具有凸部的切割元件的制造
【專利摘要】一種用于形成切割嵌件的裝置可包含壓縮設(shè)備，壓縮設(shè)備具有帶孔的套管。套管可容納一個(gè)基本中空的罐體?？稍诠摅w內(nèi)放置固體顆粒，也可一并在罐體內(nèi)放置基體材料或其它沖頭。一種成形設(shè)備，鄰近內(nèi)部設(shè)置有固體顆粒的罐體的一端，可包含至少一個(gè)延伸進(jìn)入孔的突起。突起可適于使罐體變形，同時(shí)一并使多個(gè)固體顆粒形成一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)凹部和/或凸部的固體塊。一種方法可包括當(dāng)固體顆粒在罐體中時(shí)對(duì)其壓制，以形成具有一個(gè)或多個(gè)凹部或凸部的固體塊?？蓤?zhí)行HPHT工序，以將固體塊結(jié)合到基體材料。
【專利說(shuō)明】
具有凸部的切割元件的制造[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用[0002]本申請(qǐng)要求于2012年12月28日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)第61/746,758號(hào)、 于2013年12月23日提交的美國(guó)申請(qǐng)第14/138,271號(hào)、于2013年12月23日提交的美國(guó)申請(qǐng)第 14/138,208號(hào)，以及于2013年12月27日提交的美國(guó)申請(qǐng)第14/141,804號(hào)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi) 容通過(guò)參引方式納入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]在地下地層中進(jìn)行井眼鉆探(例如為了回收烴)時(shí)，在鉆柱的下端連接有鉆頭，鉆柱包含多個(gè)頭尾相連的鉆管段。通過(guò)在地面旋轉(zhuǎn)鉆柱和/或通過(guò)啟動(dòng)井下馬達(dá)或渦輪機(jī)，鉆頭被旋轉(zhuǎn)。隨著鉆柱施加到鉆頭的重力，旋轉(zhuǎn)的鉆頭與地層咬合，使鉆頭或通過(guò)磨削、壓裂動(dòng)作或通過(guò)剪切動(dòng)作，切入地下地層，從而形成井眼。
[0004]在鉆井操作中使用數(shù)種類型的鉆頭，并且可包含沖擊錘鉆頭、牙輪鉆頭、固定切割頭以及刮刀鉆頭。在使用沖擊錘鉆頭的鉆井操作中，鉆頭被安裝在鉆柱的下端，鉆柱來(lái)回軸向移動(dòng)鉆頭，以撞擊地層使其破碎、斷裂，并疏松地層物質(zhì)。為了促進(jìn)這種效果，可在鉆頭的面上布置多個(gè)嵌件或切割元件以撞擊地層使其破碎、斷裂，并疏松地層物質(zhì)。為了促進(jìn)有效的穿透，沖擊錘鉆頭被“旋轉(zhuǎn)換位”，以使切割元件接觸新地層以進(jìn)行每個(gè)隨后的撞擊。通過(guò)在鉆頭與地層的每個(gè)軸向撞擊之間少量旋轉(zhuǎn)沖擊錘鉆頭，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)換位。在此種操作中，穿透地層的機(jī)械設(shè)備是撞擊性質(zhì)的，而非剪切性質(zhì)的。撞擊和旋轉(zhuǎn)的沖擊錘鉆頭與地層咬合并進(jìn)而形成沿預(yù)定路徑朝向目標(biāo)地區(qū)的井眼。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本公開內(nèi)容的某些實(shí)施例，公開了一種用于形成切割嵌件的方法。示例性方法可包括:將固體顆粒和基體材料嵌入基本中空的罐體。所述基體材料可包括基座部和延伸部?？蓪⑺龌局锌盏墓摅w、基體材料以及所述固體顆粒嵌入套管的孔中，并且可將所述基本中空的罐體與具有至少一個(gè)突起的成形設(shè)備接合?？上蛩龌局锌盏墓摅w內(nèi)的所述基體材料施加力，所述力使所述基本中空的罐體變形，同時(shí)所述固體顆粒在所述基本中空的罐體內(nèi)。
[0006]在另一實(shí)施例中，根據(jù)本公開內(nèi)容的一些方面公開了一種用于形成切割嵌件的裝置。裝置可包含其中具有孔的套管。套管可被布置和設(shè)計(jì)為容納基本中空的罐體和基本中空的罐體內(nèi)的固體顆粒。成形設(shè)備可設(shè)置于孔的第一端部處，并可包含至少一個(gè)突起，突起延伸進(jìn)入孔。突起可以被布置和設(shè)計(jì)為，當(dāng)固體顆粒在罐體內(nèi)時(shí)，使罐體變形。在某些實(shí)施例中，突起可使罐體與基體材料變形，并在單次壓縮周期中在變形的基體材料上形成固體顆粒層。
[0007]在另一實(shí)施例中，一種用于形成切割嵌件的方法可包括在可變形的罐體內(nèi)嵌入金剛石顆粒?？稍诳勺冃喂摅w內(nèi)嵌入沖頭，使得金剛石顆粒位于沖頭和罐體的內(nèi)表面之間?？稍谝粔嚎s設(shè)備中完全或部分地嵌入沖頭、罐體和金剛石顆粒，且可施加壓力至沖頭，以使壓縮設(shè)備的突起使罐體和沖頭變形，使得沖頭的變形部分內(nèi)形成凹部，且多個(gè)金剛石顆粒形成基本上為固體的層。在某些實(shí)施例中，基本上為固體的層可被壓配到?jīng)_頭的變形部分。在某些附加實(shí)施例中，沖頭可為碳化物基體材料。
[0008]提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分是為了介紹一系列概念，這些概念在下面的詳細(xì)說(shuō)明中被進(jìn)一步描述。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，也不旨在用于幫助限制所要求保護(hù)的主題的范圍?！靖綀D說(shuō)明】
[0009]為了描述本公開內(nèi)容的各種特征和概念，某一主題的更具體的描述將通過(guò)引入具體實(shí)施例在附圖中示出。這些附圖描繪示例實(shí)施例，其針對(duì)部分實(shí)施例，而非每個(gè)可能的實(shí)施例。附圖不應(yīng)被認(rèn)為限制范圍。[〇〇1〇]圖1為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一種示例性沖擊錘鉆頭的側(cè)視圖。
[0011]圖2為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的包含多個(gè)切割元件的沖擊錘鉆頭的鉆頭面的仰視圖。
[0012]圖3為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的切割元件的透視圖。
[0013]圖4為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)附加的實(shí)施例的另一切割元件的透視圖。
[0014]圖5為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的與地層咬合之后的切割元件的側(cè)視圖。
[0015]圖6為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一種示例性的切割元件的側(cè)視圖。
[0016]圖7為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一種示例性的具有三個(gè)凸部的切割元件的透視圖。
[0017]圖8-1為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一種示例性的具有三個(gè)凸部的切割元件的透視圖。
[0018]圖8-2為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一種示例性的具有三個(gè)凸部的切割元件的透視圖。
[0019]圖9為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一種示例性的具有四個(gè)凸部的切割元件的透視圖。
[0020]圖10為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一種示例性的具有四個(gè)凸部的切割元件的透視圖。[0021 ]圖11-1和11-2分別為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一種不例性的切割元件的透視圖和橫截面圖。[〇〇22]圖12-1和12-2分別為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一種示例性的切割元件的透視圖和橫截面圖。
[0023]圖13為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一種示例性的切割元件的透視圖。[0〇24]圖14-1和14-2分別為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一種不例性的切割元件的透視圖和橫截面圖。[0〇25]圖15-1和15-2分別為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一種不例性的切割元件的透視圖和橫截面圖。[0〇26]圖16-1和16-2分別為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一種不例性的切割元件的透視圖和橫截面圖。
[0027]圖17描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的地下地層內(nèi)的一示例性的撞擊坑，其可由具有三個(gè)凸部的切割元件形成。
[0028]圖18描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的地下地層內(nèi)的一示例性的撞擊坑，其可由具有四個(gè)凸部的切割元件形成。
[0029]圖19-1描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有耦接到其上的多個(gè)切割元件的沖擊鉆頭的鉆頭面。
[0030]圖19-2描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有多道裂紋的地下地層， 裂紋由地層與圖19-1示出的鉆頭面接觸后形成。
[0031]圖20-1描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有耦接到其上的多個(gè)切割元件的沖擊鉆頭的鉆頭面。[〇〇32]圖20-2描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有多道裂紋的地下地層， 裂紋由地層與圖20-1示出的鉆頭面接觸三次后形成。[〇〇33]圖20-3描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有多道裂紋的另一地下地層，裂紋由地層與圖20-1示出的鉆頭面接觸三次后形成。
[0034]圖21和22示意性地描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有耦接到其上的多個(gè)切割元件的沖擊鉆頭的鉆頭面。[〇〇35]圖23示意性地描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有耦接到其上的多個(gè)切割元件的沖擊鉆頭的鉆頭面，在最鄰近的切割元件之間，示出了鄰近線。[〇〇36]圖24示意性地描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一個(gè)產(chǎn)生的點(diǎn)和最鄰近的切割元件之間的鄰近線。
[0037]圖25示意性地描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的沖擊鉆頭的示例性撞擊模式，沖擊鉆頭具有多個(gè)耦接到其鉆頭面上的切割元件。
[0038]圖26示意性地描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的沖擊鉆頭的另一個(gè)示例性模式，沖擊鉆頭具有多個(gè)耦接到其鉆頭面上的切割元件。
[0039]圖27為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于設(shè)計(jì)沖擊錘鉆頭的示例性方法的流程圖
[0040]圖28描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有耦接到其上的多個(gè)切割元件的鉆頭面。
[0041]圖29描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于形成成形的切割嵌件的示例性組件的局部橫截面視圖。[〇〇42]圖30描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于形成成形的切割嵌件的示例性壓制組件的透視圖。[〇〇43]圖31描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于形成成形的切割嵌件的壓制組件的橫截面圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0044]本文公開的實(shí)施例總體上涉及鉆頭。更具體地，本文公開的實(shí)施例可涉及用于沖擊錘鉆頭的切割嵌件。更具體地，本文公開的實(shí)施例可涉及具有多個(gè)凸部的可用于沖擊錘鉆頭中的切割嵌件，以及涉及用于制造具有多個(gè)凸部的切割嵌件的方法。
[0045]圖1描繪了示例性的沖擊錘鉆頭10的側(cè)視圖，其具有鉆頭面14,用于撞擊和破碎地層。圖2進(jìn)一步示出了鉆頭面14的一個(gè)示例，其描繪了沖擊錘鉆頭10的鉆頭面14具有多個(gè)耦接到其上的切割嵌件100?？蓪⑷魏螖?shù)量的切割嵌件100耦接到或以其它方式布置在鉆頭面 14上，且切割嵌件100可以任何多種方式、配置、模式等布置。此外，切割嵌件100本身可具有任何數(shù)量的不同形狀、形式、結(jié)構(gòu)或其它特性。
[0046]圖3示出了根據(jù)本文公開的一個(gè)實(shí)施例的切割嵌件的一個(gè)示例，其可與圖1和圖2 的沖擊錘鉆頭10—起使用，圖3提供了示例性的切割嵌件100的透視圖。切割嵌件100可包含基座部110,其耦接到延伸部120?？v向軸線L可延伸穿過(guò)基座部110和延伸部120的兩者或其中之一。如圖所示，基座部110在某些實(shí)施例中可以是圓柱形的。繼續(xù)參照?qǐng)D1-3,基座部110 可以耦接到鉆頭10的鉆頭面14。在某些實(shí)施例中，延伸部120可以與基座部110成一體并至少部分從其軸向偏移。[〇〇47]延伸部120在某些實(shí)施例中可包含至少兩個(gè)凸部122-1、122-2。凸部122-1、122-2可在鄰近縱向軸線L處彼此結(jié)合成一體，且可從其徑向向外延伸。切割嵌件100的凸部122-1、122-2可具有徑向長(zhǎng)度D(從縱向軸線L測(cè)量)和寬度W(由凸部122-1、122-2的相反的側(cè)壁 123測(cè)量得出，其在大致垂直于縱向軸線L的平面，或在與凸部122-1、122-2相切的平面上)。 凸部122-1、122-2的徑向長(zhǎng)度D可以小于或基本上等于基座部110、延伸部120,或切割嵌件 100的半徑。在某些實(shí)施例中，凸部122-1、122-2的徑向長(zhǎng)度D可以大于基座110的半徑。 [〇〇48]凸部122-1、122-2的寬度W可以從縱向軸線L沿徑向距離D向外移動(dòng)而增加、減少或保持基本相同。如圖3所示，寬度W可隨從縱向軸線L出發(fā)的徑向距離的增加而增加，使得寬度W可以在鄰近凸部122-1、122-2的外徑向邊緣處比鄰近縱向軸線L處更寬。在其它實(shí)施例中，最大的寬度W可位于縱向軸線L或鄰近縱向軸線L，或位于凸部122-1、122-2的位于縱向軸線L與凸部122-1、122-2的外徑向邊緣之間的徑向位置處。[〇〇49]在某些實(shí)施例中，凸部122-1、122-2可圍繞縱向軸線L以一個(gè)或多個(gè)角度互相周向偏移，其角度范圍可從約25°至約240°。例如，凸部122-1、122-2之間的周向偏移或角度，其范圍可從約30°、約45°、約60°或約75°，至約90°、約120°、約150°、約180°、約200°，或更大的角度。例如，相鄰?fù)共?22-1、122-2的中心線之間的角度可以為約50°至約90°之間、約70°至約110°之間、約100°至140°之間，或者在約160°至約200°之間。如圖所示，圖3中的凸部122-1、122-2相互周向偏移約180°。在其它的實(shí)施例中，凸部122-1、122-2之間的角度可以小于約25°或大于約240°。[〇〇5〇]相鄰?fù)共?22-1、122-2之間可布置空隙或凹部128-1、128-2。凹部128-1、128-2可在延伸部120周圍以及在凸部122-1、122-2的側(cè)面123之間繼續(xù)以角度WR延伸。在某些實(shí)施例中，角度Wr的范圍可以從約10°至約180°。更具體地，角度WR的范圍可從約15°、約25°、約 30°、約40°、約50°或約60°，至約75°、約90°、約120°、約150°，或更大角度。例如，角度WR可以在約20°至約40°之間、約40°至約60°、約60°至約80°之間、約80°至約100°之間、約100°至約 120°之間，或約120°至約140°之間。在其它實(shí)施例中，角度Wr可小于約30°或大于約150°。 [〇〇511延伸部120鄰近凹部128-1、128-2的外軸向表面的高度，在某些實(shí)施例中，可相對(duì)于基座部110而變化。如圖所示，延伸部120鄰近凹部128-1、128-2的外軸向表面的高度可以隨著徑向向內(nèi)而增加。換言之，高度在鄰近切割嵌件100的縱向軸線L處可以大于鄰近外徑向邊緣處的高度。[〇〇52] 凸部122-1、122-2可軸向地延伸遠(yuǎn)離基座部110。凸部122-1、122-2的外軸向表面 127(在圖3示出的方位上也可為上表面)因此可以以距離/高度Rr偏離延伸部120鄰近凹部 128-1、128-2的外軸向表面。凸部122-1、122-2的外軸向表面127的高度Rr，可以沿凸部122-1、122-2的徑向長(zhǎng)度D和/或?qū)挾萕，相對(duì)于基座部110增加、減少，或保持基本恒定。在某些實(shí)施例中，外軸向表面127的高度，以及隨之的凸部122-1、122-2的厚度，可以隨著從縱向軸線 L沿徑向距離D的至少一部分向外而大致恒定。在某些實(shí)施例中，外軸向表面127和/或凹部 128-1、128-2內(nèi)的延伸部的外軸向表面可以凸出或凹入地彎曲，而在其它實(shí)施例中，延伸部 120鄰近凹部128-1、128-2的外軸向表面可以包括基座部110的表面。在某些實(shí)施例中，如圖 3中所示，凸部122-1、122-2的外軸向表面127的高度Rr可以在鄰近凸部122-1、122-2的外徑向邊緣處逐漸減小，但高度Rr也可以按照任何數(shù)量的方式沿凸部122-1、122-2的徑向距離D 而改變。[〇〇53] 例如，在另一實(shí)施例中，凸部122-1、122_2的外軸向表面127的高度Rr可隨著沿徑向距離D朝向縱向軸線L向內(nèi)而增加。換言之，凸部122-1、122-2的外軸向表面127的高度，在鄰近切割嵌件100的縱向軸線L處可大于鄰近延伸部120的外徑向邊緣處的高度。因此，凸部 122-1、122-2鄰近縱向軸線L的外軸向表面127上可形成冠部124。凸部122-1、122-2鄰近縱向軸線(例如，在冠部124)的外軸向表面127與凸部122-1、122-2鄰近外徑向邊緣的外軸向表面127之間的軸向距離的范圍在某些實(shí)施例中可從約0 ? 25mm至約12mm。例如，這種軸向距離的范圍可從約0.5mm、約1mm、約2mm、約3mm或約4mm，至約5mm、約6mm、約8mm、約10mm，或更長(zhǎng)。例如，軸向距離可在約0.5mm和至約2mm之間、約1mm至約3mm之間、約2mm至約4mm之間，或約3mm至約8mm之間。在其它實(shí)施例中，軸向距離可以小于約0.25mm或大于約12mm。
[0054]如本文中所使用的，“冠部”用來(lái)指延伸部的具有最遠(yuǎn)離基座部的外軸向表面的凸部(例如，凸部122-1、122-2)的一個(gè)或多個(gè)部分(S卩，頂端或頂點(diǎn))。冠部(例如，冠部124)可作為切割嵌件100的切割部或接觸部。在圖3中，基座部110和冠部124之間的距離由Re表示， 其還可以表示延伸部120和/或凸部122-1、122-2的最大厚度或高度。[〇〇55]凸部122-1、122-2的外軸向表面127的高度可以沿寬度W的至少一部分基本恒定， 而外軸向表面127和側(cè)面123之間的接合部或相交部125可以是倒角的、斜面的，或斜坡的。 在某些實(shí)施例中，對(duì)稱平面S可以延伸穿過(guò)每個(gè)凸部122-1、122-2,使得特定凸部的側(cè)表面 123可以是彼此的鏡像。然而在另一個(gè)實(shí)施例中，凸部122-1、122-2可以不是對(duì)稱的。
[0056]圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)示例性的切割嵌件200的透視圖。切割嵌件200具有基座部210和從基座部210軸向延伸的延伸部220。延伸部220可以包含兩個(gè)凸部222-1、222-2,它們可相交在縱向軸線L或鄰近縱向軸線L相交。凸部222-l、222-2可大致類似于上文描述的參照?qǐng)D3的凸部122-l、122-2;然而，圖4中的凸部222-l、222-2的寬度W可以隨著從縱向軸線L沿徑向距離D徑向向外而降低。在某些實(shí)施例中，凸部222-1、 222-2可以在它們的最寬點(diǎn)具有寬度W，其小于約10mm、小于約7mm、小于約5mm、小于約4mm、 小于約3mm、小于約2mm、小于約1mm、小于約0 ? 5mm，或小于約0? 25mm(例如，在圖4中鄰近縱向軸線L)。當(dāng)凸部222-1、222-2的寬度W相對(duì)較小時(shí)，可以減少凸部222-1、222-2接觸地層的表面區(qū)域，從而當(dāng)連同沖擊錘鉆頭使用切割嵌件200時(shí)，集中了撞擊力。
[0057]如圖所示，凸部222-1、222-2的高度Rr可沿徑向距離D而逐漸變化。例如，凸部222-1、222-2的高度Rr可隨著從縱向軸線L沿徑向距離D向外而增加。然而，在其它實(shí)施例中，凸部222-1、222_2的高度Rr可隨著從縱向軸線L沿徑向距離D向外而逐漸減小。在另外的其它實(shí)施例中，凸部222-1、222_2的高度Rr可隨著從縱向軸線L沿徑向距離D向外而先增加而后減小(或反之亦然)。進(jìn)一步的，可以相對(duì)于凸部222-1、222-2的寬度1設(shè)計(jì)凸部222-1、222-2 的高度Rr。在至少一個(gè)實(shí)施例中，凸部222-1、222-2的高度Rr和凸部222-1、222-2的寬度W之間的比率可以小于約5:1、小于約3:1、小于約2.5:1、小于約2:1、小于約1.5:1、小于約1:1， 或小于約0.5:1。[〇〇58]圖5為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于接觸地下地層350的示例性的切割嵌件300的切割輪廓305的側(cè)視圖。地層350中的切割深度330在某些實(shí)施例中可大致對(duì)應(yīng)于凸部322的高度Rr。在某些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)凸部322的高度Rr的范圍可從約 0 ? 25謹(jǐn)、約0 ? 5謹(jǐn)、約0 ? 75謹(jǐn)或約1 ? 0mm，至約1 ? 25謹(jǐn)、約1 ? 5mm、約2 ? (torn、約3 ? 0mm，或更高。例如，凸部322的高度Rr可以在約0 ? 25mm至約0 ? 75mm之間、約0 ? 5mm至約1 ? 0mm之間、或約 0 ? 75mm到約1 ? 5mm之間。在其它實(shí)施例中，凸部322的高度Rr可以小于約0 ? 25mm或大于約 3mm 〇[〇〇59]切割嵌件300的切割深度330可以指鉆頭撞擊地層350后測(cè)量的，鉆頭(參見圖1的鉆頭10)每次錘擊或打擊所撞擊或移除的地層350內(nèi)的深度。在某些實(shí)施例中，切割深度330 可以小于凸部322的高度Rr。在至少一個(gè)實(shí)施例中，凸部322的高度Rr可以是切割深度330的約兩倍。切割深度330的值的范圍的依據(jù)可以是，例如，被鉆地層350以及被鉆頭施加的撞擊力。在某些環(huán)境中，在鉆頭的單次打擊后，切割嵌件300可以產(chǎn)生范圍從約0.05mm、約0.1mm、 約0.25mm或約0.5mm，至約0.75mm、約1_、約1.5mm、約2mm，或更深的切割深度330。例如，切割深度330可以在約0.05mm至約0 ? 5mm之間、在約0.05mm至約0 ? 25mm之間，或者在約0 ? 1mm至約0.75mm之間。切割深度330在某些實(shí)施例中也可小于約0.05mm或大于約2mm。
[0060]圖6示出了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的切割嵌件400的切割輪廓405。如圖所示，切割輪廓405可以具有切割嵌件400的橫截面形狀，其不包括至少一些切割表面的幾何形狀。因此，切割輪廓405的形狀可以不包括在延伸部420中凸部之間形成的凹部。[0061 ]如圖6所示，切割嵌件400可包含基座部410和延伸部420。延伸部420的外表面可具有圓頂或部分球形的形狀;然而，在其它實(shí)施例中，延伸部420的外表面也可具有錐形、截頭圓錐形或其它形狀，或上述形狀的某種組合。在所示例的實(shí)施例中，延伸部420可具有至少兩個(gè)凹部428-1、428-2,且延伸部420鄰近凹部428-1、428-2的外軸向表面可以以距離/高度 Rr偏尚相鄰的凸部的外表面。凹部428-1、428-2的輪廓在圖6中使用虛線不出，以表不凹部 428-1、428-2的底座或外表面。[〇〇62] 從基座部410到冠部424的高度Re可相對(duì)基座部的半徑Rc限定。高度Re與基座部的半徑R。的比率可以小于或等于約1:1、約0.9:1、約0.8:1、約0.7:1、約0.6:1，或約0.5:1。例如，高度Re與基座部的半徑R。的比率可為約0.5:1至約1:1之間，約0.6:1至約0.9:1之間，或約0.7:1至約0.8:1之間。在其它實(shí)施例中，高度Re與基座部的半徑R。的比率可大于約1:1或小于約0.5:1。[〇〇63]圖7是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性的切割嵌件500的透視圖，切割嵌件具有三個(gè)凸部522-1、522-2、522-3。如圖所示，凸部522-1、522-2、522-3可圍繞縱向軸線1相互周向偏移開約120° ;然而，這僅僅是示例性的，在其它實(shí)施例中，凸部522-1、522-2、522-3可以以不同的角度間隔周向偏移。凸部522-1、522-2、522-3可在縱向軸線1處或接近縱向軸線1處相交，其在某些實(shí)施例中也可包括冠部524。可選地，冠部524相比延伸部520的剩余部分的彎曲部分，可以相對(duì)地平坦些。例如，冠部524可形成約垂直于縱向軸線L的一平面。然而，在其它實(shí)施例中，冠部524相對(duì)于縱向軸線L和/或基座部510可以具有凹入、凸出、傾斜，或其它類型的表面。[〇〇64]凸部522-1、522-2、522-3每個(gè)可包含兩個(gè)相反的側(cè)表面523,以及外軸向表面527。 每個(gè)側(cè)表面523可在一接合部，例如交叉部525處，與外軸向表面527接合或相交。側(cè)表面 523,可選地，彼此鏡像，使得對(duì)稱平面S可沿凸部522-1、522-2、522-3的每一個(gè)的徑向距離0 從冠部524向延伸部520的外徑向邊緣延伸。[〇〇65] 凸部522-1、522-2、522-3的每個(gè)相鄰的凸部組之間可形成凹部528。延伸部520可具有鄰近凹部528且可能暴露于其中的外軸向表面529。外軸向表面529和凹部528可由相鄰?fù)共?22-1、522-2、522-3的側(cè)表面523限界。側(cè)表面523可與外軸向表面529以某角度相交。 側(cè)表面523可基本上垂直于外軸向表面529,但在其它實(shí)施例中，側(cè)表面523也可以小于約 90°或大于約90°的角度與外軸向表面529相交。關(guān)于側(cè)表面523與凸部522-1、522-2、522-3 的外軸向表面527之間的相交，交叉角度的測(cè)量可以不考慮任何彎曲的、斜面的，或其它的過(guò)渡表面。
[0066]外軸向表面527從最高到最低位置(例如圖7中從冠部524到鄰近延伸部520的外徑向邊緣的位置)的軸向高度差在一些實(shí)施例中可在一定范圍內(nèi)變化，范圍從約0.5mm、約 1mm、約2mm、約3mm或約4mm，至約5mm、約6mm、約8mm、約10mm，或更多。例如，軸向高度差可在約0.5mm至約2mm之間、約1 mm至約3mm之間、約2mm至約4mm之間，或約3mm至約8mm之間。在其它實(shí)施例中，軸向高度差可小于約〇.5mm或大于約10mm。
[0067]圖8-1是根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)示例性的切割嵌件600的透視圖，其具有三個(gè)凸部622-1、622-2、622-3。如圖所示，凸部622-1、622-2、622-3可相互周向偏移(例如圍繞縱向軸線L以約120°的角度)。雖然在圖7中凸部522-1、522-2、522-3的每一個(gè)都示出為沿其徑向長(zhǎng)度D具有大致恒定的寬度W，但在圖8-1中凸部622-1、622-2、622-3的寬度W可隨著從縱向軸線L沿徑向距離D向外而可改變。更特別地，凸部622-1、622-2、622-3的寬度1可隨著從縱向軸線L沿徑向距離D向外而減小。[0〇68] 此外，每個(gè)凸部622-1、622_2、622_3可具有兩個(gè)相反的側(cè)表面623和一個(gè)外軸向表面627,每個(gè)側(cè)表面623在相交處625與外軸向表面627相交。側(cè)表面623可彼此鏡像，使得對(duì)稱平面S可沿每個(gè)凸部622-1、622-2、622-3的徑向距離0，從縱向軸線1向延伸部620的外徑向邊緣延伸。此外，每個(gè)凸部622-1、622-2、622-3可延伸一個(gè)高度你，其是從基座部610(或基座部610的外徑向表面)至凸部622-1、622-2、622-3的外軸向表面627的距離。高度1^可沿徑向距離D和/或沿凸部622-1、622-2、622-3的寬度1變化。[〇〇69]凸部622-1、622-2、622-3的外軸向表面627在冠部624(例如鄰近縱向軸線1)與最小高度(例如鄰近延伸部630的外徑向邊緣)之間的標(biāo)高變化的范圍可以從約0.5_、約1_、 約2mm、約3mm或約4mm，至約5mm、約6mm、約8mm、約10mm，或更多。例如，高度或標(biāo)高距離的變化可為約0.5mm至約2mm之間、約1mm至約3mm之間、約2mm至約4mm之間，或約3mm至約8mm之間。
[0070]如圖8-1進(jìn)一步所示，凸部622-1、622-2、622-3的側(cè)表面623在從基座部610軸向偏離的位置可過(guò)渡為延伸部620。在此實(shí)施例或其它實(shí)施例中，凸部622-1、622-2、622-3的側(cè)表面623在與基座部610軸向?qū)R的位置可過(guò)渡為延伸部620。例如，圖7示出了凸部522-1、 522-2、522-3的側(cè)表面523過(guò)渡到基座部510。[〇〇71]圖8-2為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)示例性的切割嵌件650的透視圖，切割嵌件其具有三個(gè)凸部672-1、672-2、672-3。每個(gè)凸部672-1、672-2、672-33可圍繞切割嵌件650的圓周的一部分延伸。凸部672-1、672-2、672-33可各自從切割嵌件650的圓周延伸約1〇°、約20°、約30°、約45°或約60°，至約90°、約120°、約150°、約180°、約210°，或更大角度。例如，凸部672-1、672-2、672-33中的一個(gè)或多個(gè)可各自以約10°至約30°之間、約 30°至約60°之間、約60°至約90°之間、約90°至約120°之間、約120°至約150°之間、約150°至約180°之間，或約180°至約210°之間的角度圍繞切割嵌件650的圓周延伸。[〇〇72]一個(gè)或多個(gè)凸部(例如凸部672-3)可比另一凸部(例如凸部672-1、672-2)圍繞切割嵌件650延伸得更長(zhǎng)或更短的圓周部分。如圖所示，第一和第二凸部672-1和672-2可示例性地圍繞切割嵌件650的周長(zhǎng)延伸約10°至約45°之間，而第三凸部672-3可圍繞切割嵌件 650的周長(zhǎng)延伸約180°至約210°之間。具有本領(lǐng)域普通技術(shù)的人員根據(jù)本公開內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解，切割嵌件650可以包含任意數(shù)量的凸部，范圍可從較少的數(shù)量:約1個(gè)、約2個(gè)，或約3個(gè)， 至較多的數(shù)量:約4個(gè)、約6個(gè)、約8個(gè)、約10個(gè)，或約15個(gè)，并且任何一個(gè)或多個(gè)凸部可相對(duì)于其它凸部圍繞切割嵌件650周長(zhǎng)的更大或更小的一部分延伸。此外，當(dāng)凸部672-1、672-2、 672-33可具有不同的寬度，從每個(gè)凸部672-1、672-2、672-3的中心軸線測(cè)量的凸部672-1、 672-2、672-3之間的周向偏移可任選地變化。
[0073]圖9為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性的切割嵌件700的透視圖，切割嵌件其具有四個(gè)凸部722-1、722-2、722-3、722-4,圖10為根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)示例性的切割嵌件800的透視圖，切割嵌件其具有四個(gè)凸部822-1、822-2、 822-3、822-4。切割嵌件700的凸部722-1、722-2、722-3、722-4,以及切割嵌件800的凸部 822-1、822-2、822-3、822-4，可選地，可相交以形成基本上平坦的冠部724、824。換言之，冠部724、824的表面可以是大致平坦的，且可選地基本上垂直于縱向軸線L。冠部724,824可過(guò)渡到相應(yīng)凸部 722-1、722-2、722-3、722-4、822-1、822-2、822-3、822-4 的外軸向表面。然而， 依照其它實(shí)施例，冠部724、824可以具有相對(duì)于切割嵌件700、800的基座部710、810的凹形或凸形表面，或可位于相應(yīng)的凸部722-1、722-2、722-3、722-4、822-1、822-2、822-3、822-4 的相交點(diǎn)以外的位置(例如，沿著一個(gè)或多個(gè)凸部的長(zhǎng)度D)。[〇〇74]切割嵌件700上的凸部722-1、722-2、722-3、722-4的寬度從縱向軸線145向向外可以是基本上相同的。切割嵌件800上的凸部822-1、822-2、822-3、822-4的寬度可從縱向軸線 L徑向向外而減小。在其它實(shí)施例中，切割嵌件的凸部的寬度可徑向向外而增加以及/或從縱向軸線徑向向外而增大隨后減小(或者反之亦然)。如圖9中進(jìn)一步示出的，凸部722-1、 722-2、722-3、722-4的側(cè)表面可在與基座部710軸向?qū)R的位置過(guò)渡到延伸部720。然而，在圖10中，凸部822-1、822-2、822-3、822-4的側(cè)表面可在與基座部810軸向偏移的位置過(guò)渡到延伸部820。因而，與凸部822-1、822-2、822-3、822-4相對(duì)于延伸部820的過(guò)渡相比，凸部 722-1、722-2、722-3、722-4從延伸部720的過(guò)渡被示出為相對(duì)更突然。
[0075]圖11-1、11_2分別描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性的具有切割輪廓905的切割嵌件900的透視圖和剖視圖。切割嵌件900可具有基座部910及延伸部920,延伸部從基座部910沿縱向軸線L延伸一段距離Re。延伸部920也可包含多個(gè)凸部922-1、922-2、922-3、 922-4,它們相交于冠部924。如圖11-1和11-2所示，切割嵌件900的冠部924可具有相對(duì)于基座部910凸出的外軸向表面。[〇〇76] 在所示的實(shí)施例中，凸部922-1、922-2、922-3、922-4的外軸向表面或頂表面，可隨著從縱向軸線L徑向向外而大致從冠部924朝向基座部910向下延伸。在某些實(shí)施例中，冠部 924的輪廓可形成低型輪廓或鈍的圓頂。通過(guò)配置使切割嵌件900的延伸部920具有相對(duì)較低的距離/高度Re和形成中心尖端的冠部924,切割嵌件900可以以似乎同時(shí)具有鈍的輪廓和鋒利的輪廓而使用。例如，冠部924的低型的橫截面區(qū)域可作為尖端穿透地層，而不引起扭矩問(wèn)題，同時(shí)凸部922-1、922-2、922-3、922-4的其余部分的鈍的特性可以減少被用于移除地層部分的力。
[0077]如本文中所使用的，尖銳的輪廓可被用來(lái)指具有小于基座部910半徑的曲率半徑的切割嵌件的冠部或其它部分，鈍的輪廓可指一個(gè)部分，其具有大于或等于基座部910半徑的值的曲率半徑。在其它實(shí)施例中，如圖3所示，切割嵌件100可具有切割輪廓，其包括鈍的輪廓。在其它實(shí)施例中，如圖14-2所示(在下文中將描述)，一種切割嵌件1400可具有包括尖銳輪廓的切割輪廓。在另外的其它實(shí)施例中，諸如圖12-2和13所示(在下文中將描述)，切割嵌件可具有包括鈍的輪廓和/或尖銳的輪廓的組合的切割輪廓。進(jìn)一步的，在某些實(shí)施例中，尖銳的輪廓可包括小于基座部半徑約80%、約70%、約60%、約50%、約40%，或約30% 的曲率半徑。此外，在某些實(shí)施例中，鈍的輪廓可以具有大于基座部半徑約110%、約120 %、 約130%，或約140%的曲率半徑。
[0078]圖12-1和12-2分別描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一示例性的切割元件1200 的透視圖和截面圖。切割元件1200可具有基座部1210、延伸部1220(其沿著或平行于切割元件1200的縱向軸線L從基座部1210延伸一段距離Re)，以及至少一個(gè)凹部1260(其在延伸部 1220的外表面內(nèi)形成)。如圖所示，凹部1260可由兩個(gè)表面1223-1、1223-2相交于角度S形成。凹部可由延伸部1220的冠部1224和剩余部1222形成，可具有基本上為圓形的形狀，并且可圍繞冠部1224周向延伸。因此，與本文其它某些實(shí)施例示出的凹部沿徑向向外方向被顯著延伸相反，圖12-1和12-2所示的凹部1260可主要周向延伸，且可作為冠部1224與圍繞切割元件1200的圓周延伸的凸部(即剩余部1222)之間的環(huán)形凹部存在。凹部1260可具有高度 Rr，其由從凹部1260的最低部分(例如在兩個(gè)表面1223-1，1223-2的相交處)至延伸部1220 的剩余部1222的頂部測(cè)量得出。進(jìn)一步的，如圖12-1和12-2所示，延伸部1220可具有大于基座部1210半徑的外半徑。在某些實(shí)施例中，切割元件1200可具有蘑菇狀的形狀。[〇〇79]如圖12-2所示，切割元件1200的切割輪廓1205可具有鈍的輪廓的組合，包括帶有被凹部1260環(huán)繞的半圓形中心(由冠部1224形成)的基本球形的形狀。此種切割輪廓1205可引起由嵌件打擊形成的從相鄰坑擴(kuò)散的兩道裂紋間的連通。在其它實(shí)施例中，切割輪廓可由多個(gè)尖銳的輪廓形成，或由尖銳和鈍的輪廓組合形成。
[0080]圖13描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)示例性的切割元件1300的透視圖。切割元件1300可具有基座部1310、延伸部1320(其沿切割元件1300的縱向軸線L從基座部1310 延伸一段距離Re)，以及至少一個(gè)凹部1360(其在延伸部1320的外表面內(nèi)形成)。凹部1360可由兩個(gè)表面1323-1、1323-2相交成一角度形成，并且可圍繞冠部1324,在冠部1324和延伸部1320的剩余部分之間延伸。如圖所示，延伸部1320的剩余部分可以是凸部1322,并且在某些實(shí)施例中，凹部1360和/或凸部1322可以具有大致圓形的形狀。[〇〇811與本文實(shí)施例描述(參見如圖9)的凸部從冠部1324至基座部1310延伸一個(gè)徑向距離不同，凸部1322可圍繞冠部1324周向延伸，在凸部1322和冠部1324之間形成凹部1360。凹部1360可具有高度Rr，其由凹部1360的最低處(例如在兩個(gè)表面1323-1、1323-2之間的相交點(diǎn)處)至凸部1322的最上部分測(cè)量得出。進(jìn)一步的，圖13中示出的切割元件1300可具有鈍的和尖銳的輪廓的組合，包括鈍邊緣切割輪廓和尖銳的、圓錐形的，或截頭圓錐體的中心輪廓。特別地，冠部1324可具有尖銳的或基本呈圓錐形的或截頭圓錐形的切割輪廓，其中邊緣被截?cái)嘁孕纬蓭в袌A錐形的嵌入元件和鈍的楔形元件的切割元件1300。此種切割輪廓可使用粉碎的第一破裂模式和碎裂的第二削切模式接觸并切割地層。
[0082]根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例，切割元件可具有各種形狀、配置或方位的，在切割元件的延伸部或切割部?jī)?nèi)形成的凹部。某些凹部可以包括槽型凹部，凹部的形狀類似于槽(因此可以被稱為“槽”)，其可包括U形、V形，或其它形狀的通道，通道沿著路徑延伸并限定出直線的、錐形的，或淚滴形的幾何形狀。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)本公開內(nèi)容的其它實(shí)施例的凹部，可以具有其它形狀和幾何結(jié)構(gòu)，因此，術(shù)語(yǔ)“凹部”可能用來(lái)泛指凹的形狀和幾何結(jié)構(gòu)， 包括槽形。根據(jù)某些實(shí)施例，凹部可具有不同的幾何結(jié)構(gòu)，并且每個(gè)凹部可具有至少兩個(gè)相交的表面(例如帶有底面的側(cè)面或另一側(cè)面)。在某些實(shí)施例中，至少兩個(gè)表面可相交成一角度;然而，在其它實(shí)施例中，兩個(gè)表面可形成連續(xù)的曲線。[〇〇83]圖14-1和14-2分別描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)示例性的切割元件 1400的透視圖和截面圖。切割元件1400可具有基座部1410、從基座部1410延伸一段距離Re 的延伸部1420以及在延伸部1420內(nèi)形成的多個(gè)凹部1460。在某些實(shí)施例中，基座部1410可沿縱向軸線L或平行于縱向軸線L延伸。槽1460可從冠部1424或切割端部向切割元件1400的外半徑/周邊徑向延伸，并且縱向朝向基座部1410延伸。槽1460可具有凹部高度Rr，其從槽 1460的底部至周圍的延伸部1420的頂表面或外表面測(cè)量得出。凹部高度Rr可保持大致不變，或者可沿槽1460的長(zhǎng)度變化。進(jìn)一步的，如圖所示，槽1460可具有寬度WR，其沿每個(gè)槽 1460的徑向距離逐漸減小，導(dǎo)致在每個(gè)凹部的任一側(cè)上形成多個(gè)凸部1422,其寬度W沿朝向基座部1410和切割元件1400的外半徑或周邊的延伸方向上增加。在其它實(shí)施例中，槽的寬度可在徑向向外的方向上減小，槽可具有大致恒定的寬度，或具有寬度增大或減小的變化的段。[〇〇84] 進(jìn)一步的，如圖14-2所示，切割元件1400的切割輪廓1405可包含括尖銳的輪廓。圓錐形切割輪廓由于尖銳的幾何結(jié)構(gòu)可帶來(lái)高的穿透速率，但也可能面臨高扭矩的問(wèn)題。通過(guò)在切割元件1400的切割部中形成槽形凹部1460,槽1460可減輕高扭矩的問(wèn)題，并且還可高效地去除切碎地層后的破碎物質(zhì)。尖銳的、圓錐形的、截頭圓錐形的輪廓可包含其上具有曲率的冠部1424。在某些實(shí)施例中，曲率半徑可在約0.5mm至約5mm之間。例如，在某些實(shí)施例中，曲率半徑的范圍可為約1.3mm至約3.2mm。在某些實(shí)施例中，曲率可以包括可變曲率半徑、拋物線部分、雙曲線部分、懸鏈線部分、圓部分、橢圓形部分、參數(shù)樣條，或上述的某種組合。進(jìn)一步的，如圖14-2所示，尖銳的、圓錐形的，或截頭圓錐形的輪廓可包括錐角a，其可基于具體將要被鉆孔的地層來(lái)選擇。在一特殊實(shí)施例中，錐角a的范圍可以是從低到約30°、約 45°、約60°或約75°，至高到約90°、約105°、約120°、約135°或更高。
[0085]圖15-1和15-2分別描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性的切割元件1500的截面圖和透視圖。切割元件1500可具有基座部1510、延伸部1520以及多個(gè)凹部1560。延伸部 1520可從基座部1510縱向延伸一段距離Re，同時(shí)凹部1560可從冠部1524朝向(可選地，完全朝向)切割元件1500或延伸部1520的外半徑/周邊延伸一徑向距離。每個(gè)凹部1560可具有一個(gè)或多個(gè)表面。在所示的實(shí)施例中，例如，每個(gè)凹部1560可各包含與至少兩個(gè)側(cè)表面1523相交的底部表面1569。每個(gè)側(cè)表面1523可以一定角度與底部表面1529相交。此角度可以是相同的，也可以是不同的。如圖所示，延伸部1520內(nèi)可形成三個(gè)凹部1560。然而，其它實(shí)施例可包括在切割元件1500的延伸部1520內(nèi)形成的多于或少于三個(gè)凹部1560,以及任選的，凹部從冠部1524朝向切割元件1500的外半徑徑向延伸。進(jìn)一步的，切割元件1500的延伸部1520 內(nèi)可形成其它幾何結(jié)構(gòu)的凹部1560,其從冠部524徑向延伸至切割元件1500的外半徑。
[0086]圖16-1和16-2分別描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)示例性的切割元件 1600的截面圖和透視圖。切割元件1600可具有基座部1610、從基座部1610縱向延伸一段距離Re的延伸部1620以及多個(gè)凹部1660。凹部1660可從冠部1624朝向切割元件1600的外半徑延伸一徑向距離。[〇〇87] 每個(gè)凹部1660可具有底面1669以及至少兩個(gè)與底面1669相交的側(cè)表面1623。在所示的實(shí)施例中，每個(gè)側(cè)表面1623可以一角度與底部表面1669相交。每個(gè)凹部1660可具有基本上恒定的寬度;然而，所示實(shí)施例描繪的凹部1660,其在徑向向外的方向上延伸時(shí)可沿其長(zhǎng)度改變。寬度可由橫跨兩相對(duì)側(cè)表面1623之間的底面1669測(cè)量得出。例如，如圖所示，凹部1660可具有谷粒的形狀，并且每個(gè)凹部的寬度通常在徑向向外的方向上增加。然而，根據(jù)其它實(shí)施例，凹部1560的寬度可以在徑向向外的方向上減小，基本上沿徑向向外的方向不變，或隨著徑向向外具有增加、減少或恒定的寬度組合。[〇〇88] 進(jìn)一步的，圖15-1和16-1所示的切割元件可具有帶有延伸的冠部1524、1624的圓錐形切割輪廓1505、1605。更特別的，冠部1524、1624可相對(duì)于各自的基座部1510、1610具有凸出的外表面，使得外表面可形成角度0。當(dāng)冠部1524、1624的外表面是對(duì)稱的，外表面和縱向軸線之間的角度可以是￠/2，并且可以小于約45°。此種切割輪廓1505、1605可提供鋒利的前端或尖端(由凸形的冠部形成)，而三個(gè)或更多個(gè)槽可為滑動(dòng)粉碎的巖石提供剪切平面。 另外，冠部1524、1624可有助于提高在塑性斷裂后移除的地層體積。[〇〇89] 雖然圖15-2和16-2示出了槽1560、1660，其可徑向向外方向大致線性延伸，但槽 1560、1660或其它凹部可以具有其它結(jié)構(gòu)，幾何結(jié)構(gòu)等等。例如，槽或其它凹部可沿一彎曲的、傾斜的、螺旋的或其它路徑徑向向外延伸。此外，雖然槽1560、1660可完全地延伸到相應(yīng)切割元件1500、1600的外周邊，但其它實(shí)施例考慮槽1560、1660并不完全延伸到外周邊。在其它實(shí)施例中，凸部可以不完全延伸到切割元件1500、1600的外周邊，例如當(dāng)圓周凹部在切割元件1500、1600的外周邊處形成時(shí)。
[0090]本公開內(nèi)容的切割元件可以由例如碳化鎢、具有超研磨材料表面的碳化鎢，(例如多晶金剛石(〃PCD〃)或立方體氮化硼(〃PCBN〃))，以及碳化物、氮化物、硼化物、其它基質(zhì)材料，或上述的某種組合形成。
[0091]在沖擊或錘鉆井作業(yè)中，被安裝到鉆柱下端的沖擊鉆頭可以循環(huán)的方式撞擊地層，以破碎、斷裂和疏松地層物質(zhì)。用于穿透地層的沖擊切割機(jī)械設(shè)備是撞擊性質(zhì)的。沖擊鉆頭在沖擊鉆頭沖擊間還進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)換位。在某些實(shí)施例中，可以運(yùn)用每個(gè)沖擊打擊之間的輕微旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以便避免切割元件與緊接在前的沖擊期間沖擊地層的同一部分。
[0092]圖17描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的地下地層1700中的示例性撞擊坑1710,其可由具有三個(gè)凸部的切割元件(例如圖7中的切割元件500或圖8-1中的切割元件600)形成。撞擊坑1710可具有邊界1712(即外徑向邊緣)和三個(gè)凸起壓印1722-1、1722-2、1722-3。示出的凸部壓印1722-1、1722-2、1722-3可以不延伸至坑1710的邊界1712;然而，在某些實(shí)施例中， 凸部壓印1722-1、1722-2、1722-3可延伸至邊界1712。[〇〇93] 每個(gè)凸部壓印1722-1、1722-2、1722-3可具有外徑向部1730。由于沖擊可在地層 1700內(nèi)形成一個(gè)或多個(gè)裂紋1740。裂紋1740可在鄰近凸部壓印1722-1、1722-2、1722-3的外徑向部1730處以及/或在撞擊坑1710的邊界1712處引起或產(chǎn)生。
[0094]圖18描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的地下地層1800中的示例性撞擊坑1810,其由具有四個(gè)凸部的切割元件(例如圖9中的切割元件700或圖10中的切割元件800)形成。圖18 中的撞擊坑1810可具有邊界1812(8卩外徑向邊緣)和四個(gè)凸起壓印1822-1、1822-2、1822-3、 1822-4。示出的凸部壓印1822-1、1822-2、1822-3、1822-4可以不延伸至坑1810的邊界1812; 然而，在某些實(shí)施例中，凸部壓印1822-1、1822-2、1822-3、1822-4可完全延伸至邊界1812。 在某些實(shí)施例中，可以不形成邊界1812,且每個(gè)凸部壓印1822-1、1822-2、1822-3、1822-4的外徑向部1830可形成撞擊坑1810的徑向最外部。不管是否形成邊界1812,撞擊時(shí)地層1800 中可形成一個(gè)或多個(gè)裂紋1840。此種裂紋1840可在鄰近凸部壓印1822-1、1822-2、1822-3、 1822-4的邊界1812和/或外徑向部1830處引起或產(chǎn)生。
[0095]根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例，可策略性地將切割元件(例如本文中描述的切割元件) 放置在鉆頭的面上，從而使裂紋有更大可能結(jié)合或連接。例如，根據(jù)某些實(shí)施例，切割元件可以被放置/定向在鉆頭的面上，使得區(qū)域產(chǎn)生裂紋的可能性提高(例如，接近凸部壓印的外徑向部和/或撞擊坑的邊界)，由此提高在單一鉆頭撞擊作用發(fā)生時(shí)形成和連接裂紋的可能性。根據(jù)其它實(shí)施例，切割元件可以繞著鉆頭的面放置/定向使得在相鄰切割元件間具有平移或旋轉(zhuǎn)偏移，使得一次撞擊作用中從切割元件引起重疊裂紋，或裂紋的引起與其后發(fā)生的撞擊引起的裂紋緊鄰。通過(guò)沿鉆頭的面平移或旋轉(zhuǎn)偏移切割元件以提供裂紋重疊或與前次撞擊生成的裂紋相鄰，可以實(shí)現(xiàn)裂紋連接的增加。
[0096]在沖擊或錘鉆作業(yè)中，被安裝到鉆柱下端的沖擊鉆頭可以循環(huán)的方式撞擊地層， 以破碎、斷裂和疏松地層物質(zhì)。用于穿透地層的沖擊鉆井機(jī)制是撞擊性質(zhì)的。沖擊鉆頭在沖擊鉆頭的每個(gè)撞擊中還可具有較小的或其它的角位移(即，沖擊鉆頭可為每個(gè)撞擊打擊旋轉(zhuǎn)換位并有輕微的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))，以避免切割元件撞擊地層的同一部分，或避免與在前的撞擊在相同的方向上相同的位置撞擊。
[0097]圖19-1描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的一個(gè)示例性的具有多個(gè)示例性的切割元件1902的沖擊鉆頭的鉆頭面1900,圖19-2描繪了地下地層1904,其具有多個(gè)示例性的與鉆頭面1900接觸后形成的裂紋1908。切割元件1902(例如圖9中的切割元件700或圖10中的切割元件800)可以被放置在鉆頭的鉆頭面1900上，以使引起裂紋的可能性增高的區(qū)域(例如， 凸部的外徑向部)彼此對(duì)齊或鄰近，從而提高了在單個(gè)鉆頭撞擊作用中形成和連接裂紋 1908的可能性。如圖所示，地下地層1904的一個(gè)鉆頭打擊造成的撞擊可包括在某些或每個(gè)撞擊坑1906處的塑性破壞，且每個(gè)撞擊坑1906可具有與切割元件1902的接觸表面相應(yīng)的形狀。撞擊也可具有裂紋1908互連造成的高度脆性破壞。
[0098]圖20-1描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的多個(gè)實(shí)施例的具有示例性的切割元件2002的沖擊鉆頭的鉆頭面2000,圖20-2和20-3描繪了與鉆頭面2000接觸三次后的地下地層2004。切割元件2002可以繞著鉆頭面2000沿周向間隔開。在某些實(shí)施例中，鉆頭面2000可在相繼撞擊間旋轉(zhuǎn)，且鉆頭面2000的旋轉(zhuǎn)可以與兩個(gè)或更多個(gè)切割元件2002的周向間距大致相同， 使得發(fā)生一次撞擊從切割元件引起重疊裂紋，或裂紋的引起與其后發(fā)生的撞擊引起的裂紋緊鄰。圖20-2示出了一個(gè)實(shí)例，其中對(duì)應(yīng)于徑向最外的切割元件2002的沖擊位置2006，與三個(gè)連續(xù)撞擊中的每一個(gè)重疊。由切割元件2002造成的撞擊包括切割元件2002的撞擊坑2006 所示的塑性破壞以及由于裂紋2008的互連造成的高度脆性破壞。[〇〇99]在所示實(shí)施例中，切割元件2002可以位于圍繞鉆頭面2000的規(guī)徑或周邊的環(huán)形列中。可選的，至少某些切割元件2002可具有不同的旋轉(zhuǎn)偏移。例如，圖20-1示出了八個(gè)切割元件2002中的每一個(gè)具有不同的旋轉(zhuǎn)偏移。如本文中所使用的，旋轉(zhuǎn)偏移是指至少兩個(gè)切割元件之間相對(duì)于選定方向的校準(zhǔn)差。例如，圖20-1示出的旋轉(zhuǎn)偏移，通過(guò)與從鉆頭的旋轉(zhuǎn)軸線至切割元件縱向軸線的徑向軸線的對(duì)準(zhǔn)可以測(cè)量得出。如圖所示，周向列的每個(gè)切割元件2002可具有凸部的外徑向部，其位于線2005與鉆頭面2000的旋轉(zhuǎn)軸線和切割元件2002 的縱向軸線相交的一個(gè)角度。每個(gè)切割元件2002的角度可以改變(且可選的，隨著圍繞周向列，角度可逐漸增加)。例如，第一切割元件2007可以與其徑向軸線2005對(duì)齊(S卩，與其徑向軸線有0°的偏離)，圍繞周向列的第二切割元件可以與第一切割元件2007旋轉(zhuǎn)偏離0，圍繞周向列的第三切割元件可以旋轉(zhuǎn)偏移20，圍繞周向列的其它切割元件可以旋轉(zhuǎn)偏移30、40、 50、60、70，等等。根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例，切割元件2002可以旋轉(zhuǎn)偏離其徑向軸線的角度為低至約0°、約30°、約60°或約90°，至高達(dá)約135°、約180°、約225°、約270°，或更大。進(jìn)一步的，某些實(shí)施例可包含具有減少的旋轉(zhuǎn)偏移的切割元件2002,并可包含一個(gè)或多個(gè)周向列， 或可包含沿非圓周方向具有旋轉(zhuǎn)偏移的切割元件2002。在所示的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)偏移被示為圍繞外周向列在逆時(shí)針方向上增大，每隔一個(gè)切割元件2002具有約從0到30以及從40到7 9的增大的偏移。在其它實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)偏移在相鄰切割元件間，或以其它方式，逐漸增大。
[0100]圖20-2示出了一個(gè)示例實(shí)施例，其中，鉆頭面2000的旋轉(zhuǎn)(S卩，角度換位)約等于外周向列上的兩個(gè)切割元件2002之間的周向間距。因此，每個(gè)相繼的撞擊后，可以形成重疊或大致重疊的撞擊坑。在不同的旋轉(zhuǎn)偏移的情況下，每個(gè)切割元件2002的凸部可以形成朝向不同方向的撞擊坑，其由于裂紋2008的互連可增加塑性破壞，且導(dǎo)致高度脆性破壞。[〇1〇1]圖20-3示出了另一個(gè)示例性的實(shí)施例，其中，一個(gè)或多個(gè)撞擊可不被換位到最外切割元件2002之間的周向偏移。在本實(shí)施例中，三次撞擊中的第二次撞擊可以生成中間撞擊坑2006。此種撞擊坑可以減少撞擊坑之間的距離，從而促進(jìn)裂紋2008的互連。該切割元件 2002的旋轉(zhuǎn)偏移可導(dǎo)致沿對(duì)準(zhǔn)裂紋的方向的凸部的定向增加裂紋互連的可能。
[0102]圖21和22示意性地描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的包含多個(gè)切割元件2110的沖擊錘鉆頭的鉆頭面2100。如圖所示，切割元件2110的放置可由切割元件2110之間形成的一個(gè)或多個(gè)流體通道2120的尺寸和位置驅(qū)使。間距、強(qiáng)度約束及其它可能導(dǎo)致鄰近切割元件之間的間隙更小的因素也會(huì)影響切割元件2110的放置。[〇1〇3] 如圖22所示，鄰近線2130可由相鄰切割元件2110之間確定。鄰近線2130可以表示單次撞擊作用中通過(guò)脆性斷裂在巖石地層中形成裂紋的最可能的區(qū)域。通過(guò)將具有至少一個(gè)裂紋引起部位的切割元件放置在鉆頭面2100上，可改善沿鄰近線的裂紋引發(fā)，使脆性破壞互連增強(qiáng)，因此裂紋引起部位是沿著臨近線的。如以上描述的，裂紋引起部位可以位于沿切割元件的接觸表面的曲率半徑處。在某些實(shí)施例中，裂紋引起部位可對(duì)應(yīng)于切割元件 2110的凸部的位置。
[0104]根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例，鉆頭面2100可具有切割元件密度相對(duì)高的區(qū)域和切割元件密度相對(duì)低的區(qū)域。例如，如圖21和22中所示，鉆頭面2100可在鉆頭面2100被流體通道 2120占用的區(qū)域具有低切割元件密度，并在鉆頭面2100上的其它區(qū)域具有高的切割元件密度。然而，切割元件密度可以與鉆頭面2100的選定區(qū)域相關(guān)，因而，切割元件密度低的區(qū)域也可以被選擇為通道2120之間的特定區(qū)域。
[0105]圖23示意性地描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的鉆頭面2300,其包含多個(gè)設(shè)置在其上的切割元件2310和最鄰近的切割元件2310之間的鄰近線2330。可以選擇至少一個(gè)低密度切割元件區(qū)域2340,其包括鉆頭面2300的這樣一個(gè)區(qū)域，所述區(qū)域與鉆頭面2300的另一區(qū)域相比，具有較低密度的切割元件2310。例如，如圖23所示，切割元件低密度區(qū)域2340可以被選擇為通道2320所在的區(qū)域，或通道之間的區(qū)域。然而，也可以相對(duì)于鉆頭面2300上切割元件密度更高的區(qū)域，選擇其它切割元件密度低的區(qū)域。當(dāng)選擇切割元件密度低的區(qū)域時(shí)， 在切割元件低密度區(qū)域2340可以產(chǎn)生至少一個(gè)點(diǎn)2350。點(diǎn)2350可以接近或?qū)?yīng)于相鄰切割元件2310之間的最近點(diǎn)。進(jìn)一步的，切割元件低密度區(qū)域2340內(nèi)可以產(chǎn)生一個(gè)以上的點(diǎn)。例如，在大面積的切割元件低密度區(qū)域中，譬如在通道2320區(qū)域，可以產(chǎn)生多個(gè)點(diǎn)2350,而在較小面積的切割元件低密度區(qū)域中，例如通道2320之間區(qū)域內(nèi)的切割元件2310之間，可以產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)2350。[〇1〇6]圖24描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的布置在產(chǎn)生的點(diǎn)2350和其最近的切割元件 2310之間的鄰近線2335。進(jìn)一步的裂紋引發(fā)可被引導(dǎo)沿著這些鄰近線2335至產(chǎn)生的點(diǎn) 2350,該點(diǎn)可能是由于產(chǎn)生的點(diǎn)周圍切割元件密度較低而裂紋形成較少的區(qū)域。特別的，切割元件2310的放置方式可以是，將凸部的外徑向部分沿鄰近線2335朝向產(chǎn)生的點(diǎn)2350放置。
[0107]圖25描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性的沖擊鉆頭的撞擊模式2500,沖擊鉆頭具有多個(gè)圍繞鉆頭面分散設(shè)置的半圓冠部切割元件。特別的，可以在鉆頭面上各個(gè)切割元件位置的相應(yīng)位置內(nèi)建立撞擊坑2510模型。建?？梢酝ㄟ^(guò)有限元分析來(lái)完成。撞擊坑 2510的建模具有一致的輸入，模擬圍繞每個(gè)切割元件引起裂紋的一致的概率以確定引起裂紋的概率密度。如圖所示，具有相對(duì)較低的切割元件密度的區(qū)域2525(與其它切割元件密度區(qū)域相比)的裂紋擴(kuò)展較少或不大可能發(fā)生，而具有相對(duì)較高的切割元件密度的區(qū)域2526 的裂紋擴(kuò)展較大或更可能發(fā)生。
[0108]通過(guò)對(duì)引起裂紋的概率密度區(qū)域建模，引起裂紋概率密度低的區(qū)域(與其它引起裂紋概率密度的區(qū)域相比)可以被選定且被針對(duì)用于設(shè)計(jì)改進(jìn)的引起裂紋的撞擊模式。例如，具有至少一個(gè)裂紋引起部位的切割元件可以替代半圓頂部切割元件。切割元件還可被定向成將裂紋引起部位放置在朝向一個(gè)或多個(gè)引起裂紋概率密度低的區(qū)域。
[0109]圖26描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性的沖擊鉆頭的撞擊模式2600,沖擊鉆頭具有多個(gè)帶有裂紋引起部位(例如凸部)的切割元件。撞擊模式2600,對(duì)應(yīng)于適當(dāng)放置和定向的帶有裂紋引起部位的切割元件，可建模有一致的輸入和增加的輸入的組合，例如在裂紋引起部位增加的輸入。針對(duì)裂紋薄弱區(qū)域(例如引起裂紋概率密度低的區(qū)域)的進(jìn)一步的裂紋引發(fā)，通過(guò)比較圖26(示出了具有針對(duì)引起裂紋概率密度低的裂紋引起部位的切割元件帶來(lái)的撞擊)示出的撞擊模式2600以及圖25(示出了無(wú)裂紋引起部位的切割元件帶來(lái)的撞擊)不出的撞擊模式2500,可以量化。例如，如圖26所不，撞擊模式2600顯不了帶有針對(duì)引起裂紋概率密度低的裂紋引起部位的切割元件的撞擊坑2610，使得引起裂紋概率密度低的區(qū)域2625,當(dāng)與圖25示出的相同的引起裂紋概率密度低的區(qū)域2525相比時(shí)，可具有更大或更可能的裂紋擴(kuò)展。[〇11〇]另外，通過(guò)迭代建模與分析裂紋概率密度，可以優(yōu)化帶有裂紋引起部位的切割元件的放置和定位。圖27描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的設(shè)計(jì)鉆頭的示例性方法的流程圖。 如2710所示，錘鉆頭上的切割元件的放置模式可以被建模。如2720所示，可施加一個(gè)或多個(gè)輸入到放置位置。例如，可施加一致的輸入到切割元件放置位置。一致的輸入可包括，例如， 將每個(gè)切割元件建模為半圓頂部切割元件。如2730所示，可分析結(jié)果，且可區(qū)分高和低的概率密度的區(qū)域以及概率密度梯度。
[0111]如2740所示，可更改一個(gè)或多個(gè)切割元件特性以模擬優(yōu)選裂紋引起部位。例如，可以更改切割元件或切割元件的凸部的定位、位置或方向。如2750所示，可進(jìn)而施加輸入到放置位置。例如，可施加一種一致輸入以及/或附加的優(yōu)選輸入，到切割元件放置位置。優(yōu)選的輸入可以包括，例如，有關(guān)切割元件的凸部的方向的方向信息、凸部的數(shù)量、凸部或切割元件延伸部的結(jié)構(gòu)類型等等。如2760所示，可分析結(jié)果，且可區(qū)分高和低的概率密度區(qū)域以及概率密度梯度。隨后可在2770確定結(jié)果是否可被接受。此項(xiàng)確定可以基于任何數(shù)目的考慮因素。例如，確定可以包括比較概率密度曲線、概率密度的最小化或最大化、概率密度梯度、 其它因素，或上述的某種組合。如果結(jié)果是可接受的，則分析可以在2780被結(jié)束。如2740所示，如果結(jié)果是不可接受的，切割元件的放置、切割元件的數(shù)量、裂紋引起輸入的方向、切割元件的類型等等，可以通過(guò)再次更改一個(gè)或多個(gè)切割元件特性被優(yōu)化。這些輸入可進(jìn)而在 2750被再次施加，且在2760分析結(jié)果(例如通過(guò)比較概率密度曲線、最小化/最大化概率密度，或考慮概率密度梯度)?？梢远啻沃貜?fù)圖27的方法中的各個(gè)動(dòng)作，直至在2770得到肯定的結(jié)果。
[0112]圖28描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的鉆頭面2800,其具有多個(gè)設(shè)置在其上的切割元件2802。如圖所示，切割元件2802中的每一個(gè)都可包含至少三個(gè)凸部，且每個(gè)凸部可包含外徑向部2803。至少一對(duì)相鄰的切割元件2802可被放置在鉆頭面2000上，其間限定反射平面2810、2811。反射平面2810、2811可以在相同的周向列中相鄰切割元件2802(見平面2810) 之間，或可以在不同周向列中的相鄰切割元件2802(見平面2811)之間。在另一實(shí)施例中，反射平面可在未成列放置的相鄰切割元件2802之間(未示出)。[〇113]如圖所示，切割元件2820、2822處于同一周向列中。更特別的，切割元件2820和 2822可在規(guī)徑的或臨近規(guī)徑的周向列中。在圖28中，切割元件2820、2822在其間具有反射平面2810。第一切割元件2820可包含三個(gè)凸部，且第二切割元件2822可包含四個(gè)凸部，但在其它實(shí)施例中，切割元件2820、2822可以具有相同數(shù)目的凸部。第一切割元件2820的一個(gè)凸部的外徑向部2821可從第二切割元件2822最近的凸部的外徑向部2823的反射點(diǎn)，繞切割元件 2820的縱向軸線被旋轉(zhuǎn)一個(gè)量2825。第一外徑向部2821可從反射點(diǎn)被旋轉(zhuǎn)小于50°，可從反射點(diǎn)被旋轉(zhuǎn)小于40°，可從反射點(diǎn)被旋轉(zhuǎn)小于30°，可從反射點(diǎn)被旋轉(zhuǎn)小于20°，可從反射點(diǎn)被旋轉(zhuǎn)小于10°，或可從反射點(diǎn)被旋轉(zhuǎn)小于5°。
[0114]在某些實(shí)施例中，第一切割元件2820的凸部的外徑向部2821可從反射點(diǎn)被旋轉(zhuǎn) 〇°，使得第一和第二外徑向部282U2823可跨過(guò)反射平面2810處于鏡像位置。例如，如圖28 所示，相鄰的一對(duì)切割元件2830、2832間具有反射平面2811。切割元件2830的凸部可具有外徑向部2831，其與切割元件2832最近的凸部的外徑向部2833鏡像設(shè)置。切割元件2830、2832 可在不同的周向列。更特別的，例如，切割元件2830可在鄰近規(guī)徑列，切割元件2832可在規(guī)徑列中。
[0115]可設(shè)計(jì)切割元件2802在鉆頭面2800上的放置和位置，以增加裂紋結(jié)合的可能性。 例如，根據(jù)某些實(shí)施例，可以通過(guò)對(duì)鉆頭面上具有多個(gè)切割元件的沖擊錘鉆頭建模、確定相鄰切割元件之間的鄰近線，以及更改至少一個(gè)切割元件使其包含具有至少一個(gè)裂紋引起部位的切割元件，來(lái)設(shè)計(jì)鉆頭。每個(gè)裂紋引起部位可以鄰近切割元件的凸部的外徑向部。如本文中所使用的，鄰近線被用來(lái)指可繪制在切割元件的徑向中心至相鄰切割元件的徑向中心的空間中的一條線。
[0116]根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例，通過(guò)將沖擊鉆頭切割結(jié)構(gòu)看作一個(gè)系統(tǒng)，以及定位相鄰穿透元件(例如，帶有凸起的切割元件、半圓形頂部等)以在撞擊作用中最大化引起的裂紋連接，可增加在沖擊鉆頭的撞擊作用期間產(chǎn)生的脆性破壞的量。增加裂紋連接的量，以及隨之的脆性破壞，可通過(guò)不用增加穿透地脆性破壞移除更多的物質(zhì)，而提高地層中的穿透率("R0P")。進(jìn)一步的，在具有相鄰的穿透元件之間定位有旋轉(zhuǎn)和/或平移偏移的切割元件的實(shí)施例中，可以施加反追蹤效果在鉆頭上，這樣，在隨后的撞擊中穿透元件可以不直接被容納在由之前的撞擊形成的撞擊坑中，從而防止因追蹤造成的磨損。當(dāng)穿透元件撞擊和對(duì)準(zhǔn)先前撞擊坑時(shí)，可發(fā)生追蹤，且其可能造成過(guò)早磨損以及鉆頭本體失效。因此，可以使用穿透元件偏移，使過(guò)早磨損和鉆頭本體失效最小化。
[0117]圖29描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于形成成形的切割元件的示例性組件的局部剖視圖。如本文所說(shuō)明的，圖29中所示的組件可以，例如，用于形成具有一個(gè)或多個(gè)凸部和/或凹部的切割元件。圖29中的組件可以包含基體材料2900、罐體2920和用于形成成形的切割元件的成形設(shè)備或按鈕3030。在某些實(shí)施例中，基體材料2900可以包括基座部2902和延伸部2904?；?902可基本呈圓柱形，延伸部2904可以某種方式呈錐形。例如，延伸部2904可以呈圓錐形、截頭圓錐形、部分球形(8卩“半圓形頂部”)，或具有其它某些形狀。在至少某些實(shí)施例中，基體材料2900可包括碳化物基體。
[0118]在至少某些實(shí)施例中，罐體2920可以是中空的殼體，其形狀和尺寸被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于并容納至少基體材料2900的一部分。例如，罐體2920可以在其中容納延伸部2904,或可以容納延伸部2904和/或基座部2902的至少某些部分?；w材料2900可通過(guò)罐體2920的開口端2926被插入，且罐體2920的內(nèi)表面2922的形狀和尺寸可以被設(shè)置以接觸基體材料2900的外表面2906。然而，在另一實(shí)施例中，罐體2920的內(nèi)表面2922和基體材料2900的外表面2906 之間可能存在一個(gè)小的間隙(例如小于1mm)。
[0119]罐體2920容納基體材料2900的延伸部2904的部分可大致為圓錐形、截頭圓錐形或部分球形(例如半球形)。在某些實(shí)施例中，罐體2920可由一種或多種難熔材料(包括金屬如鈮、鉻、銅、鉬、鉭、鎢、錸)、其它材料，或上述的組合制成。[〇12〇]罐體2920內(nèi)可插入多個(gè)固體顆粒2924。固體顆粒2924的示例可以是(或包括)金剛石、鈷、鎢、立方體氮化硼、其它材料，或上述的某種組合。在至少某些實(shí)施例中，固體顆粒2924可以包括高研磨或耐磨性能。固體顆粒2924可具有范圍在約0.5wii至約75wii的橫截面長(zhǎng)度。例如，平均截面長(zhǎng)度可以從約〇.5ym至約5ym、約5ym至約1 Own、約1 Oym至約20M1、約20ii m至約40]im、約40iim至約7 5ym，或約4ym至約30ym。
[0121]一旦固體顆粒2924已被插入罐體2920中，可將基體材料2900完全或部分地插入罐體2920。這可導(dǎo)致固體顆粒2924被定位在基體材料2900的延伸部2904和罐體2920的內(nèi)表面 2922之間。如本文中更詳細(xì)地描述的，罐體2920隨之可以被向下壓到成形設(shè)備3030上。在另一實(shí)施例中，將基體材料2900插入到罐體2920中之前，或取代將基體材料2900插入到罐體 2920中這一步驟，將一沖頭插入罐體2920中，以壓實(shí)固體顆粒2924。沖頭在某些實(shí)施例中可具有類似于基體材料的形狀。因此，圖29中的基體材料2900也可代表一個(gè)沖頭。在某些實(shí)施例中，當(dāng)基體材料2900被插入罐體，壓制固體顆粒2924可使固體顆粒2924形成固體塊，固體塊被壓配在一起以及/或壓配到延伸部2904的外表面。固體塊也可以被結(jié)合到延伸部2904 (例如，使用單獨(dú)的高壓高溫(HPHT)工序)。當(dāng)不使用基體材料2900而使用沖頭時(shí)，沖頭可使固體顆粒2924形成固體塊，但固體塊可以被構(gòu)造成可與沖頭分開，以使基體材料2900被隨后插入和結(jié)合(例如使用HPHT工藝)到固體顆粒2924的塊。
[0122]在一個(gè)示例性實(shí)施例中，基體材料2900可具有半圓形的頂部，罐體2920可具有相應(yīng)的半圓形頂部。然而，在其它實(shí)施例中，基體材料2900和/或罐體2920可具有不同的匹配或不匹配的結(jié)構(gòu)。例如，罐體2920可在容納固體顆粒2924之前和/或接觸成形設(shè)備3030之前，預(yù)先成形具有一個(gè)或多個(gè)凸部和/或凹部。在相同實(shí)施例或其它實(shí)施例中，基體材料 2900或沖頭可以預(yù)先成形以具有一個(gè)或多個(gè)凸部或凹部。在某些實(shí)施例中，在基體材料 2900或沖頭中的預(yù)先成形的凸部和/或凹部可匹配罐體2920中的預(yù)先成形的凸部和/或凹部;然而，在其它實(shí)施例中，基體材料2900或沖頭中的預(yù)先成形的凸部和/或凹部可不與罐體2920的形狀匹配(例如，罐體2920可具有通用的形狀或具有不同的凸部/凹部形成于其中)。
[0123]成形設(shè)備3030可包括內(nèi)表面3032,其形狀和尺寸被設(shè)置為容納基體材料2900(或沖頭)和罐體2920的彎曲外表面2906。在某些實(shí)施例中，成形設(shè)備3030的內(nèi)表面3032的曲率半徑范圍是從約1mm至約50mm，或更大。例如，成形設(shè)備3030的內(nèi)表面2032的半徑可從約 1_、約2_、約5mm或約10_，至約15mm，約20_、約30_、約40_、約50_，或更大。例如，曲率半徑可從約1 mm到約5mm、從約5mm至約15mm、從約10mm至約2 0mm、從約15mm至約3 0mm、從約 20mm至約40mm、或從約3mm至約20mm。
[0124]成形設(shè)備3030的內(nèi)表面3032可包括從其延伸出的一個(gè)或多個(gè)突起3034 (圖29示出了一個(gè)突起的剖面視圖)。在至少一個(gè)實(shí)施例中，成形設(shè)備3030可包含兩個(gè)或更多個(gè)突起 3034，其圍繞穿過(guò)成形設(shè)備3030的中心縱向軸線3036相互周向偏移。突起3034可以被布置和設(shè)計(jì)為:當(dāng)基體材料2900或沖頭以及罐體2920被壓到成形設(shè)備3030上時(shí)，使罐體2920變形，且可選的，使基體材料2900(或沖頭)的延伸部2904變形，以在其中形成一個(gè)或多個(gè)凹部 (例如，圖3中的凹部128-1、128-2)。成形設(shè)備3030內(nèi)的凹槽或凹部可用于限定基體材料 2900中的凸部(例如圖3的凸部122-1、122-2)。突起3034也可被布置和設(shè)計(jì)以將固體顆粒 2924形成為固體塊，固體塊也具有一個(gè)或多個(gè)凹部于其中，并且固體塊通常與罐體2920和/ 或基體材料2900變形后的形狀相符。
[0125]圖30描繪了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示例性的包含成形設(shè)備3030的壓制組件3000的分解透視圖。根據(jù)某些實(shí)施例，壓制組件3030可包含套管3002、壓縮設(shè)備 3020和成形設(shè)備3030。套管3002可以由任何合適的材料制成，包括聚合物(例如聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚酯、酚醛)、其它材料或它們的組合。在其它實(shí)施例中，套管3002可以由其它材料制成，包括金屬、復(fù)合材料、有機(jī)材料(例如木材)、其它材料或上述的某種組合。
[0126]套管3002在某些實(shí)施例中可以是大致圓柱形或環(huán)形的，且可具有孔3004,孔成形為至少部分地穿過(guò)套管。如圖30所示，鉆孔3004可包含第一直徑部3006，其過(guò)渡到第二、更大直徑部3008。第一直徑部3006的尺寸和形狀可被設(shè)置為容納圖20中的基體材料2900(或沖頭)和罐體2920,且第二直徑部3008的尺寸和形狀可被設(shè)置為容納成形設(shè)備3030?；w材料2900和罐體2920 (見圖29)可以被插入到鉆孔3004的第一直徑部3006，且成形設(shè)備3030可被插入鉆孔3004的第二直徑部3008。在某些實(shí)施例中，成形設(shè)備的突起3034(見圖31)可以至少部分地延伸進(jìn)入孔3004的第一直徑部。在其它實(shí)施例中，突起3034可以被定位在孔 3004的第二直徑部3008中，且基體的一部分可延伸進(jìn)入孔3004的第二直徑部3008。在至少一個(gè)實(shí)施例中，成形設(shè)備3030可與套管3002成一體。
[0127]壓縮設(shè)備3020可包含軸3022，其被配置為將壓縮力施加到基體材料2900，基體材料2900可定位在軸3022和成形設(shè)備3030之間。在某些實(shí)施例中，軸3022的形狀和尺寸可以任選地與套管3002的孔3004的第一直徑部3006的至少一部分配合和/或在其內(nèi)部移動(dòng)，且同軸移動(dòng)和/或沿其縱向軸線移動(dòng)。壓縮裝置3020上的臺(tái)肩3024可限制相對(duì)于套管3002的軸向移動(dòng)。臺(tái)肩3024可直接接觸套管3002，但是在其它實(shí)施例中，設(shè)置在壓縮裝置3020和套管3002之間的環(huán)3026可以與臺(tái)肩3024接合。在其它實(shí)施例中，臺(tái)肩3024可與其它結(jié)構(gòu)接觸。
[0128]圖31描繪了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有基體材料2900、固體顆粒2924和罐體 2920的壓制組件3000的橫截面?zhèn)纫晥D。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，基體材料2900以及固體顆粒2924可被放置在可變形罐體2920中。壓縮設(shè)備3020可將力施加至基體材料2900的基座部2902(見圖29)。所施加的力可移動(dòng)基體材料2900、固體顆粒2924以及罐體2920向下朝向成形設(shè)備3030移動(dòng)。壓縮裝置3020施加的力的范圍可為約500N至約10000N。例如，力的范圍可從約500N至約1000N、約1000N至約2500N、約2500N至約5000N，或約5000N至約10000N。
[0129]壓縮設(shè)備3020施加至基體材料2900和罐體2920上的力，可引起罐體2920、固體顆粒2924和基體材料2900變形為成形設(shè)備3030限定的形狀。施加的力還可進(jìn)一步使固體顆粒 2924成為固體塊，且壓配或以其它方式結(jié)合到基體材料2900的延伸部2904的外表面2906。 如果基體材料2900被沖頭取代，固體顆粒2924可限定一可從沖頭上取下的固體塊。[〇13〇]所施加的力可引起成形設(shè)備3030的突起3034鑿入罐體2920和基體材料2900的延伸部2904并使其變形，從而在基體材料2900的延伸部2904中形成一個(gè)或多個(gè)凹部(例如圖3 中的128-1、128-2)。凹部也可形成在固體顆粒2924的塊中，該塊可大致符合成形設(shè)備3030、 罐體2920、基體材料2900或上述的某種組合的形狀。如本文中所討論的，在其它實(shí)施例中， 罐體2920或基體材料2900(或沖頭)中的凹部可以預(yù)先形成，以便其不由被用于將固體顆粒 2924形成固體塊的力成形，或者至少不會(huì)完全被該力成形。在至少一個(gè)實(shí)施例中，可以環(huán)繞套管3002設(shè)置第二套管3040,以幫助套管3002在壓制工序中保持剛性。第二套管3040可以由金屬或金屬合金材料(例如鋼、碳化媽等)制成。
[0131] 一旦壓制完成，或者可能在壓制工序中，例如在壓制組件3000內(nèi)，基體材料2900 (和已耦接或與之相鄰的固體顆粒2924)可經(jīng)受高壓-高溫(“HPHT”)工序。固體顆粒2924可通常位于基體材料2900的延伸部2920的外部，且可形成一金剛石晶體或晶粒層?；w材料 2900和相鄰的固體顆粒2924層可隨后在HPHT條件下燒結(jié)。高壓和高溫條件可以使固體顆粒 2924(例如金剛石晶體或晶粒)彼此結(jié)合以形成金剛石-金剛石結(jié)合的多晶金剛石。另外，在某些實(shí)施例中，可使用催化劑以促進(jìn)形成多晶金剛石或固體顆粒2924形成的其它層。在一個(gè)示例中，溶劑催化劑可用來(lái)促進(jìn)形成基質(zhì)或固體顆粒2924的其它層。一些說(shuō)明性的示例的溶劑催化劑，例如，鈷、鎳和鐵，其可用于形成多晶金剛石。
[0132]在HPHT工序中，壓力范圍可以從約3GPa至約8GPa。例如，壓力范圍可以從約4GPa至約 5GPa、從4 ? 5GPa至約 5 ? 5GPa、從5GPa至約6GPa、從5 ? 5GPa至約6 ? 5GPa、從6GPa至約 7GPa、從 6.5GPa至約7.5GPa，或從約7GPa至約8GPa。溫度范圍可從約1200 °C至約1800 °C。例如，溫度可從約1200 °C至約1300°C、從約1300°C至約1400 °C、從約1400 °C至約1500°C、從約1500 °C到約1600°C、從約1600°C到約1700°C，或從約1700°C至約1800°C。壓制工序(例如通過(guò)壓制組件3000)和HPHT工序可將基體材料2900和固體顆粒2924轉(zhuǎn)換或變換為成形的切割嵌件(例如圖3中的切割嵌件100)。在某些實(shí)施例中，HPHT工序的時(shí)間范圍可從約1分鐘至約240分鐘。例如，固體顆粒2924和基體材料2900可經(jīng)受HPHT工序約1分鐘至約10分鐘之間、約10分鐘至約30分鐘之間、約30分鐘至約60分鐘之間、約60分鐘至約120分鐘之間，或約120分鐘至約240分鐘之間。在使用與基體材料2900分開的沖頭的實(shí)施例中，沖頭可與固體顆粒2924分開，固體顆?？呻S后被放置在已形成的基體材料2900上(S卩，預(yù)成形的基體材料，其形狀可以包括凸部和/或凹部，被布置和設(shè)計(jì)為與固體顆粒形成的層配合)?；w材料2900和固體顆粒2924之后可經(jīng)受HPHT工序。當(dāng)基體材料2900和固體顆粒2924經(jīng)受HPHT工序，基體材料 2900和固體顆粒2924可以被放置在用于使固體顆粒2924形成固體塊的相同的壓制組件(例如，壓制組件3000)中，并可以包含或可以不包含罐體2920。其它實(shí)施例中，HPHT工序可以在單獨(dú)的壓制組件中進(jìn)行。
[0133]根據(jù)本公開內(nèi)容的至少某些實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)元件可以被提供用于HPHT或其它形成工序中，以允許基體材料2900和/或固體顆粒2924中形成的凹部和/或凸部，即使在工序完成后也能保持它們的形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，圖31中的成形設(shè)備3030,可包括鹽帽或可替換成鹽帽。這種鹽帽可提供相配壓引，相配壓印被形成為對(duì)應(yīng)于固體顆粒2924層內(nèi)的凹部/凸部的形狀。在用于使固體顆粒2924形成為固體塊的初始?jí)褐乒ば蜻^(guò)程中和/或在HPHT工序中，鹽帽可以是成形設(shè)備3030的一部分。在至少一個(gè)實(shí)施例中，在將固體顆粒 2924形成為固體塊之后以及在HPHT工序之前，成形設(shè)備3030可由鹽帽替代(例如，其也可以具有與圖31中成形設(shè)備3030相同的一般形式)。在其它實(shí)施例中，HPHT工序之前(且可能在起始?jí)褐浦?，可以在成形設(shè)備3030和固體顆粒塊2924之間添加疏松鹽。鹽帽或疏松鹽可用于使固體顆粒2924和/或基體材料2900在HPHT工序完成后保持其形狀。
[0134]如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”和“外”、“上部”和“下部”、“向上”和“向下”、“向內(nèi)” 和“向外”，以及本文中使用的其它類似術(shù)語(yǔ)，是指彼此相對(duì)的位置，并不旨在表示特定的方向或者空間方位。術(shù)語(yǔ)“I禹接”、“親接的”、“連接(connect)”，“連接(connect1n)”、“相連 (connected)”，以及類似的術(shù)語(yǔ)既指直接連接、也指間接連接(S卩，通過(guò)另一元件或構(gòu)件的連接。)
[0135]雖然上文僅詳細(xì)描述了幾個(gè)示例性的實(shí)施例，但所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)容易理解， 在實(shí)質(zhì)上不脫離本公開文本的情況下，可以對(duì)示例性的實(shí)施例進(jìn)行多種變型。相應(yīng)地，所有這樣的變型應(yīng)當(dāng)被包含于本公開文本的范圍內(nèi)。同樣地，盡管本公開內(nèi)容包含了很多細(xì)節(jié)， 但這些細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制本公開內(nèi)容或所附權(quán)利要求書的范圍，而僅僅是提供與一個(gè)或多個(gè)可以落入本公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的具體實(shí)施例相關(guān)的信息。公開的各個(gè)實(shí)施例的任何被描述的特征可以結(jié)合使用。另外，在本公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)還可設(shè)計(jì)本公開內(nèi)容的其它實(shí)施例。所有對(duì)落入權(quán)利要求書的意義和范圍的實(shí)施例的添加、刪除和變型，將被納入權(quán)利要求。
[0136]在權(quán)利要求中，功能模塊的條款被預(yù)期覆蓋在此描述的執(zhí)行所引用的功能的結(jié)構(gòu)，不僅限于在結(jié)構(gòu)上的等價(jià)，還包括等價(jià)的結(jié)構(gòu)。因此，盡管釘子和螺釘可能在結(jié)構(gòu)上不等價(jià)，因?yàn)獒斪泳哂袌A柱形表面，以便緊固木質(zhì)零件，而螺釘具有螺旋形表面，然而在緊固木質(zhì)零件的環(huán)境下，釘子和螺釘可以是等價(jià)的結(jié)構(gòu)。
【申請(qǐng)人】的明確意圖是不為本文的任何權(quán)利要求的任何限制援引35U.S.C.§112第6段，除了權(quán)利要求明確使用詞語(yǔ)“用于…的設(shè)備”和相關(guān)聯(lián)的功能。
[0137]某些實(shí)施例和特征可能已經(jīng)使用一組數(shù)值上限和一組數(shù)值下限來(lái)描述。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，包括任意兩個(gè)值的組合的范圍，例如，任何下限值與任何上限值的組合、任意兩個(gè)較低值的組合，以及/或任何兩個(gè)上限值的組合，除非另有指示，都是是可以想到的。某些下限、上限和范圍可出現(xiàn)在下面的一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求中。全部的數(shù)值是所示值的“約”或者 “大致”值，并考慮了本領(lǐng)域普通技術(shù)人員預(yù)期的實(shí)驗(yàn)誤差和偏差。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于形成切割嵌件的方法，包括:將多個(gè)固體顆粒嵌入基本中空的罐體；將基體材料嵌入所述基本中空的罐體，所述基體材料具有基座部和延伸部；將所述基本中空的罐體、基體材料以及所述多個(gè)固體顆粒嵌入套管的孔中；將所述基本中空的罐體與具有至少一個(gè)突起的成形設(shè)備接合；以及向所述基本中空的罐體內(nèi)的所述基體材料施加力，所述力導(dǎo)致所述至少一個(gè)突起使所 述基本中空的罐體變形，同時(shí)所述多個(gè)固體顆粒和所述基體材料在所述基本中空的罐體 內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述基體材料嵌入所述基本中空的罐體之前，嵌 入所述多個(gè)固體顆粒。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，嵌入所述基體材料導(dǎo)致所述多個(gè)固體顆粒被放置在 所述基體材料與所述基本中空的罐體的內(nèi)表面之間。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基體材料包括碳化物基體。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，施加所述力進(jìn)一步導(dǎo)致所述至少一個(gè)突起使所述基 體材料的所述延伸部變形。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，施加所述力導(dǎo)致所述至少一個(gè)突起在所述延伸部?jī)?nèi) 形成至少一個(gè)凹部和至少一個(gè)凸部。7.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括:在所述延伸部?jī)?nèi)形成所述至少一個(gè)凹部后，將所述基體材料和所述多個(gè)固體顆粒加熱 至約1200 °C至約1600 °C之間的溫度。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，施加所述力包括:使用軸施加壓力，所述軸被布置和 設(shè)計(jì)為配合在所述孔內(nèi)。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述軸是壓縮設(shè)備的一部分，所述壓縮設(shè)備具有臺(tái) 肩，其用于限制所述軸在所述孔中的軸向移動(dòng)。10.—種用于形成切割嵌件的裝置，包括:套管，其具有孔，所述孔至少部分貫穿所述套管形成，所述套管被布置和設(shè)計(jì)為接收基 本中空的罐體，所述基本中空的罐體中具有多個(gè)固體顆粒;以及成形設(shè)備，其位于所述孔的第一端部處，所述成形設(shè)備包括延伸進(jìn)入所述孔的至少一 個(gè)突起，所述至少一個(gè)突起被布置和設(shè)計(jì)為:當(dāng)所述固體顆粒在所述罐體內(nèi)時(shí)，使所述罐體 變形。11.如權(quán)利要求10所述的裝置，進(jìn)一步包括:壓縮設(shè)備，其位于所述孔的第二端部處，所述壓縮設(shè)備被布置和設(shè)計(jì)為沿與穿過(guò)所述 孔的中心縱向軸線平行或同軸的方向移動(dòng)。12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述壓縮設(shè)備和成形設(shè)備被布置和設(shè)計(jì)為位于所 述孔的具有不同尺寸的相應(yīng)部分內(nèi)。13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述套管由聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚酯、酚醛或它們 的組合制成。14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述套管是第一套管，所述裝置進(jìn)一步包括:第二套管，其至少部分地包圍所述第一套管，所述第二套管的剛性大于所述第一套管的剛性。15.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述成形設(shè)備的內(nèi)表面包括彎曲表面，所述至少 一個(gè)突起從所述彎曲表面延伸。16.如權(quán)利要求15所述的裝置，所述彎曲表面具有約3mm至約20mm的曲率半徑。17.如權(quán)利要求10所述的裝置，所述至少一個(gè)突起包括兩個(gè)或更多個(gè)突起，它們圍繞穿 過(guò)所述成形設(shè)備的中心縱向軸線彼此周向錯(cuò)開。18.—種用于形成切割嵌件的方法，包括:將多個(gè)金剛石顆粒嵌入可變形的罐體；將沖頭嵌入到可變形的罐體，使得所述多個(gè)金剛石顆粒位于所述沖頭和所述罐體的內(nèi) 表面之間；將所述沖頭、所述多個(gè)金剛石顆粒和可變形的罐體至少部分地嵌入壓縮設(shè)備，所述壓 縮設(shè)備包括具有至少一個(gè)突起的成形設(shè)備；以及施加壓力至所述沖頭，所述壓力導(dǎo)致所述至少一個(gè)突起使所述罐體和所述沖頭變形， 所述沖頭的變形部分中形成有至少一個(gè)凸部和至少一個(gè)凹部，其中，所述壓力進(jìn)一步導(dǎo)致 所述多個(gè)金剛石顆粒形成基本上為固體的層。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述沖頭包括碳化物基體。20.如權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括:加熱所述碳化物基體和所述基本上為固體的層至約1200°C至大約1600°C的溫度；以及使所述碳化物基體和所述基本上為固體的層暴露于約5GPa到約7GPa的壓力下。21.如權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括:使所述碳化物基體和所述基本上為固體的層經(jīng)受HPHT工序；以及使所述基本上為固體的層在HPHT工序中暴露于鹽。22.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，施加所述壓力包括施加約500N到約10000N的壓 力。
【文檔編號(hào)】E21B10/42GK106029265SQ201480076103
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2014年11月18日
【發(fā)明人】M·斯圖爾特, 方毅, S·L·霍爾曼, J·彼得森
【申請(qǐng)人】史密斯國(guó)際有限公司