具有監(jiān)測(cè)工具磨損或損壞的傳感器或可釋放顆粒的井下切割工具的制作方法
【專利摘要】一種井筒形成系統(tǒng)，其包括井下切割工具，所述井下切割工具具有本體和至少一個(gè)切割元件。傳感器耦接至所述井下切割工具，且所述傳感器包括被配置用來在所述井下切割工具的一部分的磨損達(dá)到第一量之前發(fā)射信號(hào)的發(fā)射器。所述傳感器在所述井下切割工具的所述部分的所述磨損達(dá)到所述第一量時(shí)終止所述信號(hào)的發(fā)射。
【專利說明】
具有監(jiān)測(cè)工具磨損或損壞的傳感器或可釋放顆粒的井下切割工具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開一般來說涉及用于檢測(cè)井下切割工具的磨損或損壞的工具、系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]井被鉆探至各種深度，以從地下地質(zhì)地層接近和產(chǎn)出油、氣、礦物和其它天然存在的沉積物。井的鉆探通常是借助鉆頭實(shí)現(xiàn)的，鉆頭旋轉(zhuǎn)以通過去除表土、砂、粘土、石灰石、方解石、白云石或其它材料來使井筒前進(jìn)。鉆井過程能夠引起鉆頭和其它井下切割工具的顯著磨損。在一些情況下，鉆頭的損壞可引起對(duì)鉆井系統(tǒng)的其它部分，包括鉆柱和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的損壞。在一些情況下，可重新磨光損壞的鉆頭或可修改鉆井操作來延長(zhǎng)磨損的鉆頭的壽命O
【附圖說明】
[0003]圖1示出根據(jù)說明性實(shí)施方案的具有井下切割工具的井筒形成系統(tǒng)的立面圖，井下切割工具具有用于檢測(cè)井下切割工具的磨損的傳感器或顆粒；
[0004]圖2A示出根據(jù)說明性實(shí)施方案的具有策略上被布置用來確定或指示對(duì)鉆頭的磨損或損壞的傳感器的鉆頭的立體圖；
[0005]圖2B示出具有策略上被布置用來確定或指示對(duì)切割元件的磨損或損壞的一個(gè)或多個(gè)傳感器的切割元件的立體圖；
[0006]圖3示出具有耦接至多晶金剛石切割器(PDC)的顆粒的roc的說明性實(shí)施方案的立體圖；
[0007]圖4示出具有耦接至roc的顆粒的roc的說明性實(shí)施方案的立體圖；
[0008]圖5示出具有剛釋放就能夠指示對(duì)襯底的磨損或損壞的一個(gè)或多個(gè)顆粒的PDC的襯底的說明性實(shí)施方案的立體圖；
[0009]圖6示出具有剛釋放就能夠指示對(duì)金剛石臺(tái)的磨損或損壞的一個(gè)或多個(gè)顆粒的PDC的金剛石臺(tái)的說明性實(shí)施方案的立體圖；
[0010]圖7示出具有顆粒可耦接至的多個(gè)顆粒區(qū)的PDC或其它井下切割工具的金剛石臺(tái)的說明性實(shí)施方案的俯視圖；以及
[0011]圖8示出具有用于確定鉆頭上已發(fā)生磨損或損壞的傳感器和顆粒中的任一者或兩者的鉆頭的說明性實(shí)施方案的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在以下【具體實(shí)施方式】中，參照形成說明書的一部分的附圖。足夠詳細(xì)地描述了這些實(shí)施方案以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`公開的工具、系統(tǒng)和方法;且應(yīng)理解，可利用其它實(shí)施方案且可進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電氣和化學(xué)改變而不脫離本公開的精神或范圍。為了避免使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本文中描述的實(shí)施方案不是必要的細(xì)節(jié)，描述可省略本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的某些信息。因此，以下詳細(xì)描述不應(yīng)以限制性意義看待;且說明性實(shí)施方案的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
[0013]本文中描述的實(shí)施方案涉及用于指示井下切割工具的磨損的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)可包括傳感器或顆粒，其與井下切割工具相關(guān)聯(lián)且能夠指示在井下切割工具的特定位置已發(fā)生磨損或損壞，這可提供對(duì)可引起井中的災(zāi)難性故障或可防止井下切割工具的簡(jiǎn)單恢復(fù)的事件的早期檢測(cè)。本文中描述的系統(tǒng)和方法還可提供特定磨損量已在井下切割工具上的一個(gè)或多個(gè)位置發(fā)生的指示。在具有傳感器的實(shí)施方案中，傳感器耦接至井下切割工具且被配置用來在井下切割工具的操作期間在對(duì)井下切割的磨損達(dá)到第一量之前發(fā)射信號(hào)。當(dāng)井下切割工具的磨損達(dá)到第一量時(shí)，傳感器終止信號(hào)的發(fā)射，因而指示第一磨損量已發(fā)生。在另一實(shí)施方案中，具有顆粒特性的顆粒耦接至井下切割工具，且井下切割工具剛磨損，顆粒就從井下切割工具釋放。當(dāng)釋放時(shí)，檢測(cè)到與顆粒特性相關(guān)聯(lián)的標(biāo)志，因而指示井下切割工具的磨損。
[0014]除非另外指定，否則術(shù)語(yǔ)“連接”、“嚙合”、“耦接”、“附接”或描述元件之間的互動(dòng)的任何其它術(shù)語(yǔ)的任何形式的任何使用并不意味著將互動(dòng)局限于元件之間的直接互動(dòng)，而是也可包含所描述的元件之間的間接互動(dòng)。在以下論述和權(quán)利要求書中，術(shù)語(yǔ)“包含”和“包括”用開放形式使用，且因此應(yīng)解釋為意指“包含但不限于”。除非另有說明，否則如本文獻(xiàn)全文所使用的，“或”并非就必須是互斥的。
[0015]圖1是根據(jù)說明性實(shí)施方案的具有井下切割工具12的井筒形成系統(tǒng)10的立面圖，井下切割工具12具有用于檢測(cè)井下切割工具的磨損的傳感器或顆粒。井筒形成系統(tǒng)10可用以形成井14的井筒13。井14在圖1中被示出為在陸上，但替代地，井筒形成系統(tǒng)10可部署在通過固定或浮動(dòng)平臺(tái)來接近的海底井中。
[0016]井筒形成系統(tǒng)10采用多個(gè)管段來形成下降到井筒13中的鉆柱16。在井14的地面17處或附近，鉆柱16可包含或耦接至方鉆桿19。方鉆桿19可具有正方形、六邊形或八邊形的橫截面。方鉆桿19的一端連接至鉆柱16而相對(duì)端連接至旋轉(zhuǎn)接頭20。方鉆桿19穿過旋轉(zhuǎn)臺(tái)21，旋轉(zhuǎn)臺(tái)能夠使方鉆桿19、鉆柱16和鉆頭18旋轉(zhuǎn)。提供大鉤23、電纜25、游動(dòng)滑車27和升降機(jī)(未示出)來使鉆頭18、鉆柱16、方鉆桿19和旋轉(zhuǎn)接頭20上升或下降。方鉆桿19和接頭20可按需要升高或下降，以在鉆頭18前進(jìn)時(shí)將額外管段添加至鉆柱16，或在鉆柱16和鉆頭18需要從井14去除時(shí)從鉆柱16去除管段。
[0017]在圖1中示出的實(shí)施方案中，鉆頭18是井下切割工具12，但在其它實(shí)施方案中，井下切割工具12可以是擴(kuò)孔工具、研磨機(jī)、或用以切割、碾磨或用其它方式從井14去除材料的任何其它裝置?？商峁├?2以使鉆井流體或“泥楽”(如由箭頭A所示)經(jīng)過鉆柱16循環(huán)至井筒底部，并通過鉆柱16與井筒13之間的環(huán)空返回地面。當(dāng)鉆頭18旋轉(zhuǎn)時(shí)，所施加的鉆壓(“TOB”)迫使鉆頭18的切割元件進(jìn)入正被鉆的襯底中。鉆頭18的切割元件向襯底施加超過襯底的屈服應(yīng)力的壓縮力，并在襯底中誘發(fā)斷裂。所得碎片(稱作“鉆肩”)由流動(dòng)經(jīng)過鉆頭18的鉆井流體從鉆頭18的切割面沖走。
[0018]井筒形成系統(tǒng)10的井下切割工具12包含傳感器和顆粒中的任一者或兩者，傳感器和顆粒用于檢測(cè)井下切割工具12的磨損，或替代地用于確定井下切割工具12已斷裂或以其它方式無法切割井14中的材料。在具有傳感器的實(shí)施方案中，傳感器可耦接至井下切割工具12。傳感器能夠在井下切割工具12的操作期間(例如，在鉆頭18的鉆井操作期間)發(fā)射信號(hào)。信號(hào)可由位于井14的地面17處或附近的接收器接收，或替代地由位于井筒13內(nèi)的位置處的接收器接收。傳感器可位于表面或嵌入于井下切割工具12內(nèi)，使得井下切割工具12磨損剛達(dá)到第一量，傳感器就終止發(fā)射信號(hào)。傳感器基本上是一種“衰耗式”或“衰減式”傳感器，其在發(fā)生觸發(fā)事件(這種觸發(fā)事件表明井下切割工具12在特定位置的特定磨損量或磨損或損壞)之前發(fā)射或指示信號(hào)。傳感器的發(fā)射或指示終止可以是因?yàn)榫虏牧匣蛞r底與傳感器的碰撞，或可以是因?yàn)閭鞲衅鞅┞队诰铝黧w或某些井下條件。
[0019]在具有顆粒的實(shí)施方案中，第一顆?？稍O(shè)置在井下切割工具12上。第一顆粒具有展現(xiàn)第一標(biāo)志的第一顆粒特性。第二顆?？稍O(shè)置在井下切割工具12上，第二顆粒具有展現(xiàn)第二標(biāo)志的第二顆粒特性。在這些實(shí)施方案中，可提供傳感器，其被配置用來在第一顆?；虻诙w粒從井下切割工具釋放時(shí)檢測(cè)第一顆粒特性的第一標(biāo)志和第二顆粒特性的第二標(biāo)志中的至少一者。傳感器可被定位在井14的地面17處或附近，或替代地被定位在井筒13內(nèi)。第一或第二顆粒的釋放可分別在井下切割工具12磨損剛達(dá)到第一量或第二量就發(fā)生。替代地，第一顆粒的釋放可指示第一顆粒最初被定位到的井下切割工具12的第一位置處的磨損或損壞。類似地，第二顆粒的釋放可指示第二顆粒最初被定位到的井下切割工具12的第二位置處的磨損或損壞。
[0020]圖2A是根據(jù)說明性實(shí)施方案的具有策略上被布置用來確定或指示對(duì)鉆頭150的磨損或損壞的傳感器的鉆頭150的立體圖。鉆頭150是固定切割器鉆頭且可以是井下切割工具(諸如圖1的井下切割工具12)的一個(gè)實(shí)例。鉆頭150包含具有凸起的刀刃區(qū)154的鉆頭本體152。多個(gè)切割元件158在刀刃區(qū)154中耦接至鉆頭本體150來輔助鉆頭150在操作期間去除材料。切割元件158可以是多晶金剛石切割器(PDC)，或在其它實(shí)施方案中，可以是硬質(zhì)合金刀片或陶瓷刀片。一個(gè)或多個(gè)傳感器155、156、157可耦接至鉆頭150。在圖2A中示出的實(shí)施方案中，傳感器155、156、157耦接至鉆頭本體152的各種表面。傳感器155、156、157所耦接的這些表面是相對(duì)受保護(hù)的位置，其中傳感器155、156、157可能遭遇一些磨料接觸，但將不會(huì)完全從鉆頭150移走，除非鉆頭150已經(jīng)歷顯著磨損。傳感器156位于鉆頭150的保徑區(qū)164中，這可以是用于放置磨損傳感器的良好區(qū)域。鉆頭150的這個(gè)區(qū)域中的磨損可指示鉆頭150形成的井筒沒有按所需直徑形成。傳感器155位于刀刃區(qū)154的一側(cè)；而傳感器157位于刀刃區(qū)154的頂部，處在切割元件158之間或接近切割元件158。傳感器可替代地放置在鉆頭150的相對(duì)受保護(hù)以防在鉆頭150的磨損發(fā)生之前直接與材料碰撞的任何表面上。放置在不經(jīng)歷直接磨損的區(qū)域中，這樣允許傳感器繼續(xù)存在，直到發(fā)生對(duì)鉆頭150的更顯著的磨損為止。通常，將傳感器155、157放置在諸如圖2A中示出的位置有助于保護(hù)傳感器155、157以防接觸，直到另一表面或結(jié)構(gòu)(例如，PDC)已被磨損為止。
[0021]除了或替代于將傳感器155、156、157定位在鉆頭150的表面上，一個(gè)或多個(gè)傳感器可耦接至切割元件158，如下文參照?qǐng)D2B所描述的。
[0022]圖2B是切割元件105(例如，PDC)的立體圖，該切割元件具有策略上被布置用來確定或指示對(duì)切割元件105的磨損或損壞的一個(gè)或多個(gè)傳感器。切割元件105可作為設(shè)置在圖2A中的鉆頭150上的切割元件158的代表。切割元件105可包含耦接至襯底102的金剛石臺(tái)100。一個(gè)或多個(gè)衰減式傳感器110、140可嵌入于金剛石臺(tái)100的各層內(nèi)、或嵌入金剛石臺(tái)100中的各種深度處。金剛石臺(tái)100在層120與層130之間可具有界面115。盡管可以想象金剛石臺(tái)100可按多個(gè)層來形成，但所示出的層120、130未必將金剛石臺(tái)100的形成限于這樣的分層構(gòu)造。而是，限定層120、130和界面115，為的是表明傳感器110的近似放置，傳感器110在圖2B中示出的實(shí)施方案中位于界面115處。通過在鉆井期間金剛石臺(tái)100的逐漸磨損透過層120，可顯露出傳感器110。層120可具有厚度tl，此厚度僅幾毫米到幾十厘米或更大，這取決于金剛石臺(tái)100的大小和被檢測(cè)的所需磨損特性。類似地，界面115(和因此傳感器110)的深度是與切割元件115的初始切割表面145相距大致tl的量。當(dāng)層120被磨損時(shí)，傳感器110可被磨損并毀壞。
[0023]在一些實(shí)施方案中，金剛石臺(tái)100可包含額外傳感器，其嵌入于切割元件115內(nèi)且在相對(duì)于切割表面145的相同深度或不同深度處。在圖2B中示出的實(shí)施方案中，第二界面116存在于金剛石臺(tái)100與襯底102之間。傳感器140位于層130下方，處在界面116處。在鉆井期間通過金剛石臺(tái)100的逐漸磨損透過層120和層130兩者，可顯露出傳感器140。再次，磨損在到達(dá)傳感器140之前必須發(fā)生所穿過的金剛石臺(tái)100的厚度或深度t2可以是僅幾毫米到幾十厘米或更大，這取決于金剛石臺(tái)100的大小和被檢測(cè)的所需磨損特性。當(dāng)層120和層130被磨損時(shí)，傳感器140可被磨損并毀壞。
[0024]盡管在圖2B中僅示出界面115、116，但預(yù)期放置傳感器的許多界面可形成在鉆頭或切割元件內(nèi)。這些界面可被仔細(xì)地放置來準(zhǔn)確地檢測(cè)磨損和損壞，其中每個(gè)界面處的傳感器任選地在不同頻率下或在不同時(shí)段發(fā)射。
[0025]傳感器110、140、155、156、157與鉆頭150或切割元件105的耦接可采取多種形式。傳感器可以通過壓配合;通過使用粘合劑、環(huán)氧樹脂或其它粘接劑進(jìn)行的粘接;焊接;釬焊；燒結(jié);諸如通過使用螺釘、銷、鉚釘或其它緊固件進(jìn)行的機(jī)械耦接;或任何其它合適的耦接系統(tǒng)或方法來耦接。耦接傳感器的這些形式中的任一者可用以將傳感器耦接至鉆頭或切割元件的表面或形成在鉆頭或切割元件內(nèi)的凹處、通道或其它空腔內(nèi)。替代地，傳感器的耦接可能需要將傳感器嵌入在鉆頭或切割元件內(nèi)。嵌入傳感器可包含將傳感器并入于用以形成鉆頭或切割元件的材料內(nèi)。舉例來說，切割元件(諸如PDC)在高壓、高溫壓機(jī)(HPHT)循環(huán)中形成。在一步HPHT工藝中，金剛石顆粒、鈷燒結(jié)助劑和其它材料全部松散地放置在壓機(jī)中且切割器在單一壓機(jī)中形成。傳感器可與材料一起定位于壓機(jī)中且在roc的形成期間一體地形成在金剛石臺(tái)內(nèi)。替代地，可采用兩步HPHT工藝來首先形成金剛石臺(tái)，且接著在第二壓機(jī)中將金剛石臺(tái)粘接至襯底，其中傳感器嵌入在金剛石臺(tái)與襯底之間。
[0026]仍然參照?qǐng)D2六和圖28，傳感器110、140、155、156、157可以具有多種傳感器類型，包含本地供電的傳感器、從詢問的電磁場(chǎng)收獲能量的傳感器，和是或包含無源或有源發(fā)射器的傳感器。傳感器可按任何形狀形成且可按預(yù)定大小或厚度生產(chǎn)。盡管傳感器未必受大小約束限制，但在一些實(shí)施方案中，可能需要具有擁有至少一個(gè)在約I與100納米之間的大小特性(例如，長(zhǎng)度、寬度、高度、直徑)的納米傳感器。在其它實(shí)施方案中，可能需要具有擁有至少一個(gè)在約I與100微米之間的大小特性的微米傳感器。在收獲能量或是無源發(fā)射器的傳感器的情況下，發(fā)射器和接收器可位于井下在井筒中，使得發(fā)射器和接收器與傳感器所位于的鉆頭僅相距短的距離。傳感器110、140、155、156、157產(chǎn)生的信號(hào)無需是顯著強(qiáng)大或復(fù)雜的，這是因?yàn)橥ǔ４藗鞲衅鞯哪康膶榘l(fā)射直到被毀壞。傳感器110、140、155、156、157可以設(shè)置為按多種間隔進(jìn)行發(fā)射，這取決于區(qū)域暴露于磨損的程度。在一些實(shí)施方案中，類似于圖2A和圖2B所示的實(shí)施方案，傳感器110、140、155、156、157可部署在各種深度或鉆頭上的位置，且可在不同射頻下或按不同間隔進(jìn)行發(fā)射。基于發(fā)射頻率或發(fā)射間隔的差異，計(jì)算系統(tǒng)可解析鉆頭的什么區(qū)域已被毀壞，且因此向操作者提供關(guān)于已發(fā)生磨損或損壞的程度、磨損或損壞的位置和對(duì)井筒形成系統(tǒng)或鉆頭的可能的影響的指示。舉例來說，傳感器110可在第一頻率下發(fā)射，且傳感器140可在第二頻率下發(fā)射。當(dāng)接收器或計(jì)算系統(tǒng)終止接收第一頻率下的發(fā)射時(shí)，其可指示鉆頭的鉆井速度需要減小，這是因?yàn)閷?20的至少一部分已被磨損。當(dāng)接收器或計(jì)算系統(tǒng)終止接收第二頻率下的發(fā)射時(shí)，其可指示鉆井應(yīng)停止，這是因?yàn)閷?30的至少一部分已被磨損且相對(duì)少量的金剛石臺(tái)105保留。
[0027]如果在區(qū)域(諸如界面115)中或跨越區(qū)域使用具有相同頻率或發(fā)射間隔的多個(gè)傳感器，那么磨損的檢測(cè)可以基于信號(hào)強(qiáng)度。舉例來說，如果在界面115處部署一百個(gè)傳感器，那么在設(shè)置頻率下接收信號(hào)的接收器或計(jì)算系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)所接收的信號(hào)的強(qiáng)度并基于所接收的信號(hào)的強(qiáng)度來估計(jì)磨損的層110的百分比。情況對(duì)于發(fā)射器在間隔下發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度也相同。
[0028]另外，傳感器可被設(shè)計(jì)用來測(cè)量碰撞和壓縮，以替代于測(cè)量層或區(qū)域何時(shí)已被磨損。在這個(gè)實(shí)施方案中，替代于被設(shè)計(jì)為磨損，傳感器被設(shè)計(jì)用來在終止起作用之前維持某一壓力。因此，如果金剛石臺(tái)100被壓縮超出某一壓力閾值，那么傳感器將終止起作用。
[0029]現(xiàn)在一般地參照?qǐng)D3至圖7，在本文中公開的系統(tǒng)和方法的其它實(shí)施方案中，PDC可包含耦接至PDC的一個(gè)或多個(gè)顆粒。這些實(shí)施方案中的顆粒能夠從井下切割工具或PDC釋放，且剛釋放就能夠被檢測(cè)到。檢測(cè)到顆粒是井下切割工具或PDC已遭到損壞或磨損的指示。顆?？赏ㄟ^一個(gè)或多個(gè)顆粒特性，包含光致發(fā)光、放射性、磁性特性、發(fā)射電磁信號(hào)(諸如射頻信號(hào))或其它合適的顆粒特性而可被檢測(cè)。在一些配置中，可提供多個(gè)顆粒層，其中每一層指示特定磨損或損壞量已發(fā)生?？扇Q于與每個(gè)位置的顆粒相關(guān)聯(lián)的顆粒特性或標(biāo)志來確定損壞或磨損的位置或程度。
[0030]存在多種檢測(cè)釋放的顆粒的方式。檢測(cè)傳感器和系統(tǒng)可部署在井下，接近操作中的鉆頭。傳感器還可從鉆頭向井上遠(yuǎn)程地定位，且在一些情況下可位于井的表面處或附近。在這個(gè)實(shí)施方案中，從鉆井操作得到的泥漿(推測(cè)其攜帶任何釋放的顆粒)可在泥漿離開井時(shí)通過傳感器檢查。
[0031]顆粒與井下切割工具或PDC的耦接類似于針對(duì)將傳感器110、140、155、156、157耦接至鉆頭150或切割元件105所描述的。顆?？梢酝ㄟ^壓配合;通過使用粘合劑、環(huán)氧樹脂或其它粘接劑進(jìn)行的粘接;焊接;釬焊;燒結(jié);諸如通過使用螺釘、銷、鉚釘或其它緊固件進(jìn)行的機(jī)械耦接;或任何其它合適的耦接系統(tǒng)或方法來耦接。如果顆粒足夠小，那么這些耦接方法中的一些可能不如其它方法一樣合適。顆?？神罱又寥缦惹搬槍?duì)圖2A中示出的傳感器描述的鉆頭或其它井下切割工具的表面。顆?？神罱又罰DC或其它切割元件，在roc的表面上或在凹處、通道、空腔內(nèi)或在其它界面處，如圖3至圖7中所描述的。顆粒的耦接可能需要將顆粒嵌入在井下切割工具或切割元件內(nèi)。嵌入傳感器可包含將顆粒并入于用以形成井下切割工具或切割元件的材料內(nèi)。舉例來說，在一步HPHT工藝中，為了形成PDC，金剛石顆粒、鈷燒結(jié)助劑和其它材料全部松散地放置在壓機(jī)中且切割器在單一壓機(jī)中形成。顆?？膳c材料一起定位于壓機(jī)中且在roc的形成期間一體地形成在金剛石臺(tái)內(nèi)。替代地，可采用兩步HPHT工藝來首先形成金剛石臺(tái)，且接著在第二壓機(jī)中將金剛石臺(tái)粘接至襯底，其中顆粒嵌入在金剛石臺(tái)與襯底之間。
[0032]顆粒未必限于任何特定大小或形狀。顆粒替代地可按任何形狀形成且可按預(yù)定大小或厚度生產(chǎn)。盡管顆粒未必受大小約束限制，但在一些實(shí)施方案中，可能需要具有擁有至少一個(gè)在約I與100納米之間的大小特性(例如，長(zhǎng)度、寬度、高度、直徑)的納米顆粒。在其它實(shí)施方案中，可能需要具有擁有至少一個(gè)在約I與100微米之間的大小特性的微粒。
[0033]在一些實(shí)施方案中，第一顆?？神罱又辆虑懈罟ぞ呋蚯懈钤?，第一顆粒具有展現(xiàn)第一標(biāo)志的第一顆粒特性。第二顆?？神罱又辆虑懈罟ぞ呋蚯懈钤诙w粒具有展現(xiàn)第二標(biāo)志的第二顆粒特性。第一和第二顆粒是可耦接至下文參照?qǐng)D3至圖7所描述的PDC的顆粒的代表。如先前參照?qǐng)D1所描述的，可提供傳感器，其被配置用來在第一顆?；虻诙w粒從井下切割工具或切割元件釋放時(shí)檢測(cè)第一顆粒特性的第一標(biāo)志和第二顆粒特性的第二標(biāo)志中的至少一者。傳感器可被定位在井的表面處或附近，或替代地可位于井的井筒內(nèi)。第一或第二顆粒的釋放可分別在井下切割工具或切割元件磨損剛達(dá)到第一量或第二量就發(fā)生。第一顆粒的釋放可進(jìn)一步指示第一顆粒最初定位于的井下切割工具或切割元件的第一位置的磨損或損壞。類似地，第二顆粒的釋放可指示第二顆粒最初定位于的井下切割工具或切割元件的第二位置的磨損或損壞。
[0034]圖3是具有耦接至PDC200的顆粒205的PDC 200的說明性實(shí)施方案的立體圖。PDC200包含耦接至襯底220的金剛石臺(tái)210。顆粒205可嵌入于I3DC 200中在金剛石臺(tái)210與襯底220之間的界面230處。界面230包含谷240和脊250，且顆粒205的第一顆粒205a可設(shè)置在脊250中的一者上。顆粒205的第二顆粒205b可設(shè)置在谷240中的一者上。第一顆粒205a可具有擁有第一標(biāo)志的第一顆粒特性，而第二顆?？删哂袚碛械诙?biāo)志的第二顆粒特性。在一些實(shí)施方案中，第一顆粒特性與第二顆粒特性可不同。舉例來說，第一顆粒205a可展現(xiàn)剛釋放就可檢測(cè)到的光致發(fā)光，而第二顆粒205b展現(xiàn)剛釋放就可檢測(cè)到的放射性。在井中檢測(cè)到光致發(fā)光顆?？芍甘窘饎偸_(tái)210磨損達(dá)到大致等于脊250與PDC 200的原始切割表面270之間的距離的量。在井中檢測(cè)到放射性顆?？芍甘窘饎偸_(tái)210磨損達(dá)到大致等于谷240與PDC 200的原始切割表面270之間的距離的量。替代地，檢測(cè)到這兩種顆粒特性可指示與脊250和谷240相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)區(qū)域的磨損或損壞。
[0035]在其它實(shí)施方案中，第一顆粒特性與第二顆粒特性可相同，但第一標(biāo)志與第二標(biāo)志可不同。舉例來說，第一顆粒205a可展現(xiàn)具有剛釋放就可檢測(cè)到的第一標(biāo)志的光致發(fā)光。第二顆粒205b可展現(xiàn)具有剛釋放就可檢測(cè)到的第二標(biāo)志的光致發(fā)光。在井中檢測(cè)到第一標(biāo)志可指示金剛石臺(tái)210磨損達(dá)到大致等于脊250與TOC 200的原始切割表面270之間的距離的量。在井中檢測(cè)到第二標(biāo)志可指示金剛石臺(tái)210磨損達(dá)到大致等于谷240與PDC 200的原始切割表面270之間的距離的量。替代地，檢測(cè)到這兩種標(biāo)志可指示與脊250和谷240相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)區(qū)域的磨損或損壞。
[0036]圖4是具有耦接至PDC300的顆粒305的PDC 300的說明性實(shí)施方案的立體圖。PDC300包含耦接至襯底320的金剛石臺(tái)(圖4中未示出)。非平面界面310由襯底320中的凹處330提供。顆粒305可在金剛石臺(tái)與襯底320—起形成或耦接至襯底320之前或同時(shí)地設(shè)置在界面310處。界面310包含平面區(qū)350，且顆粒305的第一顆粒305a可設(shè)置在平面區(qū)350中的一者上。顆粒305的第二顆粒305b可設(shè)置在凹處330中的一者上。類似于圖3中描述的顆粒205a、205b，顆粒305a、305b可分別具有擁有第一標(biāo)志的第一顆粒特性和擁有第二標(biāo)志的第二顆粒特性。在剛從PDC 300釋放就檢測(cè)到第一顆粒305a和第二顆粒305b以及區(qū)分第一顆粒305a與第二顆粒305b的能力可以是因?yàn)橄鄳?yīng)顆粒特性或相應(yīng)標(biāo)志的差異。檢測(cè)到任一顆?？山o出roc300維持的磨損或損壞的量，或替代地特定位置已發(fā)生磨損或損壞的指示。
[0037]圖5和圖6是roc的襯底410和roc的金剛石臺(tái)510的說明性實(shí)施方案的立體圖，襯底410和金剛石臺(tái)510中的每一者可包含能夠剛釋放就指示對(duì)襯底410或金剛石臺(tái)510的磨損或損壞的一個(gè)或多個(gè)顆粒415。襯底410和金剛石臺(tái)510可通過HPHT工藝耦接以形成H)C。界面420(由襯底410的上表面表示)將在PDC剛形成后就限定在襯底410與金剛石臺(tái)510之間，且在形成之前或期間，顆粒415可包含在界面420處。界面420是基本上平面的。金剛石臺(tái)510在層530與層540之間可具有界面520。盡管可以想象金剛石臺(tái)510可按多個(gè)層形成，但所示出的層530、540未必將金剛石臺(tái)510的形成限于這樣的分層構(gòu)造。而是，限定層530、540和界面520以用于識(shí)別顆粒415在金剛石臺(tái)中的近似放置的目的。
[0038]顆粒415的第一顆粒415a可設(shè)置在金剛石臺(tái)510的界面520處，且可在鉆井期間通過將金剛石臺(tái)510逐漸磨損穿過層530來顯露第一顆粒415a。層530可具有厚度t3，僅幾毫米到幾十厘米或更大，這取決于金剛石臺(tái)510的大小和被檢測(cè)的所需磨損特性。類似地，界面520(和因此第一顆粒415a)的深度是與金剛石臺(tái)510的初始切割表面550相距大致t3的量。當(dāng)層530被磨損時(shí)，第一顆粒415a可從金剛石臺(tái)510釋放，使得其可被檢測(cè)到。
[0039]顆粒415的第二顆粒415b可設(shè)置在襯底410的界面420處，且可在鉆井期間通過將金剛石臺(tái)510逐漸磨損穿過層530和540來顯露第二顆粒415b (假設(shè)金剛石臺(tái)510和襯底410在界面420處耦接)。磨損在到達(dá)界面420處的第二顆粒415b之前必須發(fā)生所穿過的金剛石臺(tái)510的厚度或深度t4可以是僅幾毫米到幾十厘米或更大，這取決于金剛石臺(tái)510的大小和被檢測(cè)的所需磨損特性。當(dāng)層530和層540被磨損時(shí)，第二顆粒415b可從界面420釋放。
[0040]類似于圖3中描述的顆粒205a、205b，顆粒415a、415b可分布具有擁有第一標(biāo)志的第一顆粒特性和擁有第二標(biāo)志的第二顆粒特性。在剛從金剛石臺(tái)510或襯底410釋放就檢測(cè)到第一顆粒415a和第二顆粒415b以及區(qū)分第一顆粒415a與第二顆粒415b可以因?yàn)橄鄳?yīng)顆粒特性或相應(yīng)標(biāo)志的差異而實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)到任一顆?？山o出金剛石臺(tái)510或襯底410維持的磨損或損壞的量，或替代地特定位置已發(fā)生磨損或損壞的指示。
[0041 ] 圖7是具有多個(gè)顆粒區(qū)620、630、640、650、660的I3DC或其它井下切割工具的金剛石臺(tái)610的實(shí)施方案的俯視圖。顆粒區(qū)620、630、640、650、660中的每一者可包含如上文所描述具有不同顆粒特性或標(biāo)志的顆粒。在操作中，當(dāng)顆粒區(qū)變磨損或被損壞時(shí)，該區(qū)中的顆粒被釋放，且傳感器能夠識(shí)別顆粒和其被釋放的區(qū)或位置。
[0042]圖8是具有如本文中描述的用以確定磨損或損壞已在鉆頭700上發(fā)生的傳感器和顆粒中的任一者或兩者的鉆頭700的實(shí)施方案的側(cè)視圖。鉆頭700是牙輪鉆頭，其具有鉆頭本體705和可旋轉(zhuǎn)地耦接至鉆頭本體705的多個(gè)牙輪707。每個(gè)牙輪707能夠繞著軸旋轉(zhuǎn)，且每個(gè)牙輪707包含多個(gè)切割元件710。切割元件710可以是如圖8中示出的齒或可替代地是硬質(zhì)合金或其它刀片。如上文關(guān)于圖2A的鉆頭150所描述，鉆頭700可包含一個(gè)或多個(gè)傳感器720，其位于鉆頭700的表面上或耦接至切割元件710。傳感器720可位于切割元件710之間，使得當(dāng)切割元件磨損時(shí)，傳感器720將暴露并被磨損，因而終止任何信號(hào)的發(fā)射。類似地，傳感器720可耦接至切割元件(包含嵌入于切割元件內(nèi))，使得磨損暴露或毀壞傳感器，從而使傳感器終止發(fā)射。
[0043]—個(gè)或多個(gè)顆粒(諸如圖3至圖7中描述的顆粒)可耦接至鉆頭700或切割元件710(包含嵌入于鉆頭700或切割元件710內(nèi))。類似于先前描述的roc，齒或刀片可包含嵌入的顆粒740，其剛釋放就被傳感器感測(cè)或識(shí)別以指示對(duì)鉆頭700的磨損或損壞。顆粒740可各自具有不同的顆粒特性或標(biāo)志以允許借助與鉆頭700相關(guān)聯(lián)的已知位置或區(qū)識(shí)別和歸屬特定顆粒。
[0044]本文中示出和描述的鉆頭僅僅是示例性的，且本公開的系統(tǒng)和方法可在任何鉆頭、鉆井系統(tǒng)或其它井下切割工具中實(shí)現(xiàn)。還應(yīng)注意，附圖不是按比例繪制，且附圖中示出的顆粒和傳感器可具有大約幾納米、微米或其它量的大小特性。
[0045]在將井下切割工具部署在井筒中時(shí)檢測(cè)井下切割工具的磨損或損壞的能力最小化與鉆井相關(guān)聯(lián)的成本且降低井筒中的工具故障的可能。以上公開內(nèi)容描述包括有源或發(fā)射傳感器的工具、系統(tǒng)和方法，傳感器被設(shè)計(jì)為井下切割工具剛發(fā)生特定磨損量，或井下切割工具的特定位置或區(qū)剛發(fā)生磨損或損壞時(shí)就鈍化、毀壞或磨損。在另一配置中，所述工具、系統(tǒng)和方法包括耦接至井下切割工具且被配置為在剛發(fā)生特定磨損量或在特定位置或區(qū)域中發(fā)生磨損或損壞時(shí)釋放的可檢測(cè)顆粒。除了上文描述的實(shí)施方案之外，特定組合的許多實(shí)例在本公開的范圍內(nèi)，其中一些在下文進(jìn)行詳述。
[0046]實(shí)例1.一種井筒形成系統(tǒng)，其包括:
[0047]井下切割工具，其具有本體和至少一個(gè)切割元件；以及
[0048]傳感器，其耦接至所述井下切割工具，所述傳感器具有被配置用來在所述井下切割工具的一部分的磨損達(dá)到第一量之前發(fā)射信號(hào)的發(fā)射器，所述傳感器在所述井下切割工具的所述部分的所述磨損達(dá)到所述第一量時(shí)終止所述信號(hào)的發(fā)射。
[0049]實(shí)例2.如實(shí)例I所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括:
[0050]接收器，其被配置用來從所述傳感器接收所述信號(hào)。
[0051]實(shí)例3.如實(shí)例2所述的系統(tǒng)，其中所述接收器位于井的表面處，所述井下切割工具正在所述井內(nèi)使用。
[0052]實(shí)例4.如實(shí)例2所述的系統(tǒng)，其中所述接收器位于井內(nèi)，所述井下切割工具正在所述井中使用。
[0053]實(shí)例5.如實(shí)例I至4中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中由所述發(fā)射器發(fā)射的所述信號(hào)是射頻(RF)信號(hào)。
[0054]實(shí)例6.如實(shí)例I至5中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器嵌入于所述井下切割工具的表面內(nèi)。
[0055]實(shí)例7.如實(shí)例I至5中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器設(shè)置在所述本體的表面上在切割元件之間。
[0056]實(shí)例8.如實(shí)例I至7中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括耦接至所述井下切割工具的第二傳感器，所述第二傳感器具有被配置用來在所述井下切割工具的第二部分的磨損達(dá)到第二量之前發(fā)射第二信號(hào)的第二發(fā)射器，所述第二傳感器在所述井下切割工具的所述第二部分的所述磨損達(dá)到所述第二量時(shí)終止所述第二信號(hào)的發(fā)射。
[0057]實(shí)例9.如實(shí)例8所述的系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)處于第一頻率下且所述第二信號(hào)處于第二頻率下。
[0058]實(shí)例10.如實(shí)例I至9中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中在所述第一量處，所述傳感器暴露于井下流體，進(jìn)而使所述傳感器終止發(fā)射所述信號(hào)。
[0059]實(shí)例11.如實(shí)例I至10中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中在所述第一量處，所述傳感器因?yàn)樗鰝鞲衅髋c另一物體碰撞而終止發(fā)射所述信號(hào)。
[0060]實(shí)例12.—種井筒形成系統(tǒng)，其包括:
[0061 ]井下切割工具，其具有本體和至少一個(gè)切割元件；
[0062]第一顆粒，其設(shè)置在所述井下切割工具上，所述顆粒具有展現(xiàn)第一標(biāo)志的第一顆粒特性；
[0063]第二顆粒，其設(shè)置在所述井下切割工具上，所述第二顆粒具有展現(xiàn)第二標(biāo)志的第二顆粒特性；以及
[0064]傳感器，其被配置用來在所述第一顆?；蛩龅诙w粒從所述井下切割工具釋放時(shí)檢測(cè)所述第一顆粒特性的所述第一標(biāo)志和所述第二顆粒特性的所述第二標(biāo)志中的至少一者O
[0065]實(shí)例13.如實(shí)例12所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述井下工具的一部分磨損達(dá)到第一量時(shí)，所述第一顆粒從所述井下切割工具釋放。
[0066]實(shí)例14.如實(shí)例13所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述井下工具的一部分磨損達(dá)到第二量時(shí)，所述第二顆粒從所述井下切割工具釋放。
[0067]實(shí)例i5.如實(shí)例12至14中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中所述第一顆粒從所述井下切割工具的第一位置釋放，從而指示所述第一位置的磨損。
[0068]實(shí)例16.如實(shí)例15所述的系統(tǒng)，其中所述第二顆粒從所述井下切割工具的第二位置釋放，從而指示所述第二位置的磨損。
[0069]實(shí)例17.如實(shí)例12至16中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二顆粒是納米顆粒。
[0070]實(shí)例18.如實(shí)例12至16中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二顆粒是微粒。
[0071]實(shí)例19.如實(shí)例12至18中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中:
[0072]所述井下切割工具是固定切割器鉆頭；
[0073]所述至少一個(gè)切割元件是具有耦接至襯底的金剛石臺(tái)的多晶金剛石切割器(roc);且
[0074]所述第一顆粒嵌入在所述金剛石臺(tái)內(nèi)。
[0075]實(shí)例20.如實(shí)例19所述的系統(tǒng)，其中:
[0076]所述第一顆粒位于所述金剛石臺(tái)內(nèi)與所述PDC切割器的切割表面相距第一距離；且
[0077]當(dāng)所述PDC切割器磨損達(dá)到所述第一距離時(shí)，所述第一顆粒從所述PDC切割器釋放。
[0078]實(shí)例21.如實(shí)例12至18中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中:
[0079]所述井下切割工具是固定切割器鉆頭；
[0080]所述至少一個(gè)切割元件是具有耦接至襯底的金剛石臺(tái)的多晶金剛石切割器(roc);且
[0081]所述第一顆粒嵌入在所述金剛石臺(tái)與所述襯底之間的界面處。
[0082]實(shí)例22.如實(shí)例21所述的系統(tǒng)，其中:
[0083]所述第一顆粒位于所述金剛石臺(tái)內(nèi)與所述PDC切割器的切割表面相距第一距離；且
[0084]當(dāng)所述roc切割器的磨損達(dá)到所述界面時(shí)，所述第一顆粒從所述roc切割器釋放。
[0085]實(shí)例23.如實(shí)例12至18中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中所述第一顆粒和所述第二顆粒中的至少一者耦接至所述本體的表面。
[0086]實(shí)例24.如實(shí)例12至18中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中:
[0087]所述第一顆粒嵌入在所述井下切割工具內(nèi)第一深度處;且
[0088]所述第二顆粒嵌入在所述井下切割工具內(nèi)第二深度處。
[0089]實(shí)例25.如實(shí)例12至24中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器被配置用來檢測(cè)所述第一顆粒特性的所述第一標(biāo)志且所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括:
[0090]第二傳感器，其被配置用來檢測(cè)所述第二顆粒特性的所述第二標(biāo)志。
[0091 ]實(shí)例26.如實(shí)例12至25中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中所述第二顆粒特性與所述第一顆粒特性相同。
[0092]實(shí)例27.如實(shí)例26所述的系統(tǒng)，其中所述第二標(biāo)志與所述第一標(biāo)志不同。
[0093]實(shí)例28.如實(shí)例12至27中任一實(shí)例所述的系統(tǒng)，其中:
[0094]所述第一顆粒特性選自光致發(fā)光特性、放射性特性、磁性特性和射頻特性的群組；且
[0095]所述第二顆粒特性選自所述光致發(fā)光特性、所述放射性特性、所述磁性特性和所述射頻特性的所述群組。
[0096]實(shí)例29.—種用于檢測(cè)井下切割工具的磨損的方法，所述方法包括:
[0097]操作所述井下切割工具以去除井筒中的材料；
[0098]檢測(cè)指示所述井下切割工具的第一部分處的第一磨損量的第一顆粒特性的第一標(biāo)志；以及
[0099]檢測(cè)指示所述井下切割工具的第二部分處的第二磨損量的第二顆粒特性的第二
[0100]實(shí)例30.如實(shí)例29所述的方法，其中所述第一顆粒特性與所述第二顆粒特性相同。
[0101]實(shí)例31.如實(shí)例29或30所述的方法，其中:
[0102]所述第一顆粒特性選自光致發(fā)光特性、放射性特性、磁性特性和射頻特性的群組；且
[0103]所述第二顆粒特性選自所述光致發(fā)光特性、所述放射性特性、所述磁性特性和所述射頻特性的所述群組。
[0104]實(shí)例32.如實(shí)例29至31中任一實(shí)例所述的方法，其中:
[0105]檢測(cè)到所述第一標(biāo)志指示所述井下切割工具磨損至第一深度;且
[0106]檢測(cè)到所述第二標(biāo)志指示所述井下切割工具磨損至第二深度。
[0107]實(shí)例33.如實(shí)例29至32中任一實(shí)例所述的方法，其中:
[0108]檢測(cè)到所述第一標(biāo)志指示所述井下切割工具在第一位置磨損;且
[0109]檢測(cè)到所述第二標(biāo)志指示所述井下切割工具在第二位置磨損。
[0110]從以上內(nèi)容應(yīng)顯而易見，公開的實(shí)例實(shí)施方案中體現(xiàn)的各種特征不僅限于那些實(shí)例實(shí)施方案。在不脫離其精神的情況下，各種改變和修改是可能的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種井筒形成系統(tǒng)，其包括: 井下切割工具，其具有本體和至少一個(gè)切割元件；以及 傳感器，其耦接至所述井下切割工具，所述傳感器具有被配置用來在所述井下切割工具的一部分的磨損達(dá)到第一量之前發(fā)射信號(hào)的發(fā)射器，所述傳感器在所述井下切割工具的所述部分的磨損達(dá)到所述第一量時(shí)終止所述信號(hào)的發(fā)射。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 接收器，其被配置用來從所述傳感器接收所述信號(hào)。3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述接收器位于井的地面處，所述井下切割工具正在所述井內(nèi)使用。4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述接收器位于井內(nèi)，所述井下切割工具正在所述井中使用。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中由所述發(fā)射器發(fā)射的所述信號(hào)是射頻(RF)信號(hào)。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器嵌入于所述井下切割工具的表面內(nèi)。7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器設(shè)置在所述本體的表面上，處在切割元件之間。8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括耦接至所述井下切割工具的第二傳感器，所述第二傳感器具有被配置用來在所述井下切割工具的第二部分的磨損達(dá)到第二量之前發(fā)射第二信號(hào)的第二發(fā)射器，所述第二傳感器在所述井下切割工具的所述第二部分的磨損達(dá)到所述第二量時(shí)終止所述第二信號(hào)的發(fā)射。9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述第一信號(hào)處于第一頻率且所述第二信號(hào)處于第二頻率。10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述第一量處，所述傳感器暴露于井下流體，進(jìn)而使所述傳感器終止發(fā)射所述信號(hào)。11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述第一量處，所述傳感器因?yàn)樗鰝鞲衅髋c另一物體碰撞而終止發(fā)射所述信號(hào)。12.一種井筒形成系統(tǒng)，其包括: 井下切割工具，其具有本體和至少一個(gè)切割元件； 第一顆粒，其設(shè)置在所述井下切割工具上，所述顆粒具有展現(xiàn)第一標(biāo)志的第一顆粒特性； 第二顆粒，其設(shè)置在所述井下切割工具上，所述第二顆粒具有展現(xiàn)第二標(biāo)志的第二顆粒特性；以及 傳感器，其被配置用來在所述第一顆?；蛩龅诙w粒從所述井下切割工具釋放時(shí)檢測(cè)所述第一顆粒特性的所述第一標(biāo)志和所述第二顆粒特性的所述第二標(biāo)志中的至少一者。13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述井下工具的一部分磨損達(dá)到第一量時(shí)，所述第一顆粒從所述井下切割工具釋放。14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述井下工具的一部分磨損達(dá)到第二量時(shí)，所述第二顆粒從所述井下切割工具釋放。15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第一顆粒從所述井下切割工具的第一位置釋放，從而指示所述第一位置的磨損。16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述第二顆粒從所述井下切割工具的第二位置釋放，從而指示所述第二位置的磨損。17.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二顆粒是納米顆粒。18.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二顆粒是微粒。19.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中: 所述井下切割工具是固定切割器鉆頭； 所述至少一個(gè)切割元件是具有耦接至襯底的金剛石臺(tái)的多晶金剛石切割器(PDC);且 所述第一顆粒嵌入在所述金剛石臺(tái)內(nèi)。20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中: 所述第一顆粒位于所述金剛石臺(tái)內(nèi)與所述PDC切割器的切割表面相距第一距離;且 當(dāng)所述PDC切割器磨損達(dá)到所述第一距離時(shí)，所述第一顆粒從所述PDC切割器釋放。21.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中: 所述井下切割工具是固定切割器鉆頭； 所述至少一個(gè)切割元件是具有耦接至襯底的金剛石臺(tái)的多晶金剛石切割器(PDC);且 所述第一顆粒嵌入在所述金剛石臺(tái)與所述襯底之間的界面處。22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中: 所述第一顆粒位于所述金剛石臺(tái)內(nèi)與所述PDC切割器的切割表面相距第一距離;且 當(dāng)所述PDC切割器的磨損達(dá)到所述界面時(shí)，所述第一顆粒從所述PDC切割器釋放。23.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第一顆粒和所述第二顆粒中的至少一者耦接至所述本體的表面。24.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中: 所述第一顆粒嵌入在所述井下切割工具內(nèi)第一深度處；以及 所述第二顆粒嵌入在所述井下切割工具內(nèi)第二深度處。25.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器被配置用來檢測(cè)所述第一顆粒特性的所述第一標(biāo)志且所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括: 第二傳感器，其被配置用來檢測(cè)所述第二顆粒特性的所述第二標(biāo)志。26.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述第二顆粒特性與所述第一顆粒特性相同。27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述第二標(biāo)志與所述第一標(biāo)志不同。28.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中: 所述第一顆粒特性選自光致發(fā)光特性、放射性特性、磁性特性和射頻特性的群組;且所述第二顆粒特性選自所述光致發(fā)光特性、所述放射性特性、所述磁性特性和所述射頻特性的所述群組。29.—種用于檢測(cè)井下切割工具的磨損的方法，所述方法包括: 操作所述井下切割工具以去除井筒中的材料； 檢測(cè)指示所述井下切割工具的第一部分處的第一磨損量的第一顆粒特性的第一標(biāo)志；以及 檢測(cè)指示所述井下切割工具的第二部分處的第二磨損量的第二顆粒特性的第二標(biāo)志。30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述第一顆粒特性與所述第二顆粒特性相同。31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中: 所述第一顆粒特性選自光致發(fā)光特性、放射性特性、磁性特性和射頻特性的群組;且所述第二顆粒特性選自所述光致發(fā)光特性、所述放射性特性、所述磁性特性和所述射頻特性的所述群組。32.如權(quán)利要求29所述的方法，其中: 檢測(cè)到所述第一標(biāo)志指示所述井下切割工具磨損至第一深度;且 檢測(cè)到所述第二標(biāo)志指示所述井下切割工具磨損至第二深度。33.如權(quán)利要求29所述的方法，其中: 檢測(cè)到所述第一標(biāo)志指示所述井下切割工具在第一位置磨損;且 檢測(cè)到所述第二標(biāo)志指示所述井下切割工具在第二位置磨損。
【文檔編號(hào)】E21B10/50GK105874148SQ201480071763
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年3月24日
【發(fā)明人】J·S·伯德, K·M·拉希德
【申請(qǐng)人】哈利伯頓能源服務(wù)公司