CN101765695A - 混合式钻头及其钻进方法 - Google Patents

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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/08—Roller bits
    • E21B10/14—Roller bits combined with non-rolling cutters other than of leading-portion type

Abstract

本发明公开了具有滚动牙轮和固定刀翼的混合式钻头以及钻进方法。固定刀翼上的切削齿形成从钻头体周边到轴向中心的连续切削轮廓。滚动牙轮切削齿与固定切削齿在位于轴向中心和周边之间的切削轮廓的鼻部区域和肩部区域中重合。滚动牙轮切削齿压碎并预先或部分地压裂处于封闭且高应力鼻部和肩部区域中的地层。

Description

混合式钻头及其钻进方法
技术领域
本发明通常涉及钻地钻头，尤其涉及具有滚动牙轮、固定切削件和切削齿的组合的钻头，以及利用该钻头进行钻进的方法。
背景技术
旋转钻探的成功能够发现深油气储层和开采大量石油。旋转钻岩钻头是使旋转钻探成为可能的重要发明。只有软土质地层可以在商业上利用早期刮刀钻头和索钻钻具钻透，但是Howard R.Hughes的美国专利No.930,759中公开的双牙轮钻岩钻头在靠近Beaumont，Tex.的Spindletop油气田相对容易地钻探盖岩。上世纪首个十年期间的重要发明达不到现代旋转钻岩钻头的深度和速度。最初的Hughes钻头钻进许多小时，现代钻头钻进许多天。现代钻头有时钻进数千英尺，而不是仅仅几英尺。许多努力对旋转岩石钻头做出了重要改进。
在利用滚动牙轮或滚动切削刃钻头对泥土质层钻孔时，可以使用其上旋转安装有一个、两个或三个滚动牙轮的岩石钻头。钻头固定到钻柱下端，所述钻柱从地面旋转或通过井底电机或涡轮机旋转。当钻柱旋转时，安装在钻头上的牙轮在钻孔底部上滚动和滑动，从而接合并破碎要去除的地层材料。滚动牙轮设置有切削元件或切削齿，其通过来自钻柱的重力推动以穿透和挖掘钻孔底部。来自钻孔底部和侧面的切屑由从地面通过中空的旋转钻柱向下泵送的钻井液冲走，并且以悬浮在钻井液中的形式运送到地面。
滚动牙轮钻头在20世纪大部分的时间内进行石油钻探。由于20世纪70年代和20世纪80年代出现的合成或人工金刚石技术的进步，固定切削刃或″刮刀″钻头在20世纪下半叶重新开始流行。现代固定切削刃钻头通常称作″金刚石″或″PDC″(聚晶金刚石复合片)钻头并且比19世纪和20世纪早期的最初固定切削刃钻头钻进距离更长。金刚石或PDC钻头安装有包括形成在支撑基底(通常为烧结碳化钨)上并粘结于其上的聚晶金刚石复合片层或″台″的切削元件，切削元件布置在刀翼的选定位置或钻头体上的其他结构上，其中，金刚石台通常朝向钻头旋转方向。金刚石钻头优于滚动牙轮钻头之处在于它们通常不具有活动部分。金刚石钻头的钻进机理和动态性能与滚动牙轮钻头不同，因为它们不具有活动部分。在钻进操作期间，金刚石钻头以与滚动牙轮钻头类似的方式使用，金刚石钻头同样在所施加的钻压作用下抵靠被钻地层旋转以去除地层材料。金刚石切削齿和钻孔底部及侧部之间的接合剪切或刮削地层材料，以代替滚动牙轮钻头所产生的破碎作用。滚动牙轮和金刚石钻头均具有比彼此更适合的特殊应用；在可预见的将来，没有哪种钻头可以完全代替另一种。
在现有技术中，一些钻地钻头使用一个或多个滚动牙轮和一个或多个固定刀翼的组合。一部分组合型钻头称作混合式钻头。混合式钻头的上述设计(例如授权给Baker，III的美国专利No.4,343,371中描述的情况)使用滚动牙轮进行大部分地层切削，尤其是在钻孔中心处。其它类型的组合钻头称作″取芯钻头″，例如授权给Garner的美国专利No.4,006,788中所公开的那样。取芯钻头典型地具有截顶滚动牙轮，所述截顶滚动牙轮不延伸到钻头中心并且设计成能通过向下钻凿来去除地层的岩心样品，而周围的，要从钻孔中去除的实心圆柱形地层通常保持完整。
授权给Shamburger，Jr.的美国专利No.5,695,019中描述了另一种混合式钻头，其中，滚动牙轮几乎全部延伸到中心。固定切削件镶齿50(图2和3)位于钻头的圆顶区域2或″分叉处″以实现被钻地层的去除。还有另一种混合式钻头有时候称作″扩眼器″，美国专利No.6,527,066中描述了扩眼器的实例。扩眼器具有轴向延伸超过滚动牙轮以附接定向钻头的固定螺纹突起，所述定向钻头可以是滚动牙轮钻头或固定切削刃钻头。在后两种情况下，利用固定切削齿切削中心处，但是固定切削齿不形成从中心到钻头周边的连续、不中断的切削轮廓。
尽管每种钻头可用于特定应用，但人们希望使用具有增强钻进性能的改进的混合式钻地钻头。
发明内容
本发明的实施例包括改进的混合式钻地钻头。一个实施例包括钻地钻头，该钻地钻头包括上部构造为连接到钻柱上的钻头体，所述钻头体具有中心轴线和径向最外侧保径面。至少一个固定刀翼从所述钻头体沿轴向方向向下延伸，所述至少一个固定刀翼具有在前的边缘和在后的边缘。至少一个滚动牙轮旋转安装在所述钻头体上，所述至少一个滚动牙轮具有前侧和后侧。至少一个喷嘴安装在钻头体上靠近中心轴线处。喷嘴布置成在固定刀翼的在前的边缘和滚动牙轮的后侧之间引导加压钻井液流。至少一个滚动牙轮切削齿(还称作″镶齿″或″滚动牙轮切削齿″)布置在滚动牙轮上并与钻头体的中心轴线径向隔开。多个切削齿(为方便起见，下文称作″固定刀翼切削齿″)布置在所述至少一个固定刀翼的在前的边缘上。所述至少一个固定刀翼上的至少一个固定刀翼切削齿靠近钻头的中心轴线定位。
根据本发明的实施例，滚动牙轮切削齿和固定刀翼切削齿组合限定从钻头体的大体上中心轴线延伸到保径面的切削轮廓，固定刀翼切削齿形成位于中心轴线和保径面处的大部分切削轮廓，滚动牙轮切削齿与位于轴向中心和保径面之间的固定刀翼切削齿的切削轮廓重叠。
根据本发明的实施例，排屑槽形成在所述至少一个滚动牙轮的后侧、所述至少一个固定刀翼的在前的边缘和一部分钻头体之间，排屑槽提供用于去除破碎地层材料的区域，排屑槽至少在角尺寸上等于或大于所述至少一个滚动牙轮的前侧和所述至少一个固定刀翼的在后的边缘之间的间隙。
根据本发明的实施例，所述至少一个喷嘴结构还包括靠近钻头体中心轴线的至少一个固定刀翼喷嘴，每个固定刀翼喷嘴布置成将钻井液流导向固定刀翼切削齿；和与钻头体的中心轴线隔开的至少一个滚动牙轮喷嘴，每个滚动牙轮喷嘴布置成将钻井液流导向滚动牙轮。
根据本发明的实施例，至少一个固定切削齿在钻头体中心轴线的大约0.040英寸的范围内。
根据本发明的实施例，至少一个副切削齿位于所述至少一个固定刀翼的在前的边缘和在后的边缘之间。
根据本发明的实施例，每个副切削齿与位于所述至少一个固定刀翼的在前的边缘上的一个固定刀翼切削齿对齐。
根据本发明的实施例，多个副切削齿以与刀翼的在前的边缘大致平行的至少一排布置在固定刀翼上并且在旋转方向上位于刀翼的在前的边缘上的切削齿后面。
通过参考附图和本发明的详细说明，本发明的钻地钻头的实施例的其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
因此，可以更详细地获得和理解本发明显而易见的特征和优点，更特别地，可以参考显示在构成说明书一部分的附图中的实施例更具体地描述上文概括的本发明实施例。然而，应当注意的是，附图只是显示了本发明的一些实施例，因此，不应理解为限制本发明的范围，本发明可以包括其它等效实施例。
图1是根据本发明构造的混合式钻地钻头的实施例的底部平面图。
图2是根据本发明构造的图1所示混合式钻地钻头的实施例的侧面立视图。
图3是根据本发明构造的图1所示混合式钻地钻头的侧面立视图。
图4和5分别是图1到3所示混合式钻地钻头的实施例的底部平面图和侧面立视图，显示了从喷嘴导入的钻井液流。
图6和7是在图1到3所示混合式钻地钻头的实施例中使用的滚动牙轮的侧面立视图。
图8是位于图1到3所示混合式钻头实施例上的所有滚动牙轮切削齿和固定刀翼切削齿的合成视图，所述切削齿围绕钻头体的中心轴旋转并形成一个平面，通常称作″切削轮廓″。
图9是图8所示切削轮廓叠加在典型的滚动牙轮钻地钻头的切削轮廓上的视图。
具体实施方式
参考图1-8，披露了根据本发明实施例的钻地钻头11。钻头11包括具有中心纵向轴线15的钻头体13，所述中心纵向轴线限定了钻头体13的轴向中心。在所示实施例中，钻头体13由钢制成，但是也可以由具有钢加强件的基体材料，或者烧结碳化物材料制成。钻头体13包括钻杆，所述钻杆在其上端或尾端以螺纹或其它方式附接到中空钻柱(未显示)上，所述中空钻柱使钻头11旋转并给钻头和被钻地层提供加压钻井液。
钻头体13的径向最外表面称作保径面并且对应于由钻头11钻进的钻孔(图1中以虚线表示)的保径部或直径。至少一个(显示了两个)钻头牙掌17从钻头体13沿轴向方向向下延伸。钻头体13还具有沿轴向方向向下延伸的多个(例如，同样显示了两个)固定刀翼19。钻头牙掌17和固定刀翼19的数目至少为一个，但是可以为两个以上。在所示实施例，钻头牙掌17(和相关的滚动牙轮)不彼此直接相对(沿钻头11的旋转方向测量，大约隔开191度)，固定刀翼19也是如此(沿钻头11的旋转方向测量，大约隔开169度)。牙掌17和刀翼19的其它间隔和分布也是合适的。
滚动牙轮21安装在构成每个钻头牙掌17一部分的密封轴颈轴承上。根据所示实施例，每个滚动牙轮21的旋转轴线与钻头的轴向中心15相交。可以使用密封或非密封轴颈或滚动轴承作为牙轮轴承。每个滚动牙轮21构造为以及尺寸设置成使滚动牙轮21的径向最内侧端部与轴向中心15(图1)以大约0.60英寸的最小径向距离23径向隔开。特别地，如图6和7所示，滚动牙轮21不像传统滚动牙轮钻头那样典型地构造为锥形结构。另外，每个滚动牙轮21的径向最外表面(典型地称作传统滚动牙轮钻头中的保径牙轮面)，以及钻头牙掌17是″无保径的″或者与钻头体13的最外侧保径面向内隔开。在所示实施例中，滚动牙轮21没有斜角并且没有偏移，使得每个滚动牙轮21的旋转轴线与钻头体13(如图8所示)的轴向中心(中心轴线)15相交。可选地，滚动牙轮21可以具有斜角和(或)偏移，从而当其在井底滚动时引起滚动牙轮21的滑动。
至少一个(显示了多个)滚动牙轮切削镶齿或元件25在滚动牙轮21上通常以周向排的形式布置，使得每个切削齿25与轴向中心15以大约0.30英寸的最小径向距离27径向隔开。最小径向距离23、27可以根据钻头尺寸而改变，并且可以从牙轮至牙轮，和/或从切削齿至切削齿而不同，目的在于把位于钻孔中心处的地层材料留给固定刀翼切削齿31(而非滚动牙轮切削齿25)。滚动牙轮切削齿25不必成排布置，作为替代，可以″随机″布置在每个滚动牙轮21上。此外，滚动牙轮切削齿可以采取一个或多个圆盘或″切口环″的形式，同样落入术语″滚动牙轮切削齿″的含义范围内。
附图显示了通过干涉配合安装到滚动牙轮21上的孔中的碳化钨镶齿，但是在某些应用中还可以使用具有与滚动牙轮整体形成并从其上伸出的表面硬化切削齿25的铣齿或钢齿，当在此使用时，术语″滚动牙轮切削齿″包括这种齿。根据应用，镶齿或切削齿可以为如图所示的凿形，锥形，圆形，或卵形，或者其它形状和形状组合。滚动牙轮切削齿25还可以由(或涂覆有)超耐磨或超硬材料制成，例如多晶金刚石、立方氮化硼等。
另外，多个固定切削齿或固定刀翼切削齿31成排布置并且固定到每个固定刀翼19的在前的边缘上(沿钻头11的旋转方向限定″在前″)。每个固定刀翼切削齿31包括位于支撑基底的在旋转方向上的在前表面上的多晶金刚石层或台，所述金刚石层或台提供切削面，所述切削面在其接合地层的周边处具有切削刃。至少一个固定切削齿31的至少一部分靠近或位于钻头体13的轴向中心15，从而定位成去除位于钻孔轴向中心处的地层材料(典型地，钻头的轴向中心通常与被钻钻孔的中心重合，在钻进期间由于钻头横向运动存在很小程度的偏差)。在如图所示的7-7/8英寸钻头中，所述至少一个固定切削齿31具有与钻头11的轴向中心相切的横向最内侧边缘(如图8所示)。在各种尺寸的钻头中，与钻头轴向中心15相邻的固定刀翼切削齿31的至少横向最内侧边缘应当在钻头轴向中心15(和被钻钻孔的中心)的大约0.040英寸的范围内。
位于最内侧切削齿31径向外侧的固定刀翼切削齿31沿着刀翼19的在前的边缘的一部分固定在直到并包括钻头体11的径向最外侧或保径面的位置。除了包括安装在碳化钨基底上的聚晶台的固定刀翼切削齿31之外，当在此使用时，该术语包括安装在碳化钨基底上的热稳定聚晶金刚石(TSP)晶片或台，以及其它类似的超耐磨或超硬材料，例如立方氮化硼和类金刚石的碳。固定刀翼切削齿31可以硬焊或以其它方式固定到每个刀翼19上的凹部或″凹窝″中，使得切削面上的周向或切削边缘面向地层。
四个喷嘴63、65通常位于钻头体13的容器中心。一对固定刀翼喷嘴63靠近或紧邻钻头11的轴向中心15。固定刀翼喷嘴63定位和构造成将钻井液流从钻头内部导向至少紧邻(优选地，位于前方以避免对齿31和围绕及固定它们的材料造成磨损)每个固定刀翼19的在前的边缘和安装于其上的固定刀翼切削齿31的至少一部分的位置(图4和5)。另一对滚动牙轮喷嘴65与钻头体13的中心轴15远离(位于固定刀翼喷嘴63的径向外侧)并且定位和构造为将钻井液流导向至少靠近每个滚动牙轮21及滚动牙轮切削齿25的后侧的位置(图4和5)。钻井液流冷却切削齿并从刀翼19、滚动牙轮21及其相关切削齿25、31上去除切屑。喷嘴63、65是由碳化钨或类似硬质金属制成的具有选定尺寸圆孔的传统筒体。喷嘴63、65螺纹固定到其相应的容器上。喷嘴63、65还可以采用″水眼″形式，其整体形成在钻头体13上的希望位置处并具有合适的尺寸。
与喷嘴相连，一对排屑槽71设置在每个滚动牙轮21的在后侧和每个固定刀翼19的在前的边缘之间(″前″和″后″同样参考钻头11的旋转方向进行限定)。排屑槽71提供通常通畅区域或容积，以形成切屑和钻井液从钻头11中心部到其周边的间隙，从而使这些材料返回地面。如图2、4和5所示，排屑槽71界定在钻头体13和位于每个牙轮21后侧和每个刀翼19的在前的边缘之间的空隙之间。排屑槽容积超过钻头其它区域的开放容积，特别是在排屑槽的角尺寸73方面，其远大于每个刀翼19的在后的边缘和每个滚动牙轮21的在前的边缘之间的角尺寸(及所限定的容积)。通过在每个固定刀翼19的后侧上设置凹部以部分地实现增大排屑槽71的容积(参见图1)，从而与在没有由凹部提供的间隙时所允许的情况相比，滚动牙轮21可以更靠近每个固定刀翼的后侧布置。
在每个固定刀翼19上的在前的边缘和在后的边缘之间还设置多个成排布置的副切削件或切削齿81，通常与刀翼19的在前的边缘平行。副切削件81在结构上与固定刀翼切削件或切削齿31相似，只是具有更小的直径或者在刀翼19上更凹进一些，从而与刀翼的在前的边缘上的主固定刀翼切削齿31的暴露量相比，在刀翼表面上方露出更小的程度。可选地，副切削件81可以包括如由本发明受让人通过其Hughes Christensen操作单元提供的BRUTETM切削齿，美国专利6,408.958中公开了这种切削件及其用途。作为另一种可选方式，与类似于固定刀翼切削件31的主动切削齿不同，副切削件81可以是被动元件，例如为不具有切削刃的圆形或卵形碳化钨或超耐磨元件(但仍然称作副切削件或切削齿)。这种被动元件用于保护每个刀翼19的底面不受磨损。
优选地，副切削件81沿着刀翼19径向隔开以将其作用集中在鼻部、肩部和保径区域(如下文参照图8所述)。副切削件81可以布置在刀翼19上以与固定刀翼切削件31径向″对齐″，使得副切削件81切入由同一刀翼19上的固定刀翼切削件31形成的同一凹槽或切口中。可选地，副切削件81可以布置成与同一刀翼19上的固定刀翼切削件31径向偏离，使得它们切入由切削件31形成的凹槽之间。副切削件81给切削轮廓(图1)增加了切削齿并且在钻孔底部上的每个径向位置处提高了切削件冗余的″(有效作用)″。无论如图所示的主动切削齿还是被动元件，副切削件81可以有助于减少切削齿31的磨损和损坏，并且减少对固定刀翼19的可能损坏或磨损。另外，副切削件81在钻头11和被钻地层之间形成额外的接合点。这提高了钻头稳定性，例如使如图所示的双固定刀翼构造具有与四刀翼固定切削刃钻头类似的稳定性能。
除了副切削件81之外，在位于每个刀翼19的最外侧周边处的保径面上具有多个耐磨元件83(图1和2)。这些元件83可以是通过干涉配合安装到每个刀翼19的保径面上的孔中的平顶或圆顶碳化钨或其它硬合金齿。这些元件83的主要作用是被动防止刀翼19的磨损。在一些应用中，希望在钻头牙掌上布置主动切削齿，例如具有斜缘的超硬(多晶金刚石)平顶元件，用于剪切被钻钻孔的侧壁。
图6和7显示了每个滚动牙轮21，具有彼此不同的构造，也不是如滚动牙轮型钻头中典型使用的滚动牙轮那样的通常锥形形状。图6的牙轮91具有其上定位有切削齿或镶齿的四个表面或承台。鼻部或最内侧表面93覆盖有平顶的耐磨镶齿或切削齿。第二表面95为锥形并具有比第一表面91大的直径，并且具有位于其上的凿形切削齿。第三表面97为锥形并具有比第二表面95小的直径，并且同样具有凿形镶齿。第四表面99为锥形并具有比第二表面95和第三表面97小，但是比第一表面93大的直径。第四表面99具有主要用于耐磨损的圆顶镶齿或切削齿。
图7的牙轮101也具有其上定位有切削齿的四个表面或承台。鼻部或第一表面103具有位于其上的平顶、耐磨切削齿。第二表面105为锥形并具有比第一表面103大的直径。第二表面105具有位于其上的凿形切削齿。第三表面107为大致圆柱形并具有比第二表面105大的直径。同样，凿形切削齿位于第三表面107上。第四表面109为锥形并具有比第三表面107小的直径。圆顶耐磨镶齿位于第四表面109上。
图8是通过使切削齿围绕中心轴线15旋转形成单平面而获得的每个牙轮和刀翼上的牙轮切削齿和固定切削齿25、31的示意性叠加视图。图8称作″切削轮廓″。如图8所示，滚动牙轮切削齿25和固定刀翼切削齿31组合以限定切削轮廓41，其相对于轴线从轴向中心15穿过″锥形区域″、″鼻部区域″和″肩部区域″(参见图9)延伸到径向最外侧周边或保径面43(为清楚起见，不显示副切削件81)。在所示实施例中，只有固定刀翼切削齿31在轴向中心15和保径面43处形成切削轮廓41。然而，滚动牙轮切削齿25与切削轮廓41上的固定刀翼切削齿31重叠或组合，从而在位于靠近轴向中心15的锥形区域和钻孔43保径部处的保径区域之间的被钻地层中形成大体上相等的表面或切口。滚动牙轮切削齿25构造为在切削轮廓41的鼻部45和肩部47处切削，其中，鼻部45是面向钻孔壁和靠近保径面43定位的切削轮廓的轴向在前部分(即，位于轴向中心15和肩部47之间)。在本文中，″肩部″用于描述切削轮廓的鼻部区域45和保径区域之间的过渡段。
图9是图8所示切削轮廓(由曲线141表示)与由类似尺寸的(7-7/8英寸)三牙轮钻头(由曲线151表示)产生的典型轮廓相叠加。两个轮廓在保径部133处对齐，即，每个钻头的径向最外表面对齐以进行对比。根据本发明的混合式钻头的轮廓分成三个区域，如前所述：从轴向中心径向向外伸出的通常线性锥形区域143；以选定半径弯曲并界定钻头前部的鼻部区域141；和同样以选定半径弯曲并将钻头133的鼻部区域连接到保径区域上的肩部区域147。锥形区域141描述了与钻孔水平底部之间的角度α，为大约10度-30度，优选地大约20度。鼻部区域145和肩部区域147的选定半径可以是相同(单一半径)或不同的(复合半径)。在两种情况下，混合式钻头的轮廓曲线与保径区域133在该轮廓曲线与保径区域相交的位置相切。如图所示，滚动牙轮轮廓151界定了大致连续曲线(典型地具有复合半径)，其从轴向中心延伸到保径区域并且在其与保径区域相交的位置不与保径区域133相切。由根据本发明的混合式钻头的轮廓描述的曲线与滚动牙轮钻头相比更类似于典型的现代固定牙轮金刚石钻头。
如图所示并如前所述，径向最内侧的固定刀翼切削齿31优选地与钻头11的轴向中心15大体上相切。最内侧固定切削齿的径向最内侧横向或周向部分优选地与轴向中心15相距不超过0.040英寸。对于所示7-7/8英寸钻头来说，径向最内侧滚动牙轮切削齿25(不同于不与地层主动接合的牙轮鼻部元件)与钻头的轴向中心15隔开大约2.28英寸的距离29。
因此，滚动牙轮切削齿25和固定刀翼切削齿31组合以限定位于鼻部45和肩部47(图8)上的相等切削面，所述鼻部和肩部最难以钻凿钻孔。当整个钻压集中在钻孔的一小部分上以钻透岩石从软至硬的过渡段时，轮廓的鼻部或在前部分承受极大负载。另一方面，肩部吸收横向力，所述横向力在例如钻头涡动和滑摩颤振的动态运动期间会非常大。在鼻部和肩部区域，切削速度最大，半数以上的切屑体积在该区域产生。滚动牙轮切削齿25压碎并预先或部分地压裂高应力鼻部和肩部区域中的地层，减轻固定刀翼切削齿31上的负荷。
参考平面51(图2和3)位于混合式钻头11的在前或最远侧轴向端处。每个滚动牙轮切削齿25和固定切削齿31中的至少一个在参考平面51处沿轴向方向以大体上相等的尺寸延伸，但是彼此径向偏离。然而，在与中心轴15垂直的共同平面51内不要求滚动牙轮和固定切削件切削齿25、31的最远侧元件之间存在这种定位，使得切削齿25、31在位于其最远侧位置时以显著距离(0.125英寸)轴向隔开(或伸出不同的距离)。固定刀翼切削齿31与钻头体13轴向隔开并位于其远侧(例如，低于钻头体)。
在另一个实施例中，滚动牙轮切削齿25可以延伸超过固定刀翼19和固定刀翼切削齿31的最远侧位置(例如，大约0.060-0.125英寸)以补偿这些部件之间的磨损差异。当轮廓41从混合式钻头11的肩部47过渡到保径部43时，滚动牙轮切削齿25不再与地层接合(参见图8)，多排竖向交错(即，轴向)的固定刀翼切削齿31铰出光滑钻孔壁。滚动牙轮切削齿25在保径部处的铰孔效率极低，会造成不希望的钻孔壁损坏。实际上，每个钻头牙掌17位于滚动牙轮上方的部分和滚动牙轮21本身与钻孔侧壁径向隔开，从而减少或完全消除滚动牙轮切削齿25和钻孔侧壁之间的接触。
本发明具有一些优点，包括提供仅用固定切削齿(不用滚动牙轮)在孔中心处进行切削的混合式钻头。固定刀翼切削齿可以非常有效地切削钻孔中心。此外，由于位于中心的固定刀翼切削齿(由于其靠近钻头体的中心轴线)的较低切削速度，聚晶金刚石复合片或其它超耐磨切削齿承受很少磨损或几乎没有磨损。滚动牙轮及其切削齿构造为切削几乎相当的表面(利用固定刀翼上的切削齿)，从而提高刀翼在最难以钻凿鼻部和肩部区域上的切削作用，所述区域是在前的轮廓区域(轴向)并因此在更硬、更磨蚀性地层中承受高度磨损和振动损坏。碳化钨滚动牙轮镶齿的破碎作用将坚硬岩石深深地压裂，大大降低了岩石强度。与通常由传统的金刚石或PDC切削齿型刮刀钻头钻进的原始地层材料相比，预先或部分破碎的岩石更易于去除，很少造成固定刀翼切削齿损坏和磨损。利用多排竖向交错的固定刀翼切削齿产生钻孔的周边或保径部。这会留下光滑钻孔壁并减少在不太耐磨的滚动牙轮镶齿上的滑动和磨损。
尽管只描述了本发明的一部分形式，对本领域技术人员显而易见的是，本发明不限于此，在不脱离下文要求保护的本发明范围及其法定等效表述的情况下可以进行各种改变。

Claims (57)

1.一种钻头，包括：
钻头体，具有轴线、轴向中心和从所述钻头体沿轴向方向向下延伸的至少一个固定刀翼；
安装到所述钻头体上的至少一个滚动牙轮；
布置在所述滚动牙轮上并与所述轴向中心径向隔开的至少一个滚动牙轮切削齿；和
布置在所述固定刀翼上的多个固定切削齿，至少一个固定切削齿靠近所述钻头体的轴向中心定位并适于切削位于所述轴向中心处的地层。
2.如权利要求1所述的钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合以限定切削轮廓，所述切削轮廓相对于所述轴线从所述轴向中心延伸到径向最外侧周边，所述固定切削齿在所述轴向中心和径向最外侧周边处形成完整的切削轮廓，所述牙轮钻头切削齿与固定切削齿位于所述轴向中心和径向最外侧周边之间的切削轮廓重叠。
3.如权利要求2所述的钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿在切削轮廓的鼻部和肩部处切削。
4.如权利和要求1所述的钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合以限定位于钻头轴向端部处的切削面，每个牙轮钻头切削齿和固定切削齿中的至少一个在切削面处以大体上相等的尺寸沿轴向方向延伸。
5.如权利要求1所述的钻头，其中，所述至少一个固定切削齿在轴向中心的大约0.040英寸的范围内。
6.一种混合式钻头，包括：
钻头体，具有轴线、轴向中心、沿轴向向下方向延伸的多个臂、和沿轴向向下方向延伸的多个固定刀翼；
多个滚动牙轮，每个滚动牙轮安装到相应的一个臂上；
位于所述滚动牙轮上并且与所述轴向中心径向隔开的多个滚动牙轮切削齿；
安装在所述固定刀翼上的多个固定切削齿，至少一个固定切削齿靠近所述钻头体的轴向中心定位并适于切削位于所述轴向中心处的地层；和
滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合以限定切削轮廓，所述切削轮廓相对于所述轴线从所述轴向中心延伸到径向最外侧周边，所述固定切削齿在所述轴向中心和径向最外侧周边处形成完整的切削轮廓，并且所述滚动牙轮切削齿与固定切削齿位于所述轴向中心和径向最外侧周边之间的切削轮廓重叠。
7.如权利要求6所述的混合式钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿在切削轮廓的鼻部和肩部处切削。
8.如权利和要求6所述的混合式钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合以限定位于混合式钻头轴向端部处的切削面，每个滚动牙轮切削齿和固定切削齿中的至少一个在切削面处以大体上相等的尺寸沿轴向方向延伸。
9.如权利要求6所述的混合式钻头，其中，所述至少一个固定切削齿在轴向中心的大约0.040英寸的范围内。
10.一种混合式钻头，包括：
钻头体，具有轴线、轴向中心、至少一个沿轴向方向向下延伸的臂、和至少一个沿所述轴向方向向下延伸的固定刀翼；
安装到相应臂上的至少一个滚动牙轮，每个滚动牙轮形成并定位成使所述滚动牙轮与所述轴向中心径向隔开；
位于每个滚动牙轮上并且与所述轴向中心径向隔开的多个滚动牙轮切削齿；
安装在所述固定刀翼上的多个固定切削齿，至少一个固定切削齿靠近所述钻头体的轴向中心定位并适于切削位于所述轴向中心处的地层；
所述滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合以限定切削轮廓，所述切削轮廓相对于所述轴线从所述轴向中心延伸到径向最外侧周边，所述固定切削齿在所述轴向中心和径向最外侧周边处形成完整的切削轮廓，并且所述滚动牙轮切削齿与固定切削齿位于所述轴向中心和径向最外侧周边之间的切削轮廓重叠；和
所述滚动牙轮切削齿在所述切削轮廓的鼻部和肩部处进行切削，其中，所述鼻部位于所述轴向中心的径向外侧，所述肩部位于所述径向最外侧周边的径向内侧。
11.如权利要求10所述的混合式钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合以限定位于混合式钻头轴向端部处的切削面，每个滚动牙轮切削齿和固定切削齿中的至少一个在切削面处以大体上相等的尺寸沿轴向方向延伸。
12.如权利要求10所述的混合式钻头，其中，所述至少一个固定切削齿在轴向中心的大约0.040英寸的范围内。
13.一种混合式钻地钻头，包括：
钻头体，具有轴向中心和径向最外侧保径面；
从所述钻头体向下轴向悬垂的至少一个固定刀翼；
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮；
布置在所述滚动牙轮上的至少一个滚动牙轮切削齿，所述滚动牙轮切削齿与所述钻头体的轴向中心径向隔开；和
成排布置在所述固定刀翼的在前的边缘上的多个固定刀翼切削齿，所述固定刀翼切削齿排从所述固定刀翼的径向最外侧保径区域延伸到固定刀翼的靠近所述轴向中心的锥形区域，其中，所述固定刀翼切削齿的刮削作用使锥形区域和保径区域中的地层破碎，所述滚动牙轮切削齿的破碎作用与位于所述锥形区域和保径区域之间的所述固定刀翼切削齿的刮削作用相结合。
14.如权利要求13所述的钻地钻头，其中，所述至少一个滚动牙轮切削齿包括以周向排布置在每个滚动牙轮上的多个碳化钨镶齿。
15.如权利要求13所述的钻地钻头，其中，固定刀翼切削齿之一的至少一部分位于所述钻头体的轴向中心的0.040英寸范围内并且适于切削位于所述轴向中心处的地层。
16.如权利要求13所述的钻地钻头，其中，所述固定刀翼切削齿至少部分地由多晶金刚石制成。
17.如权利要求13所述的钻地钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合以限定切削轮廓，所述切削轮廓相对于所述轴线从所述轴向中心延伸到径向最外侧周边，所述固定切削齿在所述轴向中心和径向最外侧周边处形成完整的切削轮廓，并且所述滚动牙轮切削齿与固定切削齿位于所述轴向中心和径向最外侧周边之间的切削轮廓重叠。
18.一种混合式钻地钻头，包括：
钻头体，具有轴向中心和径向最外侧保径面；
从所述钻头体向下轴向悬垂的至少一个固定刀翼；
从所述钻头体向下轴向悬垂的至少一个钻头牙掌；
旋转安装在所述钻头牙掌上的至少一个滚动牙轮；
布置在所述滚动牙轮上的多个滚动牙轮切削齿，所述滚动牙轮切削齿与所述钻头体的轴向中心和保径面径向隔开；和
成排布置在所述固定刀翼的在前的边缘上的多个固定刀翼切削齿，所述固定刀翼切削齿排从所述钻头体的保径区域延伸到靠近所述刀翼轴向中心的锥形区域。
19.如权利要求18所述的钻地钻头，其中，所述固定刀翼切削齿的刮削作用使锥形区域和保径区域中的地层破碎，所述滚动牙轮切削齿的破碎作用与位于所述锥形区域和保径区域之间的所述固定刀翼切削齿的刮削作用相结合。
20.如权利要求18所述的钻地钻头，其中，固定切削齿之一的至少一部分位于所述钻头体的轴向中心的0.040英寸范围内并且适于切削位于所述轴向中心处的地层。
21.如权利要求18所述的钻地钻头，其中，所述固定刀翼切削齿至少部分地由多晶金刚石制成。
22.如权利要求18所述的钻地钻头，其中，所述至少一个滚动牙轮切削齿包括以周向排布置在每个滚动牙轮上的多个碳化钨镶齿。
23.一种钻地钻头，包括：
钻头体，具有中心轴线和径向最外侧保径面；
至少一个固定刀翼，具有旋转方向上的在前的边缘、旋转方向上的在后的边缘，并且所述固定刀翼从所述钻头体沿轴向方向和从靠近中心轴线大致径向延伸到所述径向最外侧保径面；
多个固定刀翼切削齿，其布置在所述至少一个固定刀翼的在前的边缘上并且从靠近中心轴线延伸到所述径向最外侧保径面；
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮；和
布置在所述至少一个滚动牙轮上的多个切削齿，其中，所有滚动牙轮上的切削齿均远离所述中心轴线定位。
24.一种钻地钻头，包括：
具有中心轴线的钻头体；
从所述钻头体轴向向下延伸的切削轮廓，所述切削轮廓包括锥形区域、鼻部区域、肩部区域和保径区域；
位于所述切削轮廓上的多个固定切削齿，其从靠近钻头中心轴线的锥形区域延伸到保径区域；和
位于所述切削轮廓上并由至少一个滚动牙轮支撑的多个镶齿，所述轮廓上的多个镶齿只位于鼻部区域和肩部区域。
25.如权利要求24所述的钻地钻头，还包括：
从所述钻头体轴向向下延伸的至少一个固定刀翼，所述固定切削齿布置在所述固定刀翼的旋转方向上的在前的边缘上；
从所述钻头体轴向向下延伸的至少一个钻头牙掌，所述滚动牙轮旋转安装在所述钻头牙掌上。
26.如权利要求25所述的钻地钻头，其中，固定刀翼切削齿之一的至少一部分位于所述钻头体的轴向中心的0.040英寸范围内并且适于切削位于所述轴向中心处的地层。
27.一种地下钻进方法，包括：
在钻压作用下使钻头靠在地层上旋转；
只利用固定切削齿钻凿钻孔的中心的锥形区域和保径区域；和
使用固定切削齿和可动切削齿钻凿在所述锥形区域和保径部分之间径向延伸的钻孔的另一部分。
28.一种钻地钻头，包括：
具有中心轴线的钻头体和从所述钻头体轴向延伸的至少一个固定刀翼，所述固定刀翼具有径向最外侧保径面；
从所述保径面大体上延伸到所述钻头体的中心轴线的多个固定刀翼切削齿，所述固定刀翼切削齿布置成在钻进操作期间去除位于钻孔中心和侧壁处的地层；和
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮，所述滚动牙轮包括布置在所述牙轮上的多个滚动牙轮切削齿，从而在钻进操作期间去除位于钻孔的中心和侧壁之间的地层。
29.如权利要求28所述的钻地钻头，其中，固定刀翼切削齿之一的至少一部分位于所述钻头体的轴向中心的0.040英寸范围内并且适于切削位于所述轴向中心处的地层。
30.一种钻地钻头，包括：
具有中心轴线的钻头体和从所述钻头体轴向延伸的至少一个固定刀翼，所述固定刀翼具有径向最外侧保径面；
从所述保径面大体上延伸到所述钻头体的中心轴线的多个固定刀翼切削齿，所述固定刀翼切削齿布置成在钻进操作期间去除位于钻孔中心和侧壁处的地层；和
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮，所述滚动牙轮包括布置在所述牙轮上的多个滚动牙轮切削齿，以与至少在轴向最远侧鼻部区域上的固定刀翼切削齿大体上相同，从而在钻进操作期间去除位于钻孔中心和侧壁之间的地层。
31.如权利要求30所述的钻地钻头，其中，固定刀翼切削齿之一的至少一部分位于所述钻头体的轴向中心的0.040英寸范围内并且适于切削位于所述轴向中心处的地层。
32.一种钻地钻头，包括：
上部构造为连接到钻柱上的钻头体，所述钻头体具有中心轴线和径向最外侧保径面；
从所述钻头体沿轴向方向向下延伸的至少一个固定刀翼，所述固定刀翼具有在前的边缘和在后的边缘；
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮，所述滚动牙轮具有前侧和后侧；
靠近所述中心轴线安装在所述钻头体上的至少一个喷嘴，所述喷嘴布置成在所述固定刀翼的在前的边缘和所述滚动牙轮的后侧之间引导加压钻井液流；
布置在所述滚动牙轮上并且与所述钻头体的中心轴线径向隔开的多个滚动牙轮切削齿；和
布置在所述固定刀翼的在前的边缘上的多个固定刀翼切削齿，至少一个固定刀翼切削齿靠近所述钻头的中心轴线定位。
33.如权利要求32所述的钻地钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定刀翼切削齿组合限定从所述钻头的大体上中心轴线延伸到保径面的切削轮廓，所述固定刀翼切削齿形成位于所述中心轴线和保径面处的大部分切削轮廓，所述滚动牙轮切削齿与位于所述轴向中心和保径面之间的固定刀翼切削齿的切削轮廓重叠。
34.如权利要求32所述的钻地钻头，还包括形成在滚动牙轮后侧、固定刀翼的在前的边缘和一部分钻头体之间的排屑槽，所述排屑槽提供用于去除破碎的地层材料的区域，所述排屑槽至少在角尺寸上等于或大于滚动牙轮前侧和固定刀翼的在后的边缘之间的间隙。
35.如权利要求32所述的钻地钻头，其中，所述至少一个喷嘴还包括：
靠近所述钻头体轴向中心的至少一个固定刀翼喷嘴，所述刀翼喷嘴布置成将钻井液流导向固定刀翼上的固定刀翼切削齿；和
与所述钻头体的轴向中心隔开的至少一个滚动牙轮喷嘴，所述滚动牙轮喷嘴布置成将钻井液导向所述滚动牙轮。
36.如权利要求32所述的钻地钻头，其中，所述至少一个固定刀翼切削齿在中心轴线的大约0.040英寸的范围内。
37.一种钻地钻头，包括：
上部构造为连接到钻柱上的钻头体，所述钻头体具有中心轴线和径向最外侧保径面；
从所述钻头体沿轴向方向向下延伸的至少一个固定刀翼，所述固定刀翼具有在前的边缘和在后的边缘；
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮，所述滚动牙轮具有前侧和后侧；
安装在所述钻头体上并布置成将加压钻井液流从钻柱朝向滚动牙轮和固定刀翼至少之一引导的至少一个喷嘴；
布置在所述滚动牙轮上并且与所述钻头体的中心轴线径向隔开的多个滚动牙轮切削齿；
布置在所述固定刀翼的在前的边缘上的多个固定刀翼切削齿，至少一个固定切削齿靠近所述钻头体的中心轴线定位；和
形成在所述滚动牙轮后侧、刀翼的在前的边缘和一部分钻头体之间的至少一个排屑槽，所述排屑槽提供用于去除由钻头产生的地层材料的区域。
38.如权利要求37所述的钻地钻头，其中，所述至少一个喷嘴还包括：
靠近所述钻头体轴向中心的至少一个固定刀翼喷嘴，所述固定刀翼喷嘴布置成将钻井液流导向固定刀翼上的固定刀翼切削齿；和
与所述钻头体的轴向中心隔开的至少一个滚动牙轮喷嘴，所述滚动牙轮喷嘴布置成将钻井液导向所述滚动牙轮。
39.如权利要求37所述的钻地钻头，其中，所述至少一个固定切削齿在轴向中心的大约0.040英寸的范围内。
40.如权利要求37所述的钻地钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定刀翼切削齿组合限定从所述钻头的大体上中心轴线延伸到保径面的切削轮廓，所述固定刀翼切削齿形成位于所述中心轴线和保径面处的大部分切削轮廓，所述滚动牙轮切削齿与位于所述轴向中心和保径面之间的固定刀翼切削齿的切削轮廓重叠。
41.一种钻地钻头，包括：
上部构造为连接到钻柱上的钻头体，所述钻头体具有中心轴线和径向最外侧保径面；
从所述钻头体沿轴向方向向下延伸的至少一个固定刀翼，所述固定刀翼具有在前的边缘和在后的边缘；
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮，所述滚动牙轮具有前侧和后侧；
靠近所述钻头体轴向中心的至少一个固定刀翼喷嘴，所述固定刀翼喷嘴布置成将钻井液流导向固定刀翼上的固定刀翼切削齿；
与所述钻头体的轴向中心隔开的至少一个滚动牙轮喷嘴，所述滚动牙轮喷嘴布置成将钻井液导向所述滚动牙轮；
布置在所述滚动牙轮上并且与所述钻头体的中心轴线径向隔开的多个滚动牙轮切削齿；
布置在所述固定刀翼的在前的边缘上的多个固定刀翼切削齿，至少一个固定切削齿靠近所述钻头体的中心轴线定位以去除位于轴向中心处的地层材料；和
形成在滚动牙轮后侧、固定刀翼的在前的边缘和一部分钻头体之间的至少一个排屑槽，所述排屑槽提供用于去除地层材料的区域，所述排屑槽至少在角尺寸上等于或大于滚动牙轮前侧和固定刀翼的在后的边缘之间的间隙。
42.如权利要求41所述的钻地钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定刀翼切削齿组合限定从所述钻头的大体上中心轴线延伸到保径面的切削轮廓，所述固定刀翼切削齿形成位于所述中心轴线和保径面处的大部分切削轮廓，所述滚动牙轮切削齿与位于所述轴向中心和保径面之间的固定刀翼切削齿的切削轮廓重叠。
43.一种钻地钻头，包括：
在上部具有连接到钻柱上的装置的钻头体，所述钻头体具有中心轴线和径向最外侧保径面；
从所述钻头体沿轴向方向向下延伸的至少一个固定刀翼，所述固定刀翼具有在前的边缘和在后的边缘；
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮；
布置在所述滚动牙轮上并且与所述钻头体的中心轴线径向隔开的多个滚动牙轮切削齿；
布置在所述固定刀翼的在前的边缘上的多个固定刀翼切削齿，至少一个固定刀翼切削齿靠近所述钻头体的中心轴线定位；和
位于所述至少一个固定刀翼的在前的边缘和在后的边缘之间的至少一个副切削齿。
44.如权利要求43所述的钻地钻头，其中，每个副切削齿与位于刀翼的在前的边缘上的固定刀翼切削齿之一对齐。
45.如权利要求43所述的钻地钻头，其中，所述至少一个固定刀翼切削齿在轴向中心的大约0.040英寸的范围内。
46.如权利要求43所述的钻地钻头，其中，所述至少一个副切削齿包括布置成与刀翼的在前的边缘大致平行延伸的至少一排的多个副切削齿。
47.如权利要求43所述的钻地钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合限定从所述钻头体的大体上中心轴线延伸到保径面的切削轮廓，所述固定切削齿形成位于所述中心轴线和保径面处的大体上全部切削轮廓，所述滚动牙轮切削齿与位于所述轴向中心和保径面之间的固定切削齿的切削轮廓重叠。
48.一种钻地钻头，包括：
上部构造为连接到钻柱上的钻头体，所述钻头体具有中心轴线和径向最外侧保径面；
从所述钻头体沿轴向方向向下延伸的至少一个固定刀翼，所述固定刀翼具有在前的边缘和在后的边缘；
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮；
布置在所述滚动牙轮上并且与所述钻头体的中心轴线径向隔开的多个滚动牙轮切削齿；
布置在所述固定刀翼上的多个固定刀翼切削齿，至少一个固定刀翼切削齿靠近所述钻头的中心轴线定位，另一个固定刀翼切削齿靠近所述钻头体的保径面定位；和
多个副切削齿，每个副切削齿位于所述至少一个固定刀翼的在前的边缘和在后的边缘之间。
49.如权利要求48所述的钻地钻头，其中，每个副切削齿与位于刀翼的在前的边缘上的切削齿之一对齐。
50.如权利要求48所述的钻地钻头，其中，所述至少一个固定刀翼切削齿在轴向中心的大约0.040英寸的范围内。
51.如权利要求48所述的钻地钻头，还包括布置成与刀翼的在前的边缘大致平行延伸的至少一排的多个副切削齿。
52.如权利要求48所述的钻地钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合限定从所述钻头体的大体上中心轴线延伸到保径面的切削轮廓，所述固定刀翼切削齿形成位于所述中心轴线和保径面处的大体上全部切削轮廓，所述滚动牙轮切削齿与位于所述轴向中心和保径面之间的固定切削齿的切削轮廓重叠。
53.一种钻地钻头，包括：
钻头体，具有中心轴线和径向最外侧保径面；
至少一个固定刀翼，具有旋转方向上的在前的边缘、旋转方向上的在后的边缘，并且所述固定刀翼从所述钻头体沿轴向方向和从靠近中心轴线大致径向延伸到所述径向最外侧保径面；
多个固定刀翼切削齿，其布置在所述至少一个固定刀翼的在前的边缘上并且从靠近中心轴线的位置延伸到所述径向最外侧保径面；
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮；和
布置在所述至少一个滚动牙轮上的多个切削齿，其中，所有切削齿均远离所述中心轴线定位。
54.一种钻地钻头，包括：
上部构造为连接到钻柱上的钻头体，所述钻头体具有中心轴线和径向最外侧保径面；
从所述钻头体沿轴向方向向下延伸的至少一个固定刀翼，所述固定刀翼具有在前的边缘和在后的边缘；
旋转安装在所述钻头体上的至少一个滚动牙轮；
布置在所述滚动牙轮上并且与所述钻头体的中心轴线径向隔开的多个滚动牙轮切削齿；和
布置在所述固定刀翼上的多个固定刀翼切削齿，至少一个固定刀翼切削齿靠近所述钻头的中心轴线定位，另一个固定刀翼切削齿靠近所述钻头体的保径面定位，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定切削齿组合限定从所述钻头体的大体上中心轴延伸到保径面的切削轮廓，所述轮廓具有界定了相对于水平方向的选定角度的锥形区域和将所述锥形区域连接到保径区域上的曲线，所述保径区域与所述钻头体的保径面对齐，所述曲线与所述钻头体的保径面相切。
55.如权利要求54所述的钻地钻头，其中，所述曲线具有单一半径。
56.如权利要求54所述的钻地钻头，其中，所述曲线具有对应于鼻部和肩部的复合半径，所述鼻部和肩部中的每个部分具有彼此不同的半径。
57.如权利要求54所述的钻地钻头，其中，所述滚动牙轮切削齿和固定刀翼切削齿布置和构造为切削所述轮廓的鼻部和肩部上的大体上相等表面。
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Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012006966A1 (zh) * 2010-07-16 2012-01-19 西南石油大学 一种复合式钻头
CN102392603A (zh) * 2011-11-30 2012-03-28 四川深远石油钻井工具有限公司 旋切钻头与pdc刀翼形成的复合钻头
CN102392605A (zh) * 2011-11-30 2012-03-28 四川深远石油钻井工具有限公司 Pdc钻头与旋切钻头形成的复合钻头
CN102400646A (zh) * 2011-11-30 2012-04-04 四川深远石油钻井工具有限公司 旋切钻头与牙轮钻头形成的复合钻头
CN102434105A (zh) * 2011-11-30 2012-05-02 四川深远石油钻井工具有限公司 具有旋切破岩功能的复合钻头
CN103015899A (zh) * 2012-12-19 2013-04-03 江汉石油钻头股份有限公司 一种强化心部切削功能的混合钻头
CN103758458A (zh) * 2014-01-10 2014-04-30 西南石油大学 一种混合式单牙轮钻头
CN103890305A (zh) * 2011-03-28 2014-06-25 戴蒙得创新股份有限公司 具有经修饰表面的切削元件
CN103939022A (zh) * 2014-04-10 2014-07-23 河北驰恒钻头制造有限公司 一种pdc钻头与牙轮钻头联合破岩的组合钻头
CN104487647A (zh) * 2012-03-02 2015-04-01 国民油井华高有限公司 内量规环钻头
CN105283623A (zh) * 2013-06-12 2016-01-27 史密斯国际有限公司 切割结构及用于保持该切割结构的结构
CN106164407A (zh) * 2014-05-22 2016-11-23 哈里伯顿能源服务公司 具有刀片和圆盘的混合钻头
CN106194033A (zh) * 2015-05-06 2016-12-07 成都百施特金刚石钻头有限公司 混合式井下钻井钻头
CN106285490A (zh) * 2016-08-30 2017-01-04 宝鸡石油机械有限责任公司 一种牙轮布置在刀翼上的复合钻头
CN106869802A (zh) * 2017-04-27 2017-06-20 西南石油大学 一种复合破岩机构和一种长寿命复合钻头
CN107701110A (zh) * 2016-08-09 2018-02-16 威达国际工业有限合伙公司 一种用于钻爆破孔的耐用岩石钻头
CN107709693A (zh) * 2015-07-17 2018-02-16 哈里伯顿能源服务公司 中心具有反向旋转切削器的混合钻头
CN108798514A (zh) * 2017-04-27 2018-11-13 西南石油大学 一种定向钻井金刚石钻头
CN109415926A (zh) * 2016-07-22 2019-03-01 哈利伯顿能源服务公司 具有支承元件的滚动元件组件
CN109505521A (zh) * 2019-01-25 2019-03-22 沧州格锐特钻头有限公司 一种三刀翼pdc与三牙轮齿的组合钻头
CN110792397A (zh) * 2019-12-11 2020-02-14 西南石油大学 一种复合钻头
CN112204221A (zh) * 2018-05-18 2021-01-08 贝克休斯控股有限责任公司 具有固定刀片和可旋转切割结构的钻地工具及相关方法

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9574405B2 (en) 2005-09-21 2017-02-21 Smith International, Inc. Hybrid disc bit with optimized PDC cutter placement
US7841426B2 (en) * 2007-04-05 2010-11-30 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit with fixed cutters as the sole cutting elements in the axial center of the drill bit
US7845435B2 (en) 2007-04-05 2010-12-07 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit and method of drilling
US8678111B2 (en) 2007-11-16 2014-03-25 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit and design method
US20090272582A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 Baker Hughes Incorporated Modular hybrid drill bit
US7819208B2 (en) 2008-07-25 2010-10-26 Baker Hughes Incorporated Dynamically stable hybrid drill bit
US8450637B2 (en) 2008-10-23 2013-05-28 Baker Hughes Incorporated Apparatus for automated application of hardfacing material to drill bits
US9439277B2 (en) 2008-10-23 2016-09-06 Baker Hughes Incorporated Robotically applied hardfacing with pre-heat
US8948917B2 (en) 2008-10-29 2015-02-03 Baker Hughes Incorporated Systems and methods for robotic welding of drill bits
US20100155146A1 (en) 2008-12-19 2010-06-24 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit with high pilot-to-journal diameter ratio
US8047307B2 (en) * 2008-12-19 2011-11-01 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit with secondary backup cutters positioned with high side rake angles
US20100163310A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Baker Hughes Incorporated Method of manufacturing and repairing fixed-cutter drag-type rotary tools with cutting control structures
WO2010078131A2 (en) 2008-12-31 2010-07-08 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for automated application of hardfacing material to rolling cutters of hybrid-type earth boring drill bits, hybrid drill bits comprising such hardfaced steel-toothed cutting elements, and methods of use thereof
US8141664B2 (en) * 2009-03-03 2012-03-27 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit with high bearing pin angles
US8056651B2 (en) * 2009-04-28 2011-11-15 Baker Hughes Incorporated Adaptive control concept for hybrid PDC/roller cone bits
US8459378B2 (en) 2009-05-13 2013-06-11 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit
US8157026B2 (en) * 2009-06-18 2012-04-17 Baker Hughes Incorporated Hybrid bit with variable exposure
US20110005841A1 (en) * 2009-07-07 2011-01-13 Baker Hughes Incorporated Backup cutting elements on non-concentric reaming tools
US8955413B2 (en) 2009-07-31 2015-02-17 Smith International, Inc. Manufacturing methods for high shear roller cone bits
US8672060B2 (en) 2009-07-31 2014-03-18 Smith International, Inc. High shear roller cone drill bits
CA2773897A1 (en) 2009-09-16 2011-03-24 Baker Hughes Incorporated External, divorced pdc bearing assemblies for hybrid drill bits
US20110079442A1 (en) 2009-10-06 2011-04-07 Baker Hughes Incorporated Hole opener with hybrid reaming section
US8448724B2 (en) 2009-10-06 2013-05-28 Baker Hughes Incorporated Hole opener with hybrid reaming section
US20110100714A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 Moss William A Backup cutting elements on non-concentric earth-boring tools and related methods
US8505634B2 (en) * 2009-12-28 2013-08-13 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools having differing cutting elements on a blade and related methods
WO2011084944A2 (en) 2010-01-05 2011-07-14 Smith International, Inc. High-shear roller cone and pdc hybrid bit
US8794356B2 (en) * 2010-02-05 2014-08-05 Baker Hughes Incorporated Shaped cutting elements on drill bits and other earth-boring tools, and methods of forming same
US8534392B2 (en) * 2010-02-22 2013-09-17 Baker Hughes Incorporated Composite cutting/milling tool having differing cutting elements and method for making the same
US20110290560A1 (en) 2010-06-01 2011-12-01 Baker Hughes Incorporated Early wear detection
US8851207B2 (en) 2011-05-05 2014-10-07 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools and methods of forming such earth-boring tools
SA111320565B1 (ar) * 2010-06-29 2014-09-10 Baker Hughes Inc لقمة تروس حفر ذات خواص مضادة للتعقب
SA111320671B1 (ar) 2010-08-06 2015-01-22 بيكر هوغيس انكور عوامل القطع المشكلة لادوات ثقب الارض و ادوات ثقب الارض شاملة عوامل القطع هذه و الطرق المختصة بها
US8978786B2 (en) 2010-11-04 2015-03-17 Baker Hughes Incorporated System and method for adjusting roller cone profile on hybrid bit
US9782857B2 (en) 2011-02-11 2017-10-10 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit having increased service life
MX337212B (es) 2011-02-11 2016-02-17 Baker Hughes Inc Sistema y metodo para retencion de base en barrenas hibridas.
US20130098688A1 (en) * 2011-10-18 2013-04-25 Smith International, Inc. Drill bits having rotating cutting structures thereon
US9353575B2 (en) 2011-11-15 2016-05-31 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bits having increased drilling efficiency
EP2812523B1 (en) 2012-02-08 2019-08-07 Baker Hughes, a GE company, LLC Shaped cutting elements for earth-boring tools and earth-boring tools including such cutting elements
GB201302379D0 (en) * 2013-01-16 2013-03-27 Nov Downhole Eurasia Ltd Drill bit
CA2927075C (en) 2013-11-12 2019-03-05 Richard Thomas Hay Proximity detection using instrumented cutting elements
BR112016027337A8 (pt) 2014-05-23 2021-05-04 Baker Hughes Inc broca híbrida com montagem de cortador mecanicamente fixada
US11428050B2 (en) 2014-10-20 2022-08-30 Baker Hughes Holdings Llc Reverse circulation hybrid bit
CN105113995A (zh) * 2015-08-10 2015-12-02 宝鸡石油机械有限责任公司 一种强化心部破岩能力的复合钻头
US10119335B2 (en) 2016-02-18 2018-11-06 Baker Hughes Incorporated Bearings for downhole tools, downhole tools incorporating such bearings, and related methods
US10519720B2 (en) 2016-02-18 2019-12-31 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Bearings for downhole tools, downhole tools incorporating such bearings, and related methods
CN108474238A (zh) 2016-02-26 2018-08-31 哈里伯顿能源服务公司 中心具有轴向可调逆转刀具的混合钻头
US10196859B2 (en) 2016-03-04 2019-02-05 Baker Hughes Incorporated Drill bits, rotatable cutting structures, cutting structures having adjustable rotational resistance, and related methods
US10995557B2 (en) 2017-11-08 2021-05-04 Halliburton Energy Services, Inc. Method of manufacturing and designing a hybrid drill bit
US10907414B2 (en) * 2017-11-09 2021-02-02 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Earth boring tools having fixed blades and varying sized rotatable cutting structures and related methods
CN110359856A (zh) * 2018-02-10 2019-10-22 西南石油大学 具有旋转缓冲结构的复合式金刚石钻头
CN108952583B (zh) * 2018-07-03 2019-10-11 中国石油大学(北京) 复合旋切式pdc钻头
US11321506B2 (en) * 2019-09-17 2022-05-03 Regents Of The University Of Minnesota Fast algorithm to simulate the response of PDC bits

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4006788A (en) * 1975-06-11 1977-02-08 Smith International, Inc. Diamond cutter rock bit with penetration limiting
US4285409A (en) * 1979-06-28 1981-08-25 Smith International, Inc. Two cone bit with extended diamond cutters
US4343371A (en) * 1980-04-28 1982-08-10 Smith International, Inc. Hybrid rock bit
US4359112A (en) * 1980-06-19 1982-11-16 Smith International, Inc. Hybrid diamond insert platform locator and retention method
US4444281A (en) * 1983-03-30 1984-04-24 Reed Rock Bit Company Combination drag and roller cutter drill bit
GB2183694A (en) * 1985-11-23 1987-06-10 Nl Petroleum Prod Improvements in or relating to rotary drill bits
US5967246A (en) * 1995-10-10 1999-10-19 Camco International (Uk) Limited Rotary drill bits
US20050183892A1 (en) * 2004-02-19 2005-08-25 Oldham Jack T. Casing and liner drilling bits, cutting elements therefor, and methods of use

Family Cites Families (154)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US930759A (en) 1908-11-20 1909-08-10 Howard R Hughes Drill.
US1874066A (en) 1930-04-28 1932-08-30 Floyd L Scott Combination rolling and scraping cutter drill
US1932487A (en) 1930-07-11 1933-10-31 Hughes Tool Co Combination scraping and rolling cutter drill
US1879127A (en) 1930-07-21 1932-09-27 Hughes Tool Co Combination rolling and scraping cutter bit
US2030722A (en) 1933-12-01 1936-02-11 Hughes Tool Co Cutter assembly
US2198849A (en) 1938-06-09 1940-04-30 Reuben L Waxler Drill
US2216894A (en) 1939-10-12 1940-10-08 Reed Roller Bit Co Rock bit
US2297157A (en) 1940-11-16 1942-09-29 Mcclinton John Drill
US2719026A (en) 1952-04-28 1955-09-27 Reed Roller Bit Co Earth boring drill
US3010708A (en) 1960-04-11 1961-11-28 Goodman Mfg Co Rotary mining head and core breaker therefor
US3055443A (en) 1960-05-31 1962-09-25 Jersey Prod Res Co Drill bit
US3174564A (en) 1963-06-10 1965-03-23 Hughes Tool Co Combination core bit
US3269469A (en) 1964-01-10 1966-08-30 Hughes Tool Co Solid head rotary-percussion bit with rolling cutters
US3424258A (en) 1966-11-16 1969-01-28 Japan Petroleum Dev Corp Rotary bit for use in rotary drilling
USRE28625E (en) 1970-08-03 1975-11-25 Rock drill with increased bearing life
JPS5382601A (en) 1976-12-28 1978-07-21 Tokiwa Kogyo Kk Rotary grinding type excavation drill head
US4140189A (en) 1977-06-06 1979-02-20 Smith International, Inc. Rock bit with diamond reamer to maintain gage
US4270812A (en) 1977-07-08 1981-06-02 Thomas Robert D Drill bit bearing
US4527637A (en) 1981-05-11 1985-07-09 Bodine Albert G Cycloidal drill bit
US4293048A (en) 1980-01-25 1981-10-06 Smith International, Inc. Jet dual bit
US4369849A (en) 1980-06-05 1983-01-25 Reed Rock Bit Company Large diameter oil well drilling bit
US4320808A (en) 1980-06-24 1982-03-23 Garrett Wylie P Rotary drill bit
US4410284A (en) 1982-04-22 1983-10-18 Smith International, Inc. Composite floating element thrust bearing
EP0162107A1 (en) * 1983-11-18 1985-11-27 Rock Bit Industries U.S.A. Inc. Hybrid rock bit
US5028177A (en) 1984-03-26 1991-07-02 Eastman Christensen Company Multi-component cutting element using triangular, rectangular and higher order polyhedral-shaped polycrystalline diamond disks
AU3946885A (en) 1984-03-26 1985-10-03 Norton Christensen Inc. Cutting element using polycrystalline diamond disks
US4726718A (en) 1984-03-26 1988-02-23 Eastman Christensen Co. Multi-component cutting element using triangular, rectangular and higher order polyhedral-shaped polycrystalline diamond disks
US4572306A (en) 1984-12-07 1986-02-25 Dorosz Dennis D E Journal bushing drill bit construction
US4738322A (en) 1984-12-21 1988-04-19 Smith International Inc. Polycrystalline diamond bearing system for a roller cone rock bit
US4657091A (en) 1985-05-06 1987-04-14 Robert Higdon Drill bits with cone retention means
US4664705A (en) 1985-07-30 1987-05-12 Sii Megadiamond, Inc. Infiltrated thermally stable polycrystalline diamond
US4690228A (en) 1986-03-14 1987-09-01 Eastman Christensen Company Changeover bit for extended life, varied formations and steady wear
US5030276A (en) 1986-10-20 1991-07-09 Norton Company Low pressure bonding of PCD bodies and method
US4943488A (en) 1986-10-20 1990-07-24 Norton Company Low pressure bonding of PCD bodies and method for drill bits and the like
US5116568A (en) 1986-10-20 1992-05-26 Norton Company Method for low pressure bonding of PCD bodies
US4727942A (en) 1986-11-05 1988-03-01 Hughes Tool Company Compensator for earth boring bits
US4765205A (en) 1987-06-01 1988-08-23 Bob Higdon Method of assembling drill bits and product assembled thereby
CA1270479A (en) 1987-12-14 1990-06-19 Jerome Labrosse Tubing bit opener
USRE37450E1 (en) 1988-06-27 2001-11-20 The Charles Machine Works, Inc. Directional multi-blade boring head
US5027912A (en) 1988-07-06 1991-07-02 Baker Hughes Incorporated Drill bit having improved cutter configuration
US4874047A (en) 1988-07-21 1989-10-17 Cummins Engine Company, Inc. Method and apparatus for retaining roller cone of drill bit
US4875532A (en) 1988-09-19 1989-10-24 Dresser Industries, Inc. Roller drill bit having radial-thrust pilot bushing incorporating anti-galling material
US4892159A (en) 1988-11-29 1990-01-09 Exxon Production Research Company Kerf-cutting apparatus and method for improved drilling rates
NO169735C (no) 1989-01-26 1992-07-29 Geir Tandberg Kombinasjonsborekrone
GB8907618D0 (en) 1989-04-05 1989-05-17 Morrison Pumps Sa Drilling
US4932484A (en) 1989-04-10 1990-06-12 Amoco Corporation Whirl resistant bit
US4953641A (en) 1989-04-27 1990-09-04 Hughes Tool Company Two cone bit with non-opposite cones
US4936398A (en) 1989-07-07 1990-06-26 Cledisc International B.V. Rotary drilling device
US5049164A (en) 1990-01-05 1991-09-17 Norton Company Multilayer coated abrasive element for bonding to a backing
US4991671A (en) 1990-03-13 1991-02-12 Camco International Inc. Means for mounting a roller cutter on a drill bit
US4984643A (en) 1990-03-21 1991-01-15 Hughes Tool Company Anti-balling earth boring bit
US5224560A (en) 1990-10-30 1993-07-06 Modular Engineering Modular drill bit
US5145017A (en) 1991-01-07 1992-09-08 Exxon Production Research Company Kerf-cutting apparatus for increased drilling rates
US5941322A (en) 1991-10-21 1999-08-24 The Charles Machine Works, Inc. Directional boring head with blade assembly
US5238074A (en) 1992-01-06 1993-08-24 Baker Hughes Incorporated Mosaic diamond drag bit cutter having a nonuniform wear pattern
US5346026A (en) 1992-01-31 1994-09-13 Baker Hughes Incorporated Rolling cone bit with shear cutting gage
US5287936A (en) 1992-01-31 1994-02-22 Baker Hughes Incorporated Rolling cone bit with shear cutting gage
US5467836A (en) 1992-01-31 1995-11-21 Baker Hughes Incorporated Fixed cutter bit with shear cutting gage
NO176528C (no) 1992-02-17 1995-04-19 Kverneland Klepp As Anordning ved borekroner
EP0569663A1 (en) 1992-05-15 1993-11-18 Baker Hughes Incorporated Improved anti-whirl drill bit
US5558170A (en) 1992-12-23 1996-09-24 Baroid Technology, Inc. Method and apparatus for improving drill bit stability
US5289889A (en) 1993-01-21 1994-03-01 Marvin Gearhart Roller cone core bit with spiral stabilizers
US5429200A (en) 1994-03-31 1995-07-04 Dresser Industries, Inc. Rotary drill bit with improved cutter
US5452771A (en) 1994-03-31 1995-09-26 Dresser Industries, Inc. Rotary drill bit with improved cutter and seal protection
US5439068B1 (en) 1994-08-08 1997-01-14 Dresser Ind Modular rotary drill bit
US5606895A (en) 1994-08-08 1997-03-04 Dresser Industries, Inc. Method for manufacture and rebuild a rotary drill bit
US5513715A (en) 1994-08-31 1996-05-07 Dresser Industries, Inc. Flat seal for a roller cone rock bit
US5553681A (en) 1994-12-07 1996-09-10 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with angled ramps
US5755297A (en) 1994-12-07 1998-05-26 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with integral stabilizers
US5547033A (en) 1994-12-07 1996-08-20 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit and method for enhanced lifting of fluids and cuttings
US5593231A (en) 1995-01-17 1997-01-14 Dresser Industries, Inc. Hydrodynamic bearing
US5996713A (en) 1995-01-26 1999-12-07 Baker Hughes Incorporated Rolling cutter bit with improved rotational stabilization
US5570750A (en) 1995-04-20 1996-11-05 Dresser Industries, Inc. Rotary drill bit with improved shirttail and seal protection
US5641029A (en) 1995-06-06 1997-06-24 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit modular arm
US5695019A (en) 1995-08-23 1997-12-09 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with truncated rolling cone cutters and dome area cutter inserts
USD384084S (en) 1995-09-12 1997-09-23 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit
US5695018A (en) 1995-09-13 1997-12-09 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit with negative offset and inverted gage cutting elements
US5862871A (en) 1996-02-20 1999-01-26 Ccore Technology & Licensing Limited, A Texas Limited Partnership Axial-vortex jet drilling system and method
DE19780282B3 (de) 1996-03-01 2012-09-06 Tiger 19 Partners, Ltd. Freitragend ausgebildeter Erweiterungsbohrer
US5642942A (en) 1996-03-26 1997-07-01 Smith International, Inc. Thrust plugs for rotary cone air bits
US6390210B1 (en) 1996-04-10 2002-05-21 Smith International, Inc. Rolling cone bit with gage and off-gage cutter elements positioned to separate sidewall and bottom hole cutting duty
US5904212A (en) 1996-11-12 1999-05-18 Dresser Industries, Inc. Gauge face inlay for bit hardfacing
BE1010802A3 (fr) 1996-12-16 1999-02-02 Dresser Ind Tete de forage.
BE1010801A3 (fr) 1996-12-16 1999-02-02 Dresser Ind Outil de forage et/ou de carottage.
US5944125A (en) 1997-06-19 1999-08-31 Varel International, Inc. Rock bit with improved thrust face
US6095265A (en) 1997-08-15 2000-08-01 Smith International, Inc. Impregnated drill bits with adaptive matrix
US6173797B1 (en) 1997-09-08 2001-01-16 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits for directional drilling employing movable cutters and tandem gage pad arrangement with active cutting elements and having up-drill capability
WO1999037880A1 (en) 1998-01-26 1999-07-29 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with enhanced thrust bearing flange
WO1999037879A1 (en) 1998-01-26 1999-07-29 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with enhanced journal bushing
US6568490B1 (en) 1998-02-23 2003-05-27 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for fabricating rotary cone drill bits
US6109375A (en) 1998-02-23 2000-08-29 Dresser Industries, Inc. Method and apparatus for fabricating rotary cone drill bits
WO1999049174A1 (en) 1998-03-26 1999-09-30 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with improved bearing system
US6206116B1 (en) 1998-07-13 2001-03-27 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with machined cutting structure
US20040045742A1 (en) 2001-04-10 2004-03-11 Halliburton Energy Services, Inc. Force-balanced roller-cone bits, systems, drilling methods, and design methods
US6241036B1 (en) 1998-09-16 2001-06-05 Baker Hughes Incorporated Reinforced abrasive-impregnated cutting elements, drill bits including same
US6401844B1 (en) 1998-12-03 2002-06-11 Baker Hughes Incorporated Cutter with complex superabrasive geometry and drill bits so equipped
US6279671B1 (en) 1999-03-01 2001-08-28 Amiya K. Panigrahi Roller cone bit with improved seal gland design
BE1012545A3 (fr) 1999-03-09 2000-12-05 Security Dbs Elargisseur de trou de forage.
CA2342615C (en) 1999-05-14 2007-05-01 Allen Kent Rives Hole opener with multisized, replaceable arms and cutters
CA2314114C (en) 1999-07-19 2007-04-10 Smith International, Inc. Improved rock drill bit with neck protection
US6684967B2 (en) 1999-08-05 2004-02-03 Smith International, Inc. Side cutting gage pad improving stabilization and borehole integrity
US6460631B2 (en) 1999-08-26 2002-10-08 Baker Hughes Incorporated Drill bits with reduced exposure of cutters
US6533051B1 (en) 1999-09-07 2003-03-18 Smith International, Inc. Roller cone drill bit shale diverter
US6386302B1 (en) 1999-09-09 2002-05-14 Smith International, Inc. Polycrystaline diamond compact insert reaming tool
ZA200005048B (en) 1999-09-24 2002-02-14 Varel International Inc Improved rotary cone bit for cutting removal.
US6843333B2 (en) 1999-11-29 2005-01-18 Baker Hughes Incorporated Impregnated rotary drag bit
US6510906B1 (en) 1999-11-29 2003-01-28 Baker Hughes Incorporated Impregnated bit with PDC cutters in cone area
US8082134B2 (en) 2000-03-13 2011-12-20 Smith International, Inc. Techniques for modeling/simulating, designing optimizing, and displaying hybrid drill bits
US6439326B1 (en) 2000-04-10 2002-08-27 Smith International, Inc. Centered-leg roller cone drill bit
US6405811B1 (en) 2000-09-18 2002-06-18 Baker Hughes Corporation Solid lubricant for air cooled drill bit and method of drilling
DE60140617D1 (de) 2000-09-20 2010-01-07 Camco Int Uk Ltd Polykristalliner diamant mit einer an katalysatormaterial abgereicherten oberfläche
US6592985B2 (en) 2000-09-20 2003-07-15 Camco International (Uk) Limited Polycrystalline diamond partially depleted of catalyzing material
US6408958B1 (en) 2000-10-23 2002-06-25 Baker Hughes Incorporated Superabrasive cutting assemblies including cutters of varying orientations and drill bits so equipped
US7137460B2 (en) 2001-02-13 2006-11-21 Smith International, Inc. Back reaming tool
US6729418B2 (en) 2001-02-13 2004-05-04 Smith International, Inc. Back reaming tool
US6601661B2 (en) 2001-09-17 2003-08-05 Baker Hughes Incorporated Secondary cutting structure
US6742607B2 (en) 2002-05-28 2004-06-01 Smith International, Inc. Fixed blade fixed cutter hole opener
US6883623B2 (en) 2002-10-09 2005-04-26 Baker Hughes Incorporated Earth boring apparatus and method offering improved gage trimmer protection
US20060032677A1 (en) 2003-02-12 2006-02-16 Smith International, Inc. Novel bits and cutting structures
US7234550B2 (en) 2003-02-12 2007-06-26 Smith International, Inc. Bits and cutting structures
US6904984B1 (en) 2003-06-20 2005-06-14 Rock Bit L.P. Stepped polycrystalline diamond compact insert
US7011170B2 (en) 2003-10-22 2006-03-14 Baker Hughes Incorporated Increased projection for compacts of a rolling cone drill bit
CA2489187C (en) 2003-12-05 2012-08-28 Smith International, Inc. Thermally-stable polycrystalline diamond materials and compacts
US20050178587A1 (en) 2004-01-23 2005-08-18 Witman George B.Iv Cutting structure for single roller cone drill bit
US7360612B2 (en) 2004-08-16 2008-04-22 Halliburton Energy Services, Inc. Roller cone drill bits with optimized bearing structures
US7647993B2 (en) 2004-05-06 2010-01-19 Smith International, Inc. Thermally stable diamond bonded materials and compacts
US7754333B2 (en) 2004-09-21 2010-07-13 Smith International, Inc. Thermally stable diamond polycrystalline diamond constructions
GB0423597D0 (en) 2004-10-23 2004-11-24 Reedhycalog Uk Ltd Dual-edge working surfaces for polycrystalline diamond cutting elements
US7350601B2 (en) 2005-01-25 2008-04-01 Smith International, Inc. Cutting elements formed from ultra hard materials having an enhanced construction
US7435478B2 (en) 2005-01-27 2008-10-14 Smith International, Inc. Cutting structures
GB2454122B (en) 2005-02-08 2009-07-08 Smith International Thermally stable polycrystalline diamond cutting elements and bits incorporating the same
US7350568B2 (en) 2005-02-09 2008-04-01 Halliburton Energy Services, Inc. Logging a well
US20060196699A1 (en) 2005-03-04 2006-09-07 Roy Estes Modular kerfing drill bit
US7472764B2 (en) 2005-03-25 2009-01-06 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bit shank, rotary drill bits so equipped, and methods of manufacture
US7487849B2 (en) 2005-05-16 2009-02-10 Radtke Robert P Thermally stable diamond brazing
US7493973B2 (en) 2005-05-26 2009-02-24 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond materials having improved abrasion resistance, thermal stability and impact resistance
US7377341B2 (en) 2005-05-26 2008-05-27 Smith International, Inc. Thermally stable ultra-hard material compact construction
US20060278442A1 (en) 2005-06-13 2006-12-14 Kristensen Henry L Drill bit
US7462003B2 (en) 2005-08-03 2008-12-09 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond composite constructions comprising thermally stable diamond volume
US7416036B2 (en) 2005-08-12 2008-08-26 Baker Hughes Incorporated Latchable reaming bit
US9574405B2 (en) 2005-09-21 2017-02-21 Smith International, Inc. Hybrid disc bit with optimized PDC cutter placement
US7726421B2 (en) 2005-10-12 2010-06-01 Smith International, Inc. Diamond-bonded bodies and compacts with improved thermal stability and mechanical strength
US7152702B1 (en) 2005-11-04 2006-12-26 Smith International, Inc. Modular system for a back reamer and method
US7398837B2 (en) 2005-11-21 2008-07-15 Hall David R Drill bit assembly with a logging device
US7392862B2 (en) 2006-01-06 2008-07-01 Baker Hughes Incorporated Seal insert ring for roller cone bits
US7628234B2 (en) 2006-02-09 2009-12-08 Smith International, Inc. Thermally stable ultra-hard polycrystalline materials and compacts
US7387177B2 (en) 2006-10-18 2008-06-17 Baker Hughes Incorporated Bearing insert sleeve for roller cone bit
US8034136B2 (en) 2006-11-20 2011-10-11 Us Synthetic Corporation Methods of fabricating superabrasive articles
US7845435B2 (en) 2007-04-05 2010-12-07 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit and method of drilling
US7841426B2 (en) 2007-04-05 2010-11-30 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit with fixed cutters as the sole cutting elements in the axial center of the drill bit
US8678111B2 (en) 2007-11-16 2014-03-25 Baker Hughes Incorporated Hybrid drill bit and design method
SA108290832B1 (ar) 2007-12-21 2012-06-05 بيكر هوغيس انكوربوريتد مثقاب ذو أذرع توازن يستخدم في حفر الآبار
US7938204B2 (en) 2007-12-21 2011-05-10 Baker Hughes Incorporated Reamer with improved hydraulics for use in a wellbore
US20090172172A1 (en) 2007-12-21 2009-07-02 Erik Lambert Graham Systems and methods for enabling peer-to-peer communication among visitors to a common website

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4006788A (en) * 1975-06-11 1977-02-08 Smith International, Inc. Diamond cutter rock bit with penetration limiting
US4285409A (en) * 1979-06-28 1981-08-25 Smith International, Inc. Two cone bit with extended diamond cutters
US4343371A (en) * 1980-04-28 1982-08-10 Smith International, Inc. Hybrid rock bit
US4359112A (en) * 1980-06-19 1982-11-16 Smith International, Inc. Hybrid diamond insert platform locator and retention method
US4444281A (en) * 1983-03-30 1984-04-24 Reed Rock Bit Company Combination drag and roller cutter drill bit
GB2183694A (en) * 1985-11-23 1987-06-10 Nl Petroleum Prod Improvements in or relating to rotary drill bits
EP0225101A2 (en) * 1985-11-23 1987-06-10 Nl Petroleum Products Limited Improvements in or relating to drill bits
US5967246A (en) * 1995-10-10 1999-10-19 Camco International (Uk) Limited Rotary drill bits
US20050183892A1 (en) * 2004-02-19 2005-08-25 Oldham Jack T. Casing and liner drilling bits, cutting elements therefor, and methods of use

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012006966A1 (zh) * 2010-07-16 2012-01-19 西南石油大学 一种复合式钻头
EP2594729A1 (en) * 2010-07-16 2013-05-22 Southwest Petroleum University Composite drill bit
EP2594729A4 (en) * 2010-07-16 2014-11-12 Univ Southwest Petroleum VERBUNDBOHRSPITZE
CN103890305A (zh) * 2011-03-28 2014-06-25 戴蒙得创新股份有限公司 具有经修饰表面的切削元件
CN102434105A (zh) * 2011-11-30 2012-05-02 四川深远石油钻井工具有限公司 具有旋切破岩功能的复合钻头
CN102392603A (zh) * 2011-11-30 2012-03-28 四川深远石油钻井工具有限公司 旋切钻头与pdc刀翼形成的复合钻头
CN102400646A (zh) * 2011-11-30 2012-04-04 四川深远石油钻井工具有限公司 旋切钻头与牙轮钻头形成的复合钻头
CN102392605A (zh) * 2011-11-30 2012-03-28 四川深远石油钻井工具有限公司 Pdc钻头与旋切钻头形成的复合钻头
CN102434105B (zh) * 2011-11-30 2015-06-24 四川深远石油钻井工具股份有限公司 具有旋切破岩功能的复合钻头
CN102392603B (zh) * 2011-11-30 2015-05-20 四川深远石油钻井工具股份有限公司 旋切钻头与pdc刀翼形成的复合钻头
CN102400646B (zh) * 2011-11-30 2015-05-20 四川深远石油钻井工具股份有限公司 旋切钻头与牙轮钻头形成的复合钻头
CN104487647A (zh) * 2012-03-02 2015-04-01 国民油井华高有限公司 内量规环钻头
CN103015899A (zh) * 2012-12-19 2013-04-03 江汉石油钻头股份有限公司 一种强化心部切削功能的混合钻头
CN105283623A (zh) * 2013-06-12 2016-01-27 史密斯国际有限公司 切割结构及用于保持该切割结构的结构
CN103758458B (zh) * 2014-01-10 2015-12-30 西南石油大学 一种混合式单牙轮钻头
CN103758458A (zh) * 2014-01-10 2014-04-30 西南石油大学 一种混合式单牙轮钻头
CN103939022B (zh) * 2014-04-10 2015-12-16 河北驰恒钻头制造有限公司 一种pdc钻头与牙轮钻头联合破岩的组合钻头
CN103939022A (zh) * 2014-04-10 2014-07-23 河北驰恒钻头制造有限公司 一种pdc钻头与牙轮钻头联合破岩的组合钻头
CN106164407A (zh) * 2014-05-22 2016-11-23 哈里伯顿能源服务公司 具有刀片和圆盘的混合钻头
CN106194033A (zh) * 2015-05-06 2016-12-07 成都百施特金刚石钻头有限公司 混合式井下钻井钻头
CN107709693A (zh) * 2015-07-17 2018-02-16 哈里伯顿能源服务公司 中心具有反向旋转切削器的混合钻头
US10557311B2 (en) 2015-07-17 2020-02-11 Halliburton Energy Services, Inc. Hybrid drill bit with counter-rotation cutters in center
CN109415926A (zh) * 2016-07-22 2019-03-01 哈利伯顿能源服务公司 具有支承元件的滚动元件组件
US10975627B2 (en) 2016-07-22 2021-04-13 Halliburton Energy Services, Inc. Rolling element assembly with bearings elements
CN107701110A (zh) * 2016-08-09 2018-02-16 威达国际工业有限合伙公司 一种用于钻爆破孔的耐用岩石钻头
CN106285490A (zh) * 2016-08-30 2017-01-04 宝鸡石油机械有限责任公司 一种牙轮布置在刀翼上的复合钻头
CN106869802A (zh) * 2017-04-27 2017-06-20 西南石油大学 一种复合破岩机构和一种长寿命复合钻头
CN108798514A (zh) * 2017-04-27 2018-11-13 西南石油大学 一种定向钻井金刚石钻头
CN106869802B (zh) * 2017-04-27 2023-10-27 西南石油大学 一种复合破岩机构和一种长寿命复合钻头
CN108798514B (zh) * 2017-04-27 2024-01-05 西南石油大学 一种定向钻井金刚石钻头
CN112204221A (zh) * 2018-05-18 2021-01-08 贝克休斯控股有限责任公司 具有固定刀片和可旋转切割结构的钻地工具及相关方法
CN109505521A (zh) * 2019-01-25 2019-03-22 沧州格锐特钻头有限公司 一种三刀翼pdc与三牙轮齿的组合钻头
CN110792397A (zh) * 2019-12-11 2020-02-14 西南石油大学 一种复合钻头

Also Published As

Publication number Publication date
EP2156002B1 (en) 2010-11-03
WO2008124572A1 (en) 2008-10-16
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US7845435B2 (en) 2010-12-07
US20080264695A1 (en) 2008-10-30
PL2156002T3 (pl) 2011-04-29

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