ДИСКОВЫЕ ФРЕЗЫ ИЗ PDC И ДОЛОТА ДЛЯ РОТОРНОГО БУРЕНИЯ, В КОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ДИСКОВЫЕ ФРЕЗЫ ИЗ PDC

1. Дисковая фреза, содержащая:
первую поверхность, содержащую первый верхний участок, первый нижний участок и первое сопряжение, расположенное между первым верхним участком и первым нижним участком;
вторую поверхность, содержащую второй верхний участок, второй нижний участок и второе сопряжение, расположенное между вторым верхним участком и вторым нижним участком;
боковую стенку, проходящую от границы первой поверхности до границы второй поверхности;
совокупный нижний участок, содержащий первый нижний участок и второй нижний участок и проходящий между ними;
совокупный верхний участок, содержащий первый верхний участок и второй верхний участок и проходящий между ними;
промежуточный подложечный слой, проходящий наружу по меньшей мере от части совокупного нижнего участка до дальнего конца, расположенного в пределах совокупного верхнего участка, причем промежуточный подложечный слой содержит первую боковую кромку, проходящую от части совокупного нижнего участка до дальнего конца и обращенную в сторону первой поверхности, и вторую боковую кромку, проходящую от части совокупного нижнего участка до дальнего конца и обращенную в сторону второй поверхности;
первую режущую пластину, расположенную на совокупном верхнем участке и проходящую от первой боковой кромки до первого верхнего участка; и
вторую режущую пластину, расположенную на совокупном верхнем участке и проходящую от второй боковой кромки до второго верхнего участка.
2. Фреза по п.1, в которой дальний конец образует часть боковой стенки верхнего участка.
3. Фреза по п.1, в которой совокупный нижний участок и промежуточный подложечный слой изготовлены с использованием подложечного материала.
4. Фреза по п.3, в которой подложечный материал содержит карбид вольфрама.
5. Фреза по п.1, в которой по меньшей мере один элемент из первой режущей пластины и второй режущей пластины изготовлен с использованием материала, выбранного из группы, состоящей из поликристаллического алмаза, крупиц синтетического алмаза, крупиц природного алмаза и кубического нитрида бора.
6. Фреза по п.1, в которой промежуточный подложечный слой имеет полудисковую форму.
7. Фреза по п.1, в которой первая боковая кромка проходит от совокупного нижнего участка в первой переходной области, а вторая боковая кромка проходит от совокупного нижнего участка во второй переходной области, причем по меньшей мере одна область из первой переходной области и второй переходной области образует угол примерно в 90°.
8. Фреза по п.1, в которой первая боковая кромка проходит от совокупного нижнего участка в первой переходной области, а вторая боковая кромка проходит от совокупного нижнего участка во второй переходной области, причем по меньшей мере одна область из первой переходной области и второй переходной области имеет вогнутую форму.
9. Фреза по п.1, дополнительно содержащая третью режущую пластину, проходящую от дальнего конца до боковой стенки совокупного верхнего участка и от части первого верхнего участка до части второго верхнего участка.
10. Фреза по п.1, в которой дальний конец является неплоским и содержит изогнутый боковой профиль.
11. Фреза по п.1, в которой часть боковой стенки совокупного внешнего участка и часть первого верхнего участка сходятся в первой канавке, а часть боковой стенки совокупного внешнего участка и часть второго верхнего участка сходятся во второй канавке.
12. Фреза по п.1, в которой первая боковая кромка заходит на совокупный верхний участок от первого сопряжения, при этом вторая боковая кромка заходит на совокупный верхний участок от второго сопряжения.
13. Фреза по п.1, в которой первый верхний участок и второй верхний участок являются, по существу, плоскими, причем первый верхний участок является неплоским с первым нижним участком, а второй верхний участок является неплоским со вторым нижним участком, при этом расстояние между первым верхним участком и вторым верхним участком сокращается по мере удаления первого верхнего участка от первого сопряжения и удаления второго верхнего участка от второго сопряжения.
14. Фреза по п.1, в которой промежуточный подложечный слой имеет змеевидную форму.
15. Фреза по п.1, в которой первое сопряжение соответствует диаметру первой поверхности, а второе сопряжение соответствует диаметру второй поверхности.
16. Фреза по п.1, в которой часть верхнего участка удалена для образования рельефной области и вершины, примыкающей к рельефной области, причем вершина содержит участок боковой стенки и расположена на верхнем участке, с наибольшим удалением от нижнего участка.
17. Дисковая фреза, содержащая:
первую поверхность, содержащую первый внешний участок, первый внутренний участок и первое сопряжение, расположенное между первым внешним участком и первым внутренним участком;
вторую поверхность, содержащую второй внешний участок, второй внутренний участок и второе сопряжение, расположенное между вторым внешним участком и вторым внутренним участком;
внешнюю боковую стенку, проходящую от внешней границы первого внешнего участка до внешней границы второго внешнего участка;
и внутреннюю боковую стенку, проходящую от внутренней границы первого внутреннего участка до внутренней границы второго внутреннего участка, при этом во внутренней боковой стенке образован проходящий через нее канал;
совокупный внутренний участок, содержащий первый внутренний участок и второй внутренний участок и проходящий между ними; и
совокупный внешний участок, содержащий первый внешний участок и второй внешний участок и проходящий между ними;
при этом по меньшей мере часть совокупного внешнего участка изготовлена с использованием материала, выбранного из группы, состоящей из поликристаллического алмаза, крупиц синтетического алмаза, крупиц природного алмаза и кубического нитрида бора;
при этом совокупный внутренний участок изготовлен с использованием подложечного материала.
18. Фреза по п.17, дополнительно содержащая промежуточный подложечный слой, проходящий наружу по меньшей мере от части совокупного внутреннего участка до дальнего конца, расположенного в пределах совокупного внешнего участка, причем промежуточный подложечный слой содержит первую боковую кромку, проходящую от части совокупного внутреннего участка до дальнего конца и обращенную в сторону первой поверхности, и вторую боковую кромку, проходящую от части совокупного внутреннего участка до дальнего конца и обращенную в сторону второй поверхности.
19. Фреза по п.18, в которой первая боковая кромка проходит от совокупного нижнего участка в первой переходной области, а вторая боковая кромка проходит от совокупного нижнего участка во второй переходной области, при этом по меньшей мере одна область из первой переходной области и второй переходной области имеет вогнутую форму.
20. Фреза по п.18, в которой первая боковая кромка заходит на совокупный верхний участок от первого сопряжения, а вторая боковая кромка заходит на совокупный верхний участок от второго сопряжения.
21. Фреза по п.18, в которой каждый из следующих элементов: совокупный внутренний участок, совокупный внешний участок и промежуточный подложечный слой имеет кольцевую форму.
22. Скважинный инструмент, содержащий:
по меньшей мере одну лопасть, содержащую одну или несколько образованных в ней приемных полостей под диски;
одну или несколько дисковых фрез, причем каждая дисковая фреза присоединена внутри приемной полости под диски, при этом каждая дисковая фреза содержит:
верхний дисковый участок, причем по меньшей мере граница верхнего дискового участка изготовлена с использованием материала, выбранного из группы, состоящей из поликристаллического алмаза, крупиц синтетического алмаза, крупиц природного алмаз, кубического нитрида бора и пропитанного алмазного слоя;
нижний дисковый участок, изготовленный с использованием подложечного материала;
сопряжение, расположенное между верхним дисковым участком и нижним дисковым участком;
при этом по меньшей мере часть верхнего дискового участка выступает за пределы полости;
при этом по меньшей мере часть нижнего дискового участка вставлена в полость.
23. Инструмент по п.22, в котором верхний дисковый участок имеет, по существу, форму полумесяца, при этом нижний дисковый участок имеет, по существу, форму полумесяца.
24. Инструмент по п.22, в котором дисковая фреза дополнительно содержит промежуточный подложечный слой, проходящий наружу по меньшей мере от части нижнего дискового участка до дальнего конца верхнего дискового участка, причем промежуточный подложечный слой содержит первую боковую кромку, проходящую от части нижнего дискового участка до дальнего конца, и вторую боковую кромку, проходящую от части верхнего дискового участка до дальнего конца.
25. Инструмент по п.22, в котором по меньшей мере одна дисковая фреза вставлена в лопасть на глубину, отличающуюся от глубины, на которую вставлена другая дисковая фреза.
26. Инструмент по п.22, в котором первый набор дисковых фрез соединен с лопастью рядом с передней кромкой лопасти, а второй набор дисковых фрез соединен с лопастью позади первого набора дисковых фрез.
27. Инструмент по п.26, в котором одна или несколько фрез из второго набора дисковых фрез расположены со смещением относительно положения расположенных смежно дисковых фрез из первого набора.
28. Инструмент по п.22 дополнительно имеющий выемку матрицы, присоединенную вокруг части одной или нескольких полостей на поверхности лопасти, причем выемка матрицы проходит наружу от поверхности лопасти и окружает часть дисковой фрезы, находящейся ближе к задней кромке лопасти.
29. Инструмент по п.22, в котором одна или несколько приемных полостей под диски расположены в виде нескольких рядов, причем каждая дисковая фреза соединена с соответствующей полостью.
30. Инструмент по п.22, дополнительно содержащий одну или несколько врубных фрез, причем врубные фрезы соединены с лопастью, при этом дисковые фрезы и врубные фрезы расположены в чередующемся порядке вдоль по меньшей мере одной лопасти.
31. Инструмент по п.22, в котором каждая лопасть содержит:
центральную область долота, содержащую одну или несколько врубных фрез;
носовую область, расположенную рядом с центральной областью долота; и
плечевую область, расположенную рядом с носовой областью,
при этом по меньшей мере одна область из носовой области и плечевой области содержит одну или несколько дисковых фрез.
32. Инструмент по п.22, в котором каждая лопасть содержит:
стволовую область долота, содержащую одну или несколько врубных фрез;
плечевую область, расположенную рядом со стволовой областью; и
носовую область, расположенную рядом с плечевой областью,
при этом по меньшей мере одна область из носовой области и плечевой области содержит одну или несколько дисковых фрез.
33. Инструмент по п.22, в котором подложечный материал изготовлен с использованием группы из следующих материалов: карбида вольфрама со связующим из кобальта, карбида вольфрама со связующим из никеля, карбида вольфрама со связующим из молибдена, карбида молибдена или карбида титана.
34. Инструмент по п.22, в котором по меньшей мере одна дисковая фреза расположена с боковым наклоном.
35. Инструмент по п.22, в котором по меньшей мере одна дисковая фреза расположена неперпендикулярно к поверхности лопасти.
36. Инструмент по п.22, в котором часть верхнего дискового участка удалена для образования рельефной области и вершины, примыкающей к рельефной области, причем вершина содержит участок границы верхнего дискового участка и расположена на верхнем дисковом участке, с наибольшим удалением от нижнего дискового участка.
37. Инструмент по п.22, дополнительно содержащий одну или несколько модифицированных дисковых фрез, причем каждая модифицированная дисковая фреза соединена с соответствующей дисковой приемной областью, при этом каждая модифицированная дисковая фреза содержит:
модифицированный верхний дисковый участок, причем по меньшей мере граница модифицированного верхнего дискового участка изготовлена с использованием материала, выбранного из группы, состоящей из поликристаллического алмаза, крупиц синтетического алмаза, крупиц природного алмаза, кубического нитрида бора и пропитанного алмазного слоя;
модифицированный нижний дисковый участок, изготовленный с использованием подложечного материала;
модифицированное сопряжение, расположенное между модифицированным верхним дисковым участком и модифицированным нижним дисковым участком,
при этом часть модифицированного верхнего дискового участка удалена для образования рельефной области и вершины, примыкающей к рельефной области, причем вершина содержит участок границы модифицированного верхнего дискового участка и расположена на модифицированном верхнем дисковом участке, с наибольшим удалением от модифицированного нижнего дискового участка,
при этом по меньшей мере часть модифицированного верхнего дискового участка выступает за пределы полости;
при этом по меньшей мере часть модифицированного нижнего дискового участка вставлена в полость.
38. Инструмент по п.37, в котором одна или несколько модифицированных дисковых фрез выступает на меньшее расстояние по сравнению с дисковыми фрезами.
39. Инструмент по п.37, в котором одна или несколько модифицированных дисковых фрез выступает на большее расстояние по сравнению с дисковыми фрезами.
40. Инструмент по п.37, в котором одна или несколько модифицированных дисковых фрез выступает на одинаковое расстояние по сравнению с дисковыми фрезами.
41. Инструмент по п.22, дополнительно содержащий по меньшей мере один или несколько следующих элементов: врубные фрезы из PDC, пропитанные сегменты или пропитанные штыри, соединенные с частью лопасти.
42. Скважинный инструмент, содержащий:
множество концентрических платформ, образующих ступенчато-лестничный усеченно-конический профиль, причем каждая концентрическая платформа содержит образованные в ней одну или несколько приемных областей под диски;
одну или несколько дисковых фрез, причем каждая дисковая фреза закреплена внутри приемной полости под диски на одной или нескольких концентрических платформах, при этом каждая дисковая фреза содержит:
верхний дисковый участок, причем по меньшей мере граница верхнего дискового участка изготовлена с использованием материала, выбранного из группы, состоящей из поликристаллического алмаза, крупиц синтетического алмаза, крупиц природного алмаза, кубического нитрида бора или пропитанного алмазного слоя;
нижний дисковый участок, изготовленный с использованием подложечного материала;
сопряжение, расположенное между верхним дисковым участком и нижним дисковым участком;
при этом по меньшей мере часть верхнего дискового участка выступает за пределы полости;
при этом по меньшей мере часть нижнего дискового участка вставлена в полость.
43. Инструмент по п.42, в котором полости образуют одну или несколько круговых форм вдоль одной или нескольких концентрических платформ.
44. Дисковая фреза, содержащая:
подложечный материал, содержащий внешнюю периферийную область, причем внешняя периферийная область является, по существу, окружной; и
слой из сверхтвердого материала, приклеенный по меньшей мере к части внешней периферийной области.
45. Фреза по п.44, которая предназначена для расположения на буровом долоте для бурения пласта породы.
46. Фреза по п.44, в которой толщина слоя из сверхтвердого материала находится в диапазоне от 0,0254 мм до 0,3175 мм.
47. Фреза по п.44, в которой слой из сверхтвердого материала содержит алмазный слой, причем алмазный слой содержит алмазы более высокой плотности на внешней периферийной части алмазного слоя и алмазы более низкой плотности на внутренней периферийной части алмазного слоя, при этом внутренняя периферийная часть алмазного слоя примыкает к внешней периферийной области подложечного материала.
48. Фреза по п.47, в которой плотность алмазов постепенно увеличивается от внешней периферийной части алмазного слоя к внутренней периферийной части алмазного слоя.
49. Фреза по п.44, в которой подложечный материал изготовлен с использованием одного из следующих материалов: карбида вольфрама со связующим из кобальта, карбида вольфрама со связующим из никеля, карбида вольфрама со связующим из молибдена, карбида молибдена или карбида титана.