的脊示出为具有基本上呈长方形的截面，但是它们可以具有其他构型，诸如有角度的或椭圆形截面。机械锁60c还可以组合不同的截面形状。图3B示出机械锁60c的端视图。
[0033 ]图4A和图4B示出机械锁60d的侧视图和端视图，所述机械锁60d是图3中所示的锁的变体。
[0034]图5示出机械锁60e的端视图，所述机械锁60e包括位于PCD元件10的端部处和凹部40的端壁中的至少一个或一系列平行脊。机械锁60c帮助防止PCD元件在凹部40内旋转。因此，机械锁60c可能不与PCD元件40在工业装置50中旋转的一些实施方案相容。然而，机械锁60c仍然允许PCD元件旋转180度。尽管机械锁60c的脊示出为具有基本上呈长方形的截面，但是它们可以具有其他构型，诸如有角度的或椭圆形截面。另外地，尽管机械锁60c的脊示出为具有基本上均匀的宽度，但是在一些实施方案中，所述宽度可以变化。
[0035]在替代的实施方案中，位于PCD元件10端部处的脊可以既不平行也不同心，而是可以替代地具有另一个规则或不规则的图案。
[0036]如图6中所示，P⑶元件10可以定位成使得PCD元件10升高到工业装置50的外表面200的上方。在其他实施方案中，P⑶元件10可以由工业装置50的凹部40完全覆盖。在任一实施方案中，工业装置的一部分可以进一步用来将P⑶元件10机械地锁定到工业装置50中。
[0037]在一些实施方案中，P⑶元件10可以通过将铜焊材料80加热到足以允许此类旋转的温度来在凹部40中绕轴线210旋转。一些实施方案，诸如采用螺钉的那些实施方案，可能与旋转较不相容。具有本文所包括的本公开的益处的可旋转实施方案和可能发生旋转的情形对本领域技术人员将是显而易见的。
[0038]图7示出工业装置50的外表面200，所述工业装置50包括机械锁60c而不具有PCD元件10 ο
[0039]在一些实施方案中，工业装置可以是钻地钻头，诸如固定刀具钻头。图8示出在凹部40中包括PCD刀具10的固定刀具钻头300。固定刀具钻头300可以包括钻头主体310，所述钻头主体310具有从其延伸的多个刀片320。钻头主体310可以由钢、基质材料或其他合适的钻头主体材料形成。钻头主体310可以形成为具有期望的磨损性质和腐蚀性质。可以使用本公开的方法或使用其他方法将PCD元件安装在钻头上作为除刀具以外的元件提供此类性质。
[0040]刀片320可以包括刀具330，所述刀具330包括至少一个具有机械锁60的PCD刀具10。在特定实施方案中，在刀片320的对应位置处的一组刀具330可以各自是具有机械锁60的PCD刀具10。在另一个实施方案中，所有的量规刀具可以是具有机械锁60的PCD刀具10。在另一个实施方案中，所有的非量规刀具可以是具有机械锁60的PCD刀具10。在又一个实施方案中，所有的刀具330可以是具有机械锁60的PCD刀具10。
[0041 ]对于图8中所示的实施方案来说，固定刀具钻头300可以具有五(5)个刀片320。对于一些应用来说，设置在采用本公开教义的固定刀具钻头上的刀片的数目可以在四(4)个刀片与八(8)个刀片或更多个刀片之间变化。可以在相邻刀片320之间形成对应的废料槽340。可以选择刀片320和废料槽340的数目、大小和构型，以便优化钻井液、地层切削物和井下碎料从井眼的底部到关联的井表面的流动。
[0042]与钻头300关联的钻探动作可以在钻头主体310响应于关联钻柱(未明确示出)的旋转而相对于井眼的底部(未明确示出)进行旋转时发生。设置在关联刀片330上的至少一些刀具330可以接触井下地层(未明确示出)钻探的相邻部分。这些刀具330可以取向成使得PCD接触地层。关联的井眼的内径可以大体上由组合的外径或至少部分地由刀片330的相应量规部分350确定的量规直径限定。
[0043]钻头主体310可以由各种钢合金或具有期望强度、韧度和可机械加工性的其他材料形成。
[0044]尽管上文仅具体地地描述了本发明的示例性实施方案，但是应理解，在不背离本发明的精神和旨意范围的情况下，可以对这些实施例做出修改和变化。例如，PCD元件在其他工业装置上的适当放置和取向可以通过参考钻头实施例加以确定。
【主权项】
1.一种钻地钻头，其包括: 位于钻地钻头的凹部中的聚晶金刚石(PCD)刀具，所述PCD刀具和凹部包括对齐的机械锁，所述机械锁包括位于所述PCD刀具的端部处和所述凹部的端壁中的至少一个脊;以及 铜焊材料，其沿着所述PCD刀具与所述凹部之间的接口的至少一部分定位。2.如权利要求1所述的钻头，其中所述机械锁包括位于所述PCD元件的所述端部处和所述凹部的所述端壁中的一系列脊。3.如权利要求2所述的钻头，其中所述脊包括平行脊。4.如权利要求2所述的钻头，其中所述脊包括同心环。5.如权利要求1所述的钻头，其中所述铜焊材料基本上沿着全部的所述接口定位。6.如权利要求1所述的钻头，其中所述铜焊材料基本上沿着全部的所述机械锁定位。7.如权利要求1所述的钻头，其中所述机械锁在所述PCD刀具与所述凹部之间沿着所述PCD刀具与所述凹部之间的所述接口的至少一部分保持均匀间隙8.如权利要求1所述的钻头，其中所述铜焊材料包括与镍(Ni)、铜(Cu)或银(Ag)成合金的猛(Mn)、招(Al)、磷(P)、娃(Si)或锌(Zn)。9.如权利要求1所述的钻头，其中所述钻地钻头包括固定刀具钻头。10.—种钻地钻头，其包括: 位于钻地钻头的凹部中的聚晶金刚石(PCD)刀具，所述PCD刀具和所述凹部包括对齐的机械锁，所述机械锁包括沿着所述PCD刀具的侧边和在所述凹部的侧壁中定位的至少一个脊；以及 铜焊材料，其沿着所述PCD刀具与所述凹部之间的接口的至少一部分定位。11.如权利要求10所述的钻头，其中所述机械锁包括沿着所述PCD刀具的侧边和处于所述凹部的侧壁中的一系列脊。12.如权利要求1O所述的钻头，其中所述铜焊材料基本上沿着全部的所述接口定位。13.如权利要求1O所述的钻头，其中所述铜焊材料基本上沿着全部的所述机械锁定位。14.如权利要求10所述的钻头，其中所述机械锁在所述PCD刀具与所述凹部之间沿着所述PCD刀具与所述凹部之间的所述接口的至少一部分保持均匀间隙15.如权利要求10所述的钻头，其中所述铜焊材料包括与镍(Ni)、铜(Cu)或银(Ag)成合金的猛(Mn)、招(Al)、磷(P)、娃(Si)或锌(Zn)。16.如权利要求10所述的钻头，其中所述钻地钻头包括固定刀具钻头。17.—种钻地钻头，其包括: 位于钻地钻头的凹部中的聚晶金刚石(PCD)刀具，所述PCD刀具和所述凹部包括对齐的机械锁，所述机械锁包括所述凹部的至少一个上壁;以及 铜焊材料，其沿着所述PCD刀具与所述凹部之间的接口的至少一部分定位。18.如权利要求17所述的钻头，其中所述铜焊材料基本上沿着全部的所述接口定位。19.如权利要求17所述的钻头，其中所述铜焊材料基本上沿着全部的所述机械锁定位。20.如权利要求17所述的钻头，其中所述机械锁在所述PCD刀具与所述凹部之间沿着所述PCD刀具与所述凹部之间的所述接口的至少一部分保持均匀间隙21.如权利要求17所述的钻头，其中所述铜焊材料包括与镍(Ni)、铜(Cu)或银(Ag)成合金的猛(Mn)、招(Al)、磷(P)、娃(Si)或锌(Zn)。22.如权利要求17所述的钻头，其中所述钻地钻头包括固定刀具钻头。
【专利摘要】本公开涉及一种包括PCD元件的工业装置，所述PCD元件位于所述工业装置的凹部中。所述PCD元件和所述凹部可以包括对齐的机械锁。所述装置还可以包括沿着所述PCD元件与所述凹部之间的接口的至少一部分定位的铜焊材料。在更加特定的实施方案中，所述工业装置可以是钻地钻头，诸如固定刀具钻头，并且所述PCD元件可以是PCD刀具。在特定实施方案中，所述机械锁可以包括：位于所述PCD元件的端部处和所述凹部的端壁中的至少一个脊；沿着所述PCD元件的侧边和在所述凹部的侧壁中定位的至少一个脊；或所述凹部的至少一个上壁。
【IPC分类】E21B10/573, E21B10/46, B24D3/10
【公开号】CN105705723
【申请号】
【发明人】J·S·伯德, 陈世林
【申请人】哈里伯顿能源服务公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2013年9月30日