具有减少泥包特征的井下工具及其形成和修复方法优先权声明
本申请要求申请日为2010年1月18日、专利名称为“钻头和具有减少泥包
特征的其他井下工具及其相关方法(Drill Bits and Other Downhole Tolls having
Features for Reducing Balling，and Related Methods)”的美国临时专利申请案序
列号为61/295,989的优先权。
技术领域
本发明的实施方式涉及井下工具，如钻地旋转钻头，并且更特别地涉及具
有在井筒形成过程中减少岩层切屑在其上粘连的特征的井下工具，以及形成该
井下工具的方法。
背景技术
各种用途的井筒形成在地层中，这些用途包括，比如从地层开采石油和天
然气及从地层中开采地热。可利用钻头，比如，钻地旋转钻头在地层中形成井
筒。本领域公知的不同类型的钻地旋转头包括，比如固定切削件钻头(在现有
技术中常指“刮刀”钻头)，旋转切削件钻头(在现有技术中常指“牙轮”钻头)，
孕镶金刚石钻头和混合式钻头(其包括，例如固定切削件和旋转切削件)。钻头
旋转并伸入地层。随着钻头旋转，其切削件或研磨结构切削、破碎、剪切、和/
或研磨地层形成井筒。钻头钻出的井筒直径可由设置在钻头最大外直径上的切
削结构限定。
钻头直接或间接地与在现有技术中被称为“钻柱”的部件的端部连接，该钻
柱包括一系列细长的端对端连接的管状段，其从地面延伸进入井筒。通常，包
括钻头的不同工具和组件可与位于所钻井筒的底部的钻柱的远端处连接在一
起。这种工具和组件的组合在现有技术中被称作“底部钻具组合”(简称BHA)。
通过从地面旋转钻柱来使钻头在井筒中旋转，或者通过将钻头连接到井下
发动机上来使钻头旋转，该发动机也与钻柱连接并设置在接近井筒底部的地方。
井下发动机可包括，比如，具有主轴的液压穆瓦诺型发动机，钻头安装在主轴
上，可通过泵送流体(例如，钻井泥浆或钻井液)旋转钻头，泵送的流体从地
面下到钻柱中心，穿过液压发动机，穿出钻头中的喷嘴，然后通过位于钻柱外
表面和地层暴露于井筒内的表面之间的环状空间，回到地面。
在地层中钻井筒时，使用在本领域中被称为“扩孔器”的设备(在本领域中
还被称为“扩眼设备”或者“扩孔器”)连同钻头作为底部钻具组合的一部分是本
领域公知的。在这样的布局中，钻头作为“导向”钻头在地层中形成导向孔。随
着钻头和底部工具组合在岩层中行进，钻孔器设备跟随着钻头穿过导向孔并扩
大或“扩展”导向孔的直径。
井底工具的主体部分，比如钻头和钻孔器，常提供有流体通道，如“排屑槽”，
使得钻井泥浆(其可包括钻井液及由被带入钻井液中的工具产生的岩层切屑)
向上绕着工具的主体部分穿过，进入到钻柱外工具之上的井筒内的环形空间中。
用于套管钻井和尾管钻井的钻井工具通常具有较小的流体通道，且特别地易于
形成泥包，导致较低的钻进速度。
在钻井筒时，岩层切屑可粘到或“泥包”到钻头表面上。切屑可积聚于切削
元件和钻头或其他工具的表面上，并可汇集于钻头的各种结构构件之间产生的
空隙，间隙或凹部中。特别地，这种现象在失去塑性的岩层，比如一些页岩、
泥岩、粉砂岩、石灰岩及其他相对易于延展的岩层中更加明显。从这样的岩层
切下的切屑可机械地堆积在钻头上的前述的空隙、间隙或凹部中。在其它的情
况下，就像对一些泥页岩地层进行钻井时，岩层切屑和钻头或其他工具的表面
之间的附着力可至少部分地取决于两者之间的化学结合。当钻头表面因岩层中
的水而变湿时，钻头表面和页岩的粘土层可能共享相同的电子。同样的电子分
享发生在页岩自身单片之间。这种电子分享导致页岩和钻头表面之间发生粘附
特性结合。岩层切屑和钻头表面之间的粘附特性还可能发生在当钻头表面的电
荷与岩层的电荷相反的时。相反电荷的岩层粒子可粘到钻头表面上。此外，岩
层粒子可被压到钻头表面上或者机械地结合到在钻井过程中由于侵蚀和磨蚀蚀
刻到钻头上的凹陷或槽中。
在一些情况下，钻井操作常采用简化的或缓和的液压的系统。比如，一些
钻探设备不具有用于钻所需深度的大型泵。此外，操作者时常发现运行更高泥
浆流速成本太高或者搞流速导致BHA更易于磨损和开裂。采用简化的或缓和
的液压系统来钻井具有导致泥包的趋势。
已经进行了减少井下工具的泥包的可能性的尝试，如所公开的，比如，美
国专利号No.5651420(于1997年7月29日授权给Tibbittes等人)；及美国专
利号No.6260636(于2001年7月17日授权给Cooley等人)；和美国专利号
No.6450271(于2002年9月17日授权给Tibbitts等人)。
发明内容
在一些实施例中，本发明包括一种井下工具，其具有：主体，主体具有表
面，所述表面具有由延伸入所述表面中的凹部和从所述表面突出的凸起中的至
少一个而限定出的地形状图案。所述井下工具还包括设置在所述表面的包括所
述地形状图案的至少一部分上的防泥包材料。所述防泥包材料可以具有当井下
工具用来形成井筒或服务于井筒时能够减少岩层切屑在防泥包材料上聚积的成
分。
在一些实施例中，井下工具可包括具有表面的主体，该主体的表面具有至
少一个延伸入所述主体的所述表面内的凹部，以及布置在至少一个凹部内的嵌
入件。该嵌入件可包括防泥包材料，防泥包材料具有当井下工具用来形成井筒
或服务于井筒时能够减少岩层切屑在防泥包材料上聚积的成分。
在一些实施例中，一种井下工具可以包括：具有表面的主体；位于所述主
体的所述表面上的至少一块多孔物质；及设置在所述至少一块多孔物质上的防
泥包材料。所述防泥包材料具有当井下工具用来形成井筒或服务于井筒时能够
减少岩层切屑在防泥包材料上聚积的成分。
一种形成井下工具的方法可以包括：形成延伸入井下工具的主体中的凹部
和从井下工具的主体上突出的凸起中的至少一个。所述方法还可以包括在所述
表面的至少一部分上设置防泥包材料以及选择防泥包材料，使其具有当井下工
具用来形成井筒或服务于井筒时用于减少岩层切屑在防泥包材料上聚积的成
分。所述井下工具可以包括延伸入所述凹部或所述凸起，或者在其上延伸的表
面。
一种形成井下工具的方法可以包括：在井下工具的主体的表面上设置多孔
物质；在多孔物质的至少一部分上设置防泥包材料；以及选择防泥包材料，使
其具有当井下工具用来形成井筒或服务于井筒时用于减少岩层切屑在防泥包材
料上聚积的成分。
一种形成井下工具的方法还可以包括：在井下工具的主体上形成凹部；形
成包括防泥包材料的嵌入件；选择防泥包材料，使其具有当井下工具用来形成
井筒或服务于井筒时用于减少岩层切屑在防泥包材料上聚积的成分；将嵌入件
设置到凹部内；并将嵌入件连接到井下工具的主体。
一种修复井下工具的方法可包括：将井下工具的凹部内的嵌入件移除；将
替换用嵌入件布置到凹部内；以及将替换用嵌入件连接到井下工具的主体。该
替换用嵌入件可具有防泥包材料，防泥包材料具有当井下工具用来形成井筒或
服务于井筒时用于减少岩层切屑在防泥包材料上聚积的成分。
附图说明
尽管本说明书以特别指出并清楚声明了被认为是本发明的实施例的权利要
求进行了总结，但是该发明的各种特点和优点可从参考附图所给出的本发明的
示例性实施例的以下描述中更轻易地确定，其中：
图1为本发明井下工具的一个实施例的透视图，其包括连接于其上的、采
用了本发明中描述的特点和方法的防泥包材料；
图2为图1中一部分的放大视图，其显示了其上可布置防泥包材料的图1
中工具的外部表面上的纹理或图案；
图3为沿着图2所示的剖开线103-103剖开的图1和2中所示的工具的一
部分的横断面视图；
图4与图2相似，其显示了根据本发明用于提高防泥包材料与工具的粘附
特性的另一实施方例的可以形成在工具外部表面上的另一纹理或图案；
图5与图3的横断面视图类似，其显示了沿图4所示的剖开线105-105剖
开的本发明另一实施例；
图6与图2和4相似，其显示了根据本发明用于提高防泥包材料与工具的
粘附特性的另一实施例的可以形成在工具外部表面上的又一纹理或图案；
图7与图3和5的横断面视图类似，但是其显示了沿图6所示的剖开线
107-107剖开的图6所示工具的一部分；
图8与图2，4和6相似，其显示了根据本发明用于提高防泥包材料与工具
的粘附特性的再一实施例的可以形成在工具外部表面上的再一纹理或图案；
图9与图3，5和7的横断面视图类似，但是其显示了沿图8中剖开线109-109
剖开的图8所示工具的一部分；
图10A为图8和9所示的工具一部分的透视图；
图10B为图8到图10B所示的在圆形区域111内的部分工具的放大细节透
视图；
图11为根据本发明一实施例的工具的一部分的透视图；
图12与图2，4，6和8相似，其显示了根据本发明用于提高防泥包材料与
工具的粘附特性的再一实施方式的可以形成在工具外部表面上的再一纹理或图
案；
图13与图3，5，7和9的横断面视图类似，但是其显示了沿图12中剖开
线113-113剖开的图12所示工具的一部分；
图14到17显示了不同置换部件的透视图，这些置换部件包括有模板纹理
或图案，在用来于模具中形成井下工具的浸渗工艺或铸造工艺过程中，所述模
板纹理或图案在井下工具外部表面上和/或内形成互补纹理或图案(如图1所示
的纹理或图案)。
图18为施加在如图1的井下工具的外部表面上的防泥包材料的透视图，所
述防泥包材料施加在所述外部表面上的根据本发明实施例设置的纹理或图案
上；以及
图19显示了包括防泥包材料的嵌入件，一个或多个嵌入件可以被固定到根
据本发明另外实施例的井下工具主体上。
具体实施例
本文中给出的图示并非是任何具体井下工具、钻头、或这样的工具或钻头
的元件的实际视图，仅仅是被用来说明本发明实施例的所期望的图示。
图1示出了本发明的井下工具的一个实施例。图1的该井下工具是钻地旋
转钻头10，其具有包括由流体通道13分隔开的多个刮刀12的钻头主体11。流
体通道13的沿着径向侧(钻头10的“保径”区域)延伸的部分常常在本领域中
被称为“排屑槽”。每个刮刀12上都安装有多个切削元件14。钻头主体11进一
步包括穿过钻头主体11延伸到钻头主体11的外部表面16的大体上柱状的内部
流体增压室和流体通道。喷嘴18可接近主体11的外部表面16固定到流体通道
内，用以在钻井过程中控制钻头10的水力学特性。
在钻井操作过程中，钻头10可连接到钻柱(未示出)上。随着钻头10在
井筒内旋转，钻井液可沿着钻柱被向下泵送、穿过钻头10的钻头主体11内的
内部流体增压室和流体通道、通过喷嘴18排到钻头10外。由钻头10的切削元
件14产生的岩层切屑可由钻井液携载着穿过流体通道13、围绕钻头10并穿过
井筒内、钻柱外的环空而顺着井筒向上返回。
如图1所示，在钻头主体10的外部表面16的至少一部分上可以设置防泥
包材料22，为了说明的目的，防泥包材料22在图1中以交叉剖面线的区域来
表示。防泥包材料22可具有当使用钻头10形成井筒时用来减少地层切屑在钻
头上聚积的成分。防泥包材料22可设置在比如钻头10易于形成泥包的区域，
像窄点(如，刮刀汇集处)，切削轨迹点(如，切屑汇集处)以及钻头顶部接头
(即，钻头头部和螺纹销连接处)。比如，防泥包材料22可在钻头10的钻头主
体11的外部表面16的一个或多个区域上设置于流体通道13内，如图1所示。
这样的区域可以包括：比如，刮刀12的旋转方向上的前表面24A，刮刀的旋转
方向上的后表面24B，切削元件14下方(在此会产生切屑流)和切削元件14
后方。在另外的实施例中，防泥包材料22可形成大体上连续覆盖于钻头10的
钻头主体11的至少基本上所有外部表面上的覆层。
防泥包材料22可包括：比如聚合物材料，像比如，含氟聚合物(例如，聚
四氟乙烯基材料)、聚氨酯或环氧树脂。在一些实施例中，防泥包材料22还可
以包括金属、金属合金、或陶瓷，像硼、铝和镁的合金。在其他实施例中，防
泥包材料可包括：石墨、二硫化钼、氮化硼、或硅树脂。比如，防泥包材料22
可包括含氟聚合物与金属或比如像镍基合金的金属合金的混合物。防泥包材料
22可基于各种特性进行选择或配制，所述特性例如为疏水性、摩擦系数、与钻
头主体11结合的能力等。比如，防泥包材料22可选择为具有疏水性(即，与
水滴的接触角大于90°，这根据美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯市的ASTM Int’l
的ASTM标准F21-65，2007、借助喷雾测试对疏水性表面膜的标准测试方法确
定得出)和具有约为0.5或更小的摩擦系数(根据美国宾夕法尼亚州西康舍霍
肯市的ASTM Int’l的ASTM标准G115-10、测试和报告摩擦系数的标准指导
手册确定得出)。在一些实施例中，防泥包材料22可具有约为0.2或更小的摩
擦系数。作为一个进一步的实施例，如果防泥包材料22为含氟聚合物，该防泥
包材料22可具有低于0.04的摩擦系数。可用于防泥包材料22的商业上可获取
的材料的实施例包括：比如，美国德克萨斯州汉布尔市的Southwest Impreglon
出售的商品名为![]()
和![]()
的材料。
在一些实施例中，防泥包材料22可包括金刚石或类金刚石碳(DLC)。DLC
为碳基非结晶涂层，具有与金刚石相同的特性，例如硬度或化学稳定性。DLC
包含被构造成立方和六角点阵的sp3混合碳原子。比如，DLC可包括非晶四面
体碳，或ta-C，其仅由sp3碳组成。DLC还可包括填充剂，像氢、sp2碳，或金
属。DLC涂层没有长距晶级，这可使得涂层更具挠性且能够与不同形状一致。
出于其抗磨性的考虑来选择DLC涂层，DLC涂层可具有与精钢摩擦时约为
0.05-0.20的摩擦系数(根据ASTM标准G115-10确定)。
国际专利申请号为PCT/GB2008/050102的PCT申请(其申请日为2008年
2月15日，公开日为2008年8月21日，国际公开号WO2008/099220)公开了
施加DLC涂层的一个特别合适的工艺，该申请的副本作为本文一部分，呈现在
附件A中。
英国北安普顿郡的金刚石硬质表面有限责任公司已经针对特定的应用场合
实施了上述的涂覆工艺。然而，该涂覆工艺的应用——其将获得商标名为
![]()
的涂层——并未教导应用于本发明。现在已经确信，公知为
![]()
涂层或更为耐用的涂层，可特别地适用于本发明。涂覆工艺可在
100℃或更低温度下进行，涂层的期望厚度从约1μm到约50μm厚(取决于待
要涂覆的基底的材料)，其可在低于200℃的温度获得。此外，这些涂层呈现出
与涂覆的基底表面良好的粘附特性，并且具有高保形性和覆盖均匀性。
在一些实施例中，防泥包材料22可进一步包括一种或多种填充剂，例如，
晶须、纤维、颗粒物等。作为非限制性实施例，在一些实施例中，防泥包材料
22可包括一种或多种碳纤维及陶瓷颗粒(例如，氧化材料颗粒，像氧化铝、
氧化锆、氧化钇、氧化锌、氧化钛、氧化钽，等)。
在一些实施例中，防泥包材料22可包括平均厚度TA(图3)大于约0.13mm，
大于约0.20mm，或甚至大于约3.175mm的材料层。然而在其他实施例中，防
泥包材料22可包括平均厚度TA(图3)在几纳米(如，2纳米)到约0.13mm
之间的材料层。比如，一些防泥包材料22(如，DLC涂层或通过化学汽相淀积
法涂覆的涂层)可具有从约1微米(0.001mm)到约1000微米(1.0mm)的平
均厚度TA。作为另一实施例，防泥包材料22可形成具有从约1微米到约25毫
米的平均厚度TA。在一些实施例中，防泥包材料22甚至具有大于25mm的平
均厚度TA。
根据本发明的一些实施例，多孔沉积物可设置在钻头10的钻头主体11的
外部表面16上，且防泥包材料22可设置在该多孔沉积物上。
比如，图2为图1中钻头10的钻头主体11的部分放大视图，其显示了在
钻头主体11的外部表面16的区域上、位于流体通道13内的多孔物质26。当然，
多孔物质26可设置在钻头主体10的外部表面16的任何区域上，包括防泥包材
料22将要设置于其上的外部表面16的那些区域，正如之前结合图1所讨论的
那样。
在图2的实施例中，多孔物质26包括在钻头10的钻头主体11的外部表面
16的一个或多个区域上延伸的大体上连续的多孔材料层。图3为沿着图2所示
剖开线103-103剖开的钻头10的部分横断面视图。如图3所示，多孔材料层的
平均厚度TP在比如约0.0254mm到约5.08mm之间。在某些实施例中，多孔材
料层的平均厚度TP在比如约0.13mm到约0.20mm之间。
仅仅是举例而非限制，多孔物质26可包括采用热喷涂工艺(例如，电弧喷
涂工艺、化学汽相淀积、施加DLC涂层的工艺等)沉积在钻头主体11上的金
属或金属合金材料(像，比如，钢、镍合金、钴合金、或镍铝合金)。在这些实
施例中，金属或金属合金材料的相对精细的颗粒通过电弧或火焰从喷枪中喷出，
在电弧或者火焰中这些颗粒至少部分地熔化，并喷射到钻头主体11的外部表面
16上。当它们碰撞到外部表面16上时，颗粒冷却，固化，并相互结合以及覆
盖外部表面16。然而，颗粒间的空间不可以完全填满，从而使得多孔物质26
具有多孔性。多孔物质26中还可以包括抗磨颗粒如碳化钨颗粒。
在钻头主体11上设置了多孔物质26后，之前结合图1描述的防泥包材料
22可设置在多孔物质26之上。该防泥包材料22在施加到多孔物质26之上时
可浸渗多孔物质26的孔隙中，从而增强防泥包材料22与钻头主体11的结合力。
多孔物质26还可以增强防泥包材料22。因此，通过在多孔物质26上设置防泥
包材料22，在钻井操作过程中防泥包材料22磨损和/或从钻头主体11剥落的速
率降低，防泥包材料22的使用寿命可增长。在一些实施例中，防泥包材料可利
用热喷涂工艺沉积到多孔物质26上。
在本发明的另一些实施例中，如图4所示，多孔物质26可包括在钻头10
的钻头主体11的外部表面16的一个或多个区域上设置的多个多孔物质26。在
一些实施例中，多个多孔物质26可在钻头主体11的外部表面16上限定出“地
形状图案(topographical pattern)”。在一些实施例中，如图4所示，多个多孔
物质26可包括多个分离的、在侧向上隔开的多孔物质26。这样的分离的多孔
物质26可在钻头主体11的外部表面16的区域上按有序的阵列布置，像，比如
成行成列的方式。在另外的实施例中，分离的多孔物质26可随机布置在钻头主
体11的外部表面16上。例如在易于形成泥包的区域，防泥包材料22可延伸超
出分离的多孔物质26。
多个多孔物质26可具有任何形状，包括，比如，圆形、椭圆形、正方形、
三角形、或如图4所示截面形状。图5为类似于图3的横断面视图，但显示了
在钻头主体11的外部表面16上的多个分离的、在侧向上隔开的多孔物质26，
以及设置于多孔物质26上和钻头主体11的外部表面16上的防泥包材料22。
如图5所示，在一些实施例中，多孔物质26上的防泥包材料22的外露主
要表面28可具有光滑的轮廓，该轮廓并不复制或沿袭覆盖下方的多孔物质26
的轮廓。然而，在其他实施例中，外露的主要表面28可复制或沿袭下方的多孔
物质26的轮廓，从而使得从钻头10的外部可以看到由下方多孔物质26限定出
的图案。
这些分离的、在侧向上隔开的多孔物质26可以与之前结合图2和3所讨论
的多孔材料层大体上相同的方式或大体上相似的方式形成。在火焰喷涂工艺中，
比如，火焰喷涂的材料可穿过遮挡罩上的孔沉积在钻头主体11上。遮挡罩上的
孔可具有与待要沉积在钻头主体11的外部表面16上的在侧向上隔开的多孔物
质26的期望形状所对应的形状。
根据本发明的另外一些实施例，钻头10的钻头主体11的外部表面16可具
有由延伸至钻头主体11的外部表面16内的多个凹部、以及从钻头主体11的外
部表面16上突出的多个凸起中的至少一个限定得出的“地形状图案”。防泥包
材料22可设置在该地形状图案上。换句话说，防泥包材料22可设置在外部表
面16的包括由所述凹部和/或凸起限定出的地形状图案的至少一部分上。地形
状图案可构造成提高钻井过程中防泥包材料22在钻头主体11上的保持力。换
句话说，地形状图案可构造成提高钻井过程中防泥包材料22在钻头10的钻头
主体11上的寿命。
参考图6，在本发明的一些实施例中，凹部32(如，多个凹部32)可形成
或设置在钻头10的钻头主体11的外部表面16中。如图6所示，凹部32可大
体上为细长的，且在一些实施例中，可在流体通道13内定向成：其延伸方向与
在钻井操作过程中穿过流体通道13的流体流的大体方向大体上横向。在其他实
施例中，凹部32可在流体通道13内定向成：其延伸方向与在钻井操作过程中
穿过流体通道13的流体流的大体方向大体上平行。在进一步的实施例中，凹部
32可包括一些横向于穿过流体通道13的流体流的方向定向的凹部32，以及一
些平行于穿过流体通道13的流体流的方向定向的凹部32。比如，在一些实施
例中，多个十字交叉形的细长的凹部32可设置在流体通道13内的外部表面16
的区域上。在另外的实施例中，凹部32可以不是细长的，且可以为任何形状，
比如，圆形、椭圆形、长方形、正方形、三角形等。此外，在一些实施例中，
如图6所示，凹部32可包括多个分离的、在侧向上隔开的凹部32。这样分离
的凹部32可在钻头主体11的外部表面16的区域上按有序的阵列布置，或随机
地分布在钻头主体11的外部表面16上。因此，凹部32可用来限定或提供钻头
主体11的外部表面16上的纹理或图案，当防泥包材料22设置在纹理或图案上
时可以提高防泥包材料22的使用寿命。
图7为沿着图6所示剖开线107-107剖开的图6中钻头10的部分横断面视
图。如图7所示，在一些实施例中，凹部32可具有约0.254mm或更大，约
0.381mm或甚至约0.762mm或更大的平均深度DR。在一些实施例中，凹部32
可具有约0.762mm或更大，或者甚至约1.5mm或更大的平均宽度WR。在凹部
32为细长形状的实施例中，它们可具有约6.35mm或更大，约19.05mm或更大，
或甚至约38.4mm或更大的平均长度。尽管图7中所示的凹部32的定向横向于
在钻井操作中穿过流体通道13的流体流的大体方向，但是凹部32还可以定向
成大体平行于穿过流体通道13的流体流的方向。凹部32可具有约50.8mm或
更大，或甚至约152.4mm或更大的平均长度。
可采用许多工艺中的任一种在钻头10的钻头主体11上形成凹部32。比如，
采用机加工工艺，比如铣削或钻孔工艺，在钻头主体11的外部表面16上机加
工出凹部32。当钻头主体11由例如钢的材料形成从而包括这样的材料时，这种
工艺是可取的，可以相对容易地进行机加工。在另外的实施例中，钻头主体11
可包括不易机加工的材料。比如，钻头主体11可包括颗粒基复合材料，像钴钨
硬质合金，它们相对难于机加工。这样的钻头主体11通常采用浸渗工艺形成，
此时，钻头主体11在模具内采用铸造工艺形成。特别地，模具由耐火材料像石
墨形成，且模具形成为包括模具空腔，所述空腔的形状与将要在其中形成的钻
头主体11的形状相对应。在这样的工艺中，可通过在模具空腔内设置具有相应
于要形成在钻头主体11上的凹部32的形状的凸起的一个表面来在钻头主体11
的外部表面16上形成凹部32。然后钻头主体11在模具空腔内与包括凸起的表
面相邻地铸造，当钻头主体11从模具中移出时，所述凸起将在钻头主体11外
部表面16上形成互补的凹部32。
参考图8，在本发明的一些实施例中，在钻头10的钻头主体11外部表面
16上形成或设置多个凹部34。如图8所示，凹部34可大体上形成为球体的一
部分，例如形成为半球。如图8所示，凹部34可包括多个分离的、在侧向上隔
开的凹部34。这样分离的凹部34可在钻头主体11的外部表面16的区域上按有
序的阵列布置，或随意地排列。因此，凹部34可在钻头主体11外部表面16上
限定或提供纹理或图案，当防泥包材料22设置在所述纹理或图案上时可提高防
泥包材料22的使用寿命。
图9为图8中钻头10沿着图8所示剖开线109-109剖开后的横断面视图。
如图9所示，在一些实施例中，凹部34可具有约0.254mm或更大，约2.54mm
或更大，或甚至约25.4mm或更大的平均半径rR。在其他实施例中，凹部34
可具有小于约0.254mm的平均半径rR。
图10A为图8中所示的钻头10的部分透视图。凹部34显示为位于钻头10
的刮刀12之间的流体通道13内。在一些实施例中，凹部34’构造成与刮刀12
相邻。凹部34被放大并更为详细地展示在图10B中，其包括图10A中圆圈111
圈住的区域内所示的钻头10的那个部分。在一些实施例中，一个或多个嵌入件
36可至少部分地设置在凹部34内。如图10B所示，嵌入件36可大体上为球状。
嵌入件36可形成为不具有锋利边缘的球形，因而限制或避免由于嵌入件36的
边角处破损而带来的问题。凹部34可形成为仅有一个锋利边缘的球形的一部分
(比如半球形)，以限制或避免钻头主体11的材料破损。凹部34和嵌入件36还
可以形成为其他任何形状，比如长方形、三角形等等。可选择在其表面覆有防
泥包材料或者由防泥包材料制成的嵌入件36。在某些实施例中，嵌入件36可
由金属、金属基材、聚合物或其他任何材料组成，或者涂覆有防泥包材料。比
如，防泥包材料涂层可利用热喷涂工艺(例如，电弧喷涂工艺、化学汽相沉积、
施加DLC涂层的工艺等)涂覆。在一些实施例中，嵌入件36可与凹部34的边
缘重叠以更好地保护其边缘免受磨损。换句话说，嵌入件36的外露部分可具有
大于嵌入件36的设置在凹部34内的那部分的尺寸(直径、宽度等)。在一些实
施例中，嵌入件36可形成为嵌入件36的外露部分与周围流体通道13的表面平
齐。在其他实施例中，对于流体通道13的表面而言，可以使嵌入件36的外露
部分升高或降低。其表面具有防泥包材料的凸起嵌入件36可设置在钻头主体
11易于形成泥包的地方，这样更不易形成大面积的泥包。凸起的嵌入件36具有
比安装在同样凹部34内的嵌入件36大的外露面积，并与周围的流体通道13平
齐。凸起的嵌入件36可增加在易于形成泥包的区域的防泥包材料的量。
在一些实施例中，嵌入件36可以机械方式被按压到凹部34内。嵌入件36
和/或限定出凹部34的表面可为锯齿状或以其他方式进行处理，以增加限定出
凹部34的表面与嵌入件36之间的连接的机械强度。嵌入件36和/或限定出凹
部34的表面可以以机械方式和/或化学方式进行处理从而影响其结合。比如，
如果嵌入件36由氟碳聚合物(例如，聚四氟乙烯)组成，那么嵌入件36的被
构造成安装到凹部34中的部分可被蚀刻，以提高钻头主体11的粘附性。蚀刻
可包括使嵌入件36或其一部分暴露在酸中。该酸可从其表面脱去氟分子，使得
该表面不那么光滑(即，更易于与胶粘剂形成连接)。作为另外的实施例，嵌入
件36和/或限定出凹部34的表面可具有突脊或其他提高机械连接性能的物理轮
廓。在一些实施例中，胶粘剂或胶可涂覆在嵌入件36和限定出凹部34的表面
之间的接触面上。胶粘技术可根据如所需地进行组合(例如，嵌入件36可加工
为具有锯齿并进行蚀刻，并且可以应用胶粘剂)。在一些实施例中，嵌入件36
可利用硬钎焊工艺和/或熔接工艺安装到凹部34内。
图11为显示了根据本发明一些实施例的钻头10的刮刀12的一部分的透视
图。刮刀12可包括一个或多个嵌入件36’。嵌入件36’可为“碎片分裂器”，用于
当切屑形成时破碎切屑，其比如具有一个或多个锐利的边缘。嵌入件36’可包括
用来减少作用于切削液和切屑上的拖曳力的防泥包材料。嵌入件36’可以用与图
10A和10B所示的嵌入件36相同的材料和方法(例如，可以由一种材料组成，
涂覆不同的防泥包材料)形成或安装到凹部(例如凹部34，34’)中。在一些实施
例中，多个碎片分裂器可包括嵌入件36’。
嵌入件36和36’可从凹部34和34’中移除，比如在钻头10使用后。嵌入件
36和36’可因为磨损、破坏、或不适于所选择的应用场合而移除。嵌入件36和
36’可通过机械和/或化学手段(如，除胶剂、热浴、喷砂和/或喷金属粒的喷涂
等)移除。比如，嵌入件36和36’可被撬出凹部34和34’。将嵌入件36和36’
移除后，替换用嵌入件36和36’可被安置在凹部34和34’中。替换用嵌入件36
和36’可具有上述的防泥包材料，且可按上述方式安装到钻头主体11中。在一
些实施例中，替换用嵌入件36和36’可大体上与其所替换的嵌入件36和36’相
同。在一些实施例中，替换用嵌入件36和36’可具有不同于它们所替换的嵌入
件36和36’的特点，例如当钻头10用于不同于在先应用的不同应用场合时。
参考附图12，在本发明的一些实施例中，多个凸起40可形成或以其他方
式设置于钻头10的钻头主体11外部表面16上。如图12所示，在一些实施例
中，凸起40可为大体上细长形，如同之前结合图6的凹部32所描述的那样。
凸起40可包括多个分离的、横向相互隔开的凸起40。这样分离的凸起40可随
机分布在钻头主体11的外部表面16上，如图12所示，或按有序的阵列设置在
钻头主体11的外部表面16上。此外，在另外的实施例中，凸起40可具有任何
其他形状，比如，圆形、椭圆形、长方形、正方形、三角形等。在具有细长凸
起40的实施例中，凸起40可在流体通道13内定向成大体上平行于钻井操作过
程中穿过流体通道13的流体流的大体方向；所述凸起也可以以大体上横向于穿
过流体通道13的流体流的大体方向定向；或者一些凸起40可定向为横向于穿
过流体通道13的大体流体流方向，而一些凸起以大体上平行于穿过流体通道
13的大体流体流方向定向。比如，在一些实施例中，多个十字交叉形细长凸起
可设置在外部表面16的位于流体通道13内的区域中。因此，以类似于图6和
7中所述的凹部32的方式，凸起40可用来限定或提供位于钻头主体11的外部
表面16上的纹理或图案，当防泥包材料22设置在纹理或图案上时，可提高防
泥包材料22的使用寿命。
图13为图12中钻头10沿着剖开线113-113剖开后的横断面视图。如图13
所示，在一些实施例中，凸起40可具有约0.254mm或更大，约0.381mm或更
大，或甚至约0.762mm或更大的平均高度HP。在一些实施例中，凸起40可具
有约0.787mm或更大，或甚至约1.5mm或更大的平均宽度WP。在凸起40为
细长形的实施例中，其可以具有约6.35mm或更大，约19.05mm或更大，或甚
至约38.4mm或更大的平均长度。
可使用许多工艺中的任一种在钻头10的钻头主体11上形成凸起40。比如，
可利用机加工工艺机械地除去钻头主体11周围的材料(像铣削工艺或钻孔工
艺)，从而在钻头主体11的外部表面16上形成凸起40。当钻头主体11由例如
钢的材料形状并包括所述材料时，这样的工艺是可取的，其加工起来相对容易。
在钻头主体11由浸渗工艺形成的另外的实施例中，可以通过在模具空腔内提供
包括凹部的表面来形成钻头主体11外部表面16上的凸起40，所述凹部具有与
待要形成于钻头主体11上的凸起40相对应的形状。这样，钻头主体11在模具
空腔内与包括所述凹部的该表面相邻地铸造，凹部在钻头主体11外部表面16
上形成互补的凸起40，其在从模具中移除钻头主体11时便可看到。
在一些实施例中，凹部32，34，34’，嵌入件36，36’和/或凸起40可构造成
用来引导钻井泥浆，从而例如用来增强对排屑槽的清理、限制刮刀侵蚀、破碎
切屑等。嵌入件36，36’和/或凸起40可构造成具有较低摩擦力，从而减少作用
于钻井泥浆(包括岩层切屑)上的拖曳力。拖曳力公知会降低钻井效率并增加
产生泥包的可能性。因而减少拖曳力可增加钻井效率并减少产生泥包的可能性。
嵌入件36，36’和或凸起40可构造成为碎片分裂器(即，可构造成在切屑形成
泥包之前破碎切屑)。在这样的实施例中，碎片分裂器可包括具有较低摩擦系数
(如，约0.5或更小，或约0.2或更小，或约0.04或更小)的防泥包材料22，这
样作用于钻井碎片的拖曳力得到限制。碎片分裂器可包括支撑材料(如，金属，
金属合金，颗粒基复合材料或聚合物)，从而增强碎片分裂器的防泥包材料22。
防泥包材料22的摩擦系数可以低于支撑材料。碎片分裂器可定位为靠近刮刀，
例如定位于图10中所示凹部34’内。
图14到图17展示了可用于利用浸渗工艺来形成钻头主体11的模型中的各
种置换部件，该模具包括与根据本发明实施例的钻头10的钻头主体11外部表
面16上的纹理或图案互补的纹理或图案。
参考图14，显示了置换部件50，其构造成限定钻头10的钻头主体11的流
体通道13的至少一部分。置换部件50的主体52可包括压缩的树脂涂覆砂，细
长条54可以附连至置换部件50的主体52的表面。该条54可包括，比如，石
墨基材料的细长条，像美国俄亥俄州巴尔马市的GrafTech国际有限责任公司所
出售的商品名为![]()
的石墨基材料细长条。该条54可用于形成置换部
件50的主体52上的模板凸起(template protrusion)。因此，当置换部件50放
置在模具内、采用浸渗工艺在模具内于置换部件50及细长条54上及周围铸造
钻头主体11时，石墨条54可在钻头主体11的外部表面16上、于由置换部件
50的主体52限定出的流体通道13内限定出互补的细长凹部，与图6和7中示
出的凹部32类似。然而，如图14所示的置换部件50的细长条54在置换部件
主体52上的定向使得：形成于钻头主体11外部表面16上的凹部大体上平行于
在钻井过程中穿过由置换部件50形成的流体通道13的流体流的大体方向。
图15示出了与图14中置换部件50相似的置换部件60，且其包括前述的
主体52和细长条54。然而，置换部件60上的细长条54在主体52上的定向使
得：形成于钻头主体11外部表面16上的凹部大体上横向于在钻井过程中穿过
由置换部件60形成的流体通道13的流体流的大体方向。
图16示出了另一个被构造成用来在钻头10的钻头主体11的外部表面16
上限定出纹理或图案的置换部件70。该置换部件70可包括已被成型、从而在
置换部件中包括有十字交叉形的模板凹部72的粘土材料。因此，当置换部件
70放置在模具中、采用浸渗工艺在模具内于置换部件70上及周围铸造钻头主
体11时，模板凹部72可在钻头主体11的外部表面16上限定出互补的十字交
叉形的的凸起。
图17显示了另一个被构造成用来在钻头10的钻头主体11的外部表面16
上限定出纹理或图案的置换部件80。置换部件80可包括石墨薄片材料(例如由
美国俄亥俄州巴尔马市的GrafTech国际有限责任公司所出售的商品名为
![]()
的材料)，该石墨薄片材料已被成型，从而在其上包括一排大体上圆
形的、分离的、在侧向上隔开的模板凸起82。因此，当置换部件80放置在模
具中、采用浸渗工艺在模具内于置换部件80上及周围铸造钻头主体11时，模
板凸起82可在钻头主体11的外部表面16上限定出互补的凹部阵列。
如图18所示，在钻头10的钻头主体11外部表面16的一个或多个区域中
和/或上设置纹理或图案之后，可以如前所述地在图案或纹理上面设置防泥包材
料22。比如，防泥包材料22可为片状，且可形成在钻头10的钻头主体11外部
表面16上的区域的轮廓上。在一些实施例中，防泥包材料22的片可在其上具
有凹部或凸起，像图6-图13中所示那样。防泥包材料22的凹部或凸起可构造
成引导钻井泥浆(包括岩层切屑)的流动。
在本发明另外的实施例中，如前所述的钻头10(或任何其他井下工具)可
包括具有防泥包材料22的预制的嵌入件。这样的嵌入件可与钻头主体11分开
形成，然后连接到钻头10的钻头主体11外部表面16上形成的互补的凹部内。
此外，这样的嵌入件是可替换的。
比如，图19显示了本发明嵌入件90的一个实施例。嵌入件90包括防泥包
主体92，其包括前述的防泥包材料22。防泥包主体92可利用比如模制工艺(如
注射模塑工艺)来制造。
如图19所示，嵌入件90的防泥包主体92包括具有防泥包材料22的外表
面98。外表面98可构造为限定出钻头10外露的外表面。比如，外表面98可
构造成限定出钻头10的位于流体通道13内的外露外表面。嵌入件90及钻头主
体11上待要接纳嵌入件90的互补凹部的尺寸、形状以及其他方面可以构造成
使得：嵌入件90的外表面98与周围钻头主体11的外部表面16大体上连续、
平齐、共延。因此，尽管所显示的防泥包主体92的外表面98大体上为长方形
且为平面，但外表面98可具有对于钻头10的外表面而言所期望的任何形状和
轮廓。在一些实施例中，外表面98可包括通道、肋条、凸起或凹部，用以对钻
井泥浆和切屑重新引导。
防泥包主体92及由防泥包主体92所限定的防泥包材料层22可具有约为
0.20mm，或甚至大于约3.175mm的平均厚度。
可选地，嵌入件90可以包括基座部件94。该基座部件94可被构造用来将
防泥包主体92连接到钻头10的钻头主体11上，且可包括不同于防泥包主体92
的材料。比如，基座部件可包括金属或金属合金(如，钢)，颗粒基复合材料像
硬质合金材料(如，碳化钨硬质合金)，或聚合物。在一些实施例中，基座部件
94可包括至少大体上与嵌入件90待要连接于其上的钻头10的钻头主体11所使
用的材料相同的材料。
在一些实施例中，基座部件94可包括如前所述的地形状图案和/或多孔物
质，且防泥包主体92可设置在(例如，形成于)地形状图案和/或多孔物质之
上。
在一些实施例中，基座部件94可与防泥包主体92一体成型。比如，基座
部件94可插入用来形成防泥包主体92的模具空腔内，且防泥包主体92可围绕
基座部件94来形成(即模制)。在另外的实施例中，基座部件94可利用紧固件
(如，螺丝或螺栓)和/或胶粘剂来连接到防泥包主体92上。在这样的构造中，
嵌入件90可从钻头10的钻头主体11中移除，并因此，在钻井操作过程中，如
果防泥包主体92磨损到不可接受的程度时可更换，因此便于钻头10的修复或
连续使用。
示例性地而非限制性地，基座部件94可构造为通过螺栓连接到钻头主体
11上，从而将嵌入件90连接到钻头主体11上；或基座部件94可构造成为与钻
头主体11机械地锁定，比如借助两者之间的榫槽结构来实现(即钻头主体11
和基座部件94两者之一包括榫，另一个包括用来接受榫的相应的槽)。在另一
个实施例中，防泥包主体92和/或基座部件94可利用两者之间的压接配合、收
缩配合和/或硬钎焊工艺和/或熔接工艺来连接。
在本发明的另一个实施例中，防泥包主体92如结合图19所述的那样可直
接形成于利用比如铸造工艺形成于钻头10的钻头主体11外部表面16中的互补
的凹部内。
尽管结合固定切削件钻地旋转钻头对本发明的实施例进行了描述，但是本
发明的实施例还包括其他类型的井下工具。如此处所使用的术语“井下工具”意
味着并包括用来形成井筒和/或服务于井筒的任何工具。“服务于”井筒是指和包
括工具与井筒的某部分接触的任何操作。井下工具包括比如钻井工具像钻头
(如，像固定切削件钻头、牙轮钻头、孕镶金刚石钻头、取心钻头和冲击钻头这
类旋转钻头)、套管和尾管钻井工具、扩眼器、和其他开孔工具，以及稳定器、
封隔器、和转向组件如转向尾管系统。
本发明另外的非限制性示例实施例将在下面描述。
实施例1：井下工具，包括：主体，主体具有表面，该表面包括由延伸入
表面中的凹部和从该表面突出的凸起中的至少一个而限定出的地形状图案；及
设置在所述表面的其中包括所述图案的至少一部分上的防泥包材料，该防泥包
材料具有当井下工具用来形成井筒或服务于井筒时能够减少岩层切屑在防泥包
材料上聚积的成分。
实施例2：如实施例1中的井下工具，其中防泥包材料包括疏水聚合物、
金属、金层合金、陶瓷、金刚石、类金刚石碳、石墨、二硫化钼、氮化硼、或
硅树脂。
实施例3：如实施例1或2中的井下工具，其中防泥包材料包括金属或金
属合金与疏水聚合物材料的混合物。
实施例4：如实施例1-3中的任一井下工具，其中防泥包材料包括具有摩擦
系数为0.5或更低的材料。
实施例5：如实施例1-4中的任一井下工具，其中防泥包材料包括具有摩擦
系数为0.2或更低的材料。
实施例6：如实施例1-5中的任一井下工具，其中防泥包材料包括在所述表
面的包括所述图案的所述至少一部分上设置的防泥包材料层。
实施例7：如实施例6中的井下工具，其中防泥包材料层具有至少为
0.127mm的平均厚度。
实施例8：如实施例6中的井下工具，其中防泥包材料层具有至少为
0.254mm的平均厚度。
实施例9：如实施例1-8中的任一井下工具，其中地形状图案包括多个分离
的、在侧向上隔开的凸起。
实施例10：如实施例9中的井下工具，其中多个分离的、在侧向上隔开的
凸起中的分离的、在侧向上隔开的凸起按有序的阵列布置。
实施例11：如实施例1-10中的任一井下工具，其中地形状图案包括多个分
离的、在侧向上隔开的凹部。
实施例12：如实施例1-11中的任一井下工具，其中多个分离的、在侧向上
隔开的凹部中的分离的、在侧向上隔开的凹部按有序的阵列布置。
实施例13：如实施例1-11中的任一井下工具，进一步包括嵌入件，其中嵌
入件至少部分设置在凹部内。
实施例14：一种井下工具，包括：具有表面的主体，该表面上包括至少一
个延伸入所述主体的所述表面内的凹部；以及设置在至少一个凹部内的嵌入件，
该嵌入件具有当井下工具用来形成井筒或服务于井筒时能够减少岩层切屑在防
泥包材料上聚积的成分。
实施例15：如实施例14中的井下工具，其中所述主体的所述表面包括多
个延伸入所述主体的所述表面内的凹部，其中井下工具进一步包括设置在多个
凹部的每个凹部中的嵌入件，每个嵌入件包括防泥包材料，防泥包材料具有当
井下工具用来形成井筒或服务于井筒时能够减少岩层切屑在防泥包材料上聚积
的成分。
实施例16：如实施例14或15的井下工具，其中多个凹部包括多个分离的、
在侧向上隔开的凹部。
实施例17：一种井下工具，包括：具有表面的主体；在主体表面上的至少
一块多孔物质；及设置在该至少一块多孔物质上的防泥包材料，该防泥包材料
具有当井下工具用来形成井筒或服务于井筒时能够减少岩层切屑在防泥包材料
上聚积的成分。
实施例18：如实施例17的井下工具，其中该至少一块多孔物质包括喷射
沉积的材料。
实施例19：如实施例17或18的井下工具，其中该主体包括碳化钨，所述
至少一块多孔物质包含镍铝合金。
实施例20：如实施例17-19中的任一井下工具，其中防泥包材料包括含氟
聚合物。
实施例21：如实施例17-20中的任一井下工具，其中防泥包材料包括金属
或金属合金与含氟聚合物的混合物。
实施例22：如实施例17-21中的任一井下工具，其中防泥包材料包括陶瓷。
实施例23：如实施例17-22中的任一井下工具，其中防泥包材料包括金刚
石、类金刚石碳、石墨、二硫化钼、氮化硼或硅树脂。
实施例24：如实施例17-23中的任一井下工具，其中至少部分防泥包材料
被浸渗到所述至少一块多孔物质的孔隙内。
实施例25：如实施例17-24中的任一井下工具，其中防泥包材料包括设置
在所述至少一块多孔物质上的防泥包材料层。
实施例26：如实施例25中的井下工具，其中防泥包材料层具有至少为
0.0254mm的平均厚度。
实施例27：如实施例25中的井下工具，其中防泥包材料层具有至少为0.20
mm的平均厚度。
实施例28：如实施例17-27中的任一井下工具，其中所述至少一块多孔物
质包括在主体的表面上限定出地形状图案的多块多孔物质。
实施例29：如实施例28的井下工具，其中多块多孔物质包括多块分离的、
在侧向上隔开的多孔沉积物。
实施例30：如实施例29的井下工具，其中多个分离的、在侧向上隔开的
多孔沉积物中的多孔沉积物按有序的阵列布置。
实施例31：如实施例17-30中的任一井下工具，其中所述至少一块多孔物
质包括多孔材料层。
实施例32：一种形成井下工具的方法，包括：形成延伸进入井下工具主体
的凹部和从井下工具主体上突起的凸起中的至少一个；在表面的至少一部分上
设置防泥包材料；及选择防泥包材料，使其具有当井下工具用来形成井筒或服
务于井筒时能够减少岩层切屑在防泥包材料上聚积的成分。实施例32的井下工
具包括延伸到凹部或凸起中、或者覆盖所述凹部或凸起的表面。
实施例33：如实施例32的方法，其中形成延伸入井下工具主体的凹部和
从井下工具主体上突出的凸起中的至少一个包括：在模具空腔内的表面上设置
多个模板凹部和多个模板凸起中的至少一个，该空腔具有限定出井下工具的主
体的至少一部分的形状；在模具空腔内铸造井下工具的主体的至少一部分。
实施例34：如实施例33的方法，其中在模具空腔内的表面上设置多个模
板凹部和多个模板凸起中的至少一个包括：在一置换部件上形成多个模板凹部
和模板凸起的中至少一个；以及在模具内铸造井下工具主体的至少一部分之前，
将置换部件放置在模具空腔内。
实施例35：如实施例34的方法，进一步包括选择置换部件，使其具有包
含粘土的主体、包含压缩树脂涂覆砂的主体及包含石墨的主体中的至少一个。
实施例36：如实施例32-35中任一项的方法，其中形成延伸入井下工具主
体的凹部和从井下工具主体上突起的凸起中的至少一个包括对井下工具的主体
表面进行机加工。
实施例37：如实施例32-36中任一项的方法，其中在表面的至少一部分上
设置防泥包材料包括在至少一部分表面上热喷涂防泥包材料。
实施例38：如实施例32-37中任一项的方法，其中在表面的至少一部分上
设置防泥包材料包括形成防泥包材料层及将防泥包材料层粘到表面的至少一部
分上。
实施例39：一种形成井下工具的方法，包括：在井下工具的主体的表面上
设置多孔物质；在多孔物质的至少一部分上设置防泥包材料；及选择防泥包材
料，使其具有当井下工具用来形成井筒或服务于井筒时能够减少岩层切屑在防
泥包材料上聚积的成分。
实施例40：一种形成井下工具的方法，包括：在井下工具的主体的表面上
形成凹部；形成包含防泥包材料的嵌入件；选择防泥包材料，使其具有当井下
工具用来形成井筒或服务于井筒时能够减少岩层切屑在防泥包材料上聚积的成
分；将嵌入件设置到凹部内；及将嵌入件连接到井下工具的主体上。
实施例41：如实施例40的方法，其中形成包含防泥包材料的嵌入件包括：
形成包含金属、金属基材或聚合物的嵌入件；并用防泥包材料涂覆嵌入件。
实施例42：实如施例40或41的方法，其中形成包含防泥包材料的嵌入件
包括形成包含摩擦系数为0.5或更低的材料的嵌入件。
实施例43：如实施例40或41的方法，其中形成包含防泥包材料的嵌入件
包括形成包含摩擦系数为0.2或更低的材料的嵌入件。
实施例44：如实施例40-43任一项的方法，其中形成包含防泥包材料的嵌
入件包括形成包含陶瓷、金刚石、类金刚石碳、石墨、二硫化钼、氮化硼或硅
树脂的嵌入件。
实施例45：一种形成井下工具的方法，包括：在井下工具的主体的表面形
成凹部；形成包含金属、金属基材或聚合物中的至少一种的嵌入件，该嵌入件
构造成可至少部分安装到凹部内；用防泥包材料涂覆嵌入件；以及将嵌入件至
少部分放置到凹部内。
实施例46：一种修复井下工具的方法，包括：从井下工具的凹部内移除嵌
入件；在凹部内设置替换用嵌入件，替换用嵌入件具有防泥包材料，该防泥包
材料具有当井下工具用来形成井筒或服务于井筒时能够减少岩层切屑在防泥包
材料上聚积的成分；将替换用嵌入件连接到井下工具的主体上。
尽管上述说明包含很多特殊之处，但它们不应被认为是对本发明保护范围
的限制，而仅仅是提供了一些示例性的实施例。同样地，本发明的其他实施例
可在不偏离本发明精神或范围的情况下设计得出。比如，此处参考一个实施例
所描述的特征还可使用在此处描述的其他实施例中。因而本发明的范围，只通
过从属的权利要求和其法律的等同物得以显示和限定，而不是通过前述说明得
到。对本发明所有增减、修正，如此处所公开的内容，都落入本发明权利要求
的意思和范围内，得到本发明的保护。