具有用于减少钻头游动的选择性定制的保径区域的钻地工具以及利用该钻地工具的钻探方法与流程

文档序号:24829198发布日期:2021-04-27 16:32阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种用于移除钻孔中的地下地层材料的钻头,所述钻头包括:钻头体,所述钻头体包括纵向轴线;刀片,所述刀片沿着所述钻头体的面区域从所述纵向轴线径向向外延伸并且沿着所述钻头体的保径区域轴向延伸;保径特征,所述保径特征设置在所述刀片的所述保径区域中;和凹陷区域,所述凹陷区域在所述刀片的所述保径区域中在所述保径特征的下方轴向延伸;其中所述保径特征的最外表面径向延伸超过所述刀片在所述凹陷区域中的外表面,并且其中所述保径特征的所述最外表面和所述刀片在所述凹陷区域中的所述外表面中的至少一个相对于所述钻头的外径径向凹陷。2.根据权利要求1所述的钻头,其中所述保径特征的所述最外表面和所述刀片在所述凹陷区域中的所述外表面中的每一个相对于所述钻头的所述外径径向凹陷。3.根据权利要求1所述的钻头,其中所述保径特征的所述最外表面和所述刀片在所述凹陷区域中的所述外表面中的至少一个的径向距离在约0.005英寸(0.127mm)至约0.020英寸(0.508mm)的范围内。4.根据权利要求1所述的钻头,还包括安装在所述保径特征上的切削元件。5.根据权利要求4所述的钻头,其中所述切削元件以在约87度至约90度的范围内的后倾角安装。6.根据权利要求4所述的钻头,其中所述切削元件的径向最外表面与所述保径特征的径向最外表面共延。7.根据权利要求1所述的钻头,其中所述保径特征从所述刀片的旋转前边缘延伸到旋转后边缘,使得所述保径特征的宽度与所述刀片的宽度共延。8.根据权利要求7所述的钻头,其中当所述保径特征在所述刀片的旋转前边缘和旋转后边缘之间延伸时,所述保径特征的所述径向最外表面相对于所述纵向轴线的径向延伸是基本上恒定的。9.根据权利要求7所述的钻头,其中沿平行于所述钻头的所述纵向轴线的方向测量的所述保径特征的长度在所述刀片的所述旋转前边缘和所述旋转后边缘之间渐缩。10.根据权利要求1所述的钻头,其中所述保径特征的所述外表面相对于所述钻头的所述外径凹陷约0.010英寸(0.254mm)至约0.180英寸(4.572mm)的范围内的径向距离。11.一种包括可操作地联接到根据权利要求1所述的钻头的可导向井底钻具组合件的定向钻探系统。12.一种用于移除钻孔中的地下地层材料的钻头,所述钻头包括:钻头体,所述钻头体包括纵向轴线;刀片,所述刀片沿着工具本体的面区域从所述纵向轴线径向向外延伸并且沿着所述钻头体的保径区域轴向延伸;保径特征,所述保径特征设置在所述保径区域中的所述刀片上:第一凹陷区域,所述第一凹陷区域在所述保径特征的上方轴向延伸;和第二凹陷区域,所述第二凹陷区域在所述保径特征的下方轴向延伸;
其中所述保径特征的径向最外表面径向延伸超过所述刀片在所述第一凹陷区域和所述第二凹陷区域中的外表面。13.根据权利要求12所述的钻头,其中所述保径特征的所述最外表面、所述刀片在所述第一凹陷区域中的所述外表面以及所述刀片在所述第二凹陷区域中的所述外表面中的至少一个相对于所述钻头的外径径向凹陷。14.根据权利要求13所述的钻头,其中所述保径特征的所述最外表面、所述刀片在所述第一凹陷区域中的所述外表面以及所述刀片在所述第二凹陷区域中的所述外表面中的每一个相对于所述钻头的所述外径径向凹陷。15.根据权利要求12所述的钻头,还包括安装在其上的切削元件或耐磨插件。16.一种在地下地层中钻探钻孔的方法,所述方法包括:使钻头围绕其纵向轴线旋转;使地下地层与所述钻头的刀片的保径区域的至少一部分接合,所述保径区域包括:凹陷区域,所述凹陷区域包括所述刀片的径向外表面;和保径特征,所述保径特征的径向最外表面径向延伸超过所述刀片在至少一个凹陷区域中的所述径向外表面;以及增大所述钻头的倾斜角,使得随着倾斜角的增大,所述保径特征的所述径向最外表面和所述凹陷区域的所述径向外表面与所述地下地层连续地接合。17.根据权利要求16所述的方法,其中增大所述钻头的所述倾斜角包括增大沿基本上垂直于所述纵向轴线的方向施加在所述钻头上的侧向力,使得所述保径特征接合所述地下地层并且使得所述钻头表现出的侧切削最初最小且基本上恒定,并且随后随着侧向力的增大而以基本上线性的方式增大。18.根据权利要求17所述的方法,其中增大施加在所述钻头上的所述侧向力使得所述钻头表现出的侧切削最初最小且基本上恒定包括随着施加的侧向力的增大,保持所述保径特征的与所述地下地层接触的基本上恒定的表面积。19.根据权利要求17所述的方法,其中增大施加在所述钻头上的所述侧向力使得随着侧向力的增大,所述钻头表现出的侧切削为基本上线性的包括随着施加的侧向力的增大,增大所述保径区域的与所述地下地层接触的表面积。20.根据权利要求17所述的方法,还包括增大沿基本上垂直于所述纵向轴线的方向施加在所述钻头上的侧向力,使得在所述钻头表现出的侧切削以所述基本上线性的方式增大后,所述钻头表现出的侧切削随后最大且基本上恒定。
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