至少一个内表面之间延伸，并且其中所述第三基底边缘在所述第三冠部分的所述至少一个内表面与所述第一冠部分的所述至少一个内表面之间延伸。在另一个示例性方面中，所述第一基底边缘相对于所述纵轴从所述第一冠部分和所述第二冠部分的所述外表面径向凹入，其中所述第二基底边缘相对于所述纵轴从所述第二冠部分和所述第三冠部分的所述外表面径向凹入，并且其中所述第三基底边缘相对于所述纵轴从所述第一冠部分和所述第三冠部分的所述外表面径向凹入。

虽然在前文的说明书中公开了本发明的若干实施方案，但是本领域的技术人员应理解，在了解了在前文的说明书和相关联图式中呈现的教导之后，将能想到与本发明有关的、本发明的许多修改和其它实施方案。因此，应理解，本发明不限于上文公开的特定实施方案，并且许多修改和其它实施方案意欲包括在所附权利要求书的范围内。此外，虽然本文中以及在所附权利要求书中采用了特定术语，但是所述术语只是以一般性的和描述性的意义来使用，而不是用于限制所描述的发明或所附权利要求书。