CN111566308A - 用于钻井的内侧切割器 - Google Patents

Abstract

一种钻头，包括限定钻头旋转轴线的钻头主体和附接到所述钻头主体的刀片。所述设备还包括切割器，所述切割器包括在所述切割器的切割表面上的切割弧，其中所述切割器包括至少一个缺口，所述至少一个缺口包括直边缘和弯曲边缘，所述弯曲边缘具有中断所述切割弧的端部。

Description

用于钻井的内侧切割器

优先权要求

本申请要求2018年12月6日提交的美国临时专利申请序列号62/776,021的优先权权益，所述临时专利申请特此以引用的方式整体并入。

背景技术

本公开总体涉及钻井部件领域，并且更具体地涉及钻头部件。

井筒常常使用旋转钻头在地质地层中形成。各种类型的旋转钻头在本领域中是已知的，由此通过钻头在轴向载荷下对地层的动力旋转来钻探井筒。例如，固定切割器钻头包括称为刀片的周向间隔结构。安装在刀片上的不同固定位置处的多个切割器负责通过机械地破坏和移除钻头路径中的岩石来切穿岩石。具有距钻头的旋转轴线的最短半径的一个或多个切割器通常称为最内侧切割器或中心切割器。切割器中的每一个可包括衬底，诸如碳化物，以及安装在衬底上的超硬耐磨切割材料，诸如聚晶金刚石复合片(PDC)材料。

附图说明

通过参考附图可更好地理解本公开的各方面。

图1A是具有带有切割器的钻头的钻井系统的正视图。

图1B是示出根据本公开的各种实施方案的钻头的图示。

图2是具有切割器的固定切割器钻头的等距视图。

图3包括对应于钻头上的切割器和刀片的一组外形。

图4A描绘第一最内侧切割器的一个实施方案的第一视图。

图4B描绘第一最内侧切割器的所述实施方案的第二视图。

图5描绘第一最内侧切割器的另一个实施方案的视图。

图6至图7描绘第二最内侧切割器的视图。

图8包括第三最内侧切割器和第四最内侧切割器的视图。

图9是第五切割器的视图。

图10是由于利用具有最内侧切割器的钻头进行钻井而形成的第一示例性井底图案的顶视图。

图11是由于利用具有最内侧切割器的钻头进行钻井而形成的第二示例性井底图案的顶视图。

图12是由于利用具有最内侧切割器的钻头进行钻井而形成的第三示例性井底图案的等距视图。

图13是根据本公开的一个或多个实施方案的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述包括描述本公开的各种实施方案的示例性系统、方法、技术和程序流程。然而，应当理解，可在没有这些具体细节的情况下实践这些实施方案。例如，本公开涉及在说明性示例中具有一个、两个或三个缺口的切割器。本公开的实施方案还可应用于具有任何其他数量的缺口的切割器。在其他情况下，没有详细地示出众所周知的指令实例、协议、结构和技术以免混淆描述。

本公开中所描述的钻头的实施方案包括被配置成在地质地层中执行钻井操作以产生井眼的钻头(例如在油井或气井环境中)。钻头的实施方案被配置成作为钻井操作的一部分生成微岩芯并允许回收微岩芯。微岩芯可包括基础物质的实心块，如本文所描述的钻头的实施方案中的任一者可能正在操作以钻穿所述基础物质。微岩芯可以是基础物质的大体圆柱形块，其剖面的直径小于钻头正在产生的井眼的剖面的直径。在各种示例中，微岩芯包括剖面的直径在10至40毫米(mm)范围内的一块基础物质。在各种实施方案中，微岩芯具有沿圆柱形微岩芯的纵向轴线的长度尺寸，所述长度尺寸是相同微岩芯的剖面的直径的至少两倍。如下文进一步描述的，被配置成作为钻井过程的一部分生成微岩芯的钻头的实施方案包括在钻头的底部部分或区域处的凹陷中心区域，所述钻头的底部部分或区域被配置成接触并钻掉钻头正在形成的井眼的末端部分。凹陷中心区域至少部分地由钻头的一个或多个最内侧切割器包围，其中所述最内侧切割器被配置成当钻头进入钻井过程正在钻探的地层物质时在所述凹陷中心区域内生成微岩芯。一个或多个最内侧切割器可进一步被配置成一旦作为钻井操作的一部分形成了微岩芯就使微岩芯从基础物质的其余部分断裂。钻头的实施方案还可包括逃逸通道，一旦微岩芯从基础物质断裂，所述逃逸通道就允许微岩芯例如在循环到钻头和/或穿过钻头的钻井液的流中朝向钻井操作正在形成的井眼的顶部表面输送。

在本文所描述的钻头的各种实施方案中，最内侧切割器可包括在切割表面的切割材料上的缺口，其中所述缺口的至少一个端部位于切割弧处并且中断切割弧。缺口可形成为各种凹进形状，诸如直线状凹进部、弯曲凹槽等。缺口可包括各种特定形状。例如，缺口可包括第一弯曲边缘，其后是直边缘，其后是第二弯曲边缘，其中弯曲边缘可以是其中切割表面材料的两个侧边成小于零的角度的任何边缘。在一些实施方案中，第一弯曲边缘和第二弯曲边缘可配合以增加切割表面的边缘韧性。在一些实施方案中，使用缺口的直边缘进行钻井导致使用钻头生成微岩芯。第二弯曲边缘可操作以在钻头的侧向载荷下使微岩芯断裂。另外，在一些实施方案中，钻头的最内侧切割器与地层之间的接合切割弧可比钻头上的任何其他切割器更长。

通过使用本公开中描述的最内侧切割器中的一个或多个，钻头可用于随着钻井的进行生成一系列微岩芯。作为钻井过程的一部分形成这些微岩芯可提高钻井过程的整体效率，这部分地是由于从正在钻探的基础物质断裂的且/或以一个较大尺寸的物质块从井眼的末端输送走的微岩芯的敏感性有所提高。此外，作为钻井过程正在生成的微岩芯的一部分而包括的较大的单个基础物质块可允许更容易地捕获在钻井过程的任何特定阶段正在生成的物质并对其进行测试。通过生成更容易从井眼移除并对其执行测试的岩石样本，如本公开中所描述的钻头的实施方案可提高钻井期间的取芯过程的效率和有效性。

图1A是具有带有切割器的钻头的钻井系统的正视图。钻井系统100被配置成钻入一个或多个地质地层中以形成井筒107a、107b，有时也称为井眼。钻井系统100可包括钻头101和井场106。钻头101可包括本公开中所描述的钻头的任何实施方案或其任何等同物，包括配置有如本公开中所描述的一个或多个最内侧切割器的钻头或其任何等同物，所述钻头或其任何等同物可被配置成作为钻井操作的一部分生成微岩芯。诸如旋转台、泥浆泵和泥浆罐(未明确地示出)的各种类型的钻井装备可定位在井表面或井场106处。井场106可包括钻机102，所述钻机102可具有与“陆地钻机”相关联的各种特性和特征。然而，其他钻头可令人满意地与位于海上平台、钻井船、半潜式钻井平台和钻井驳船上的钻井装备一起使用。

钻井系统100可包括与钻头101相关联的钻柱103，所述钻柱103可用于使钻头101围绕钻头旋转轴线104在径向方向105上旋转以形成多种井筒107a、107b；诸如，如图1A所示的大体竖直的井筒107a或大体水平的井筒107b。各种定向钻井技术和钻柱103的井底钻具组件(BHA)120的相关联部件可用于形成大体水平的井筒107b。例如，可在接近开始位置113处向钻头101施加横向力以形成从大体竖直的井筒107a延伸的大体水平的井筒107b。每个井筒107a、107b可被钻到钻井距离，所述钻井距离分别是井表面与井筒107a、107b中的每一个的最远范围之间的距离。

BHA 120可由被配置来形成井筒107a、107b的多种部件形成。例如，BHA 120的部件121a、121b以及121c可包括但不限于：钻头101、钻铤(drill collar)、旋转导向工具、定向钻井工具、井下钻井马达、扩孔钻、扩孔器或稳定器。部件(诸如BHA 120中所包括的钻铤和不同类型的部件121a、121b、121c)的数量可取决于预期的井下钻井条件和将由钻柱103和钻头101形成的井筒的类型。井筒107a可部分地由套管柱110限定，所述套管柱110可从井场106延伸到所选择的井下位置。各种类型的钻井液可从井场106穿过钻柱103泵送到钻头101。部件121a、121b和121c可在钻头101的井上端部158处附接到钻头101。

钻井液可被引导来从钻柱103流动到钻头101中所包括的相应喷嘴。钻井液可穿过部分地由钻柱103的外径112和套管柱110的内径111限定的环圈108循环返回到井场106。钻头101可包括多个刀片152a至152g。多个刀片152a至152g中的每一个可从钻头101的钻头主体151的外部向外设置。多个刀片152a至152g中的每一个可包括一组切割器153，所述一组切割器153可在井下方向159上钻掉钻头101周围的物质。钻头主体151可以是大体圆柱形的，并且刀片152a至152g可包括从钻头主体151向外(即，在径向方向上从钻头旋转轴线104)延伸的任何合适类型的突起。在各种实施方案中可利用刀片的布置和/或钻井液的循环来推动断裂的微岩芯远离钻头的底部区域和/或凹陷中心区域(如下文进一步描述的)，例如以实现更有效率的钻井和/或允许对作为钻井操作的一部分正在生成的所捕获的微岩芯进行捕获和检查/测试/以及其他分析。

图1B是示出根据本公开的各种实施方案的钻头161的图示160。钻头161可以是钻头101的实施方案，所述钻头101可作为如关于图1A所示出和描述的钻井系统100的一部分被包括。重新参考图1B，钻头161可包括诸如切割器和缺口的特征中的任一者以及其任何等同物，所述特征被布置成执行如贯穿本公开所示出和描述的钻头和切割器的功能中的任一者和/或提供这些钻头和切割器的特征中的任一者。

如图1B所示，图示160包括耦接到钻铤162的钻头161，所述钻铤162可包括形成钻柱并延伸到井眼中的多个钻管，井眼大体标示为由附图标记165标示的在支架下方的井眼(下文中，“井眼165”)。井眼165包括从表面163延伸到井眼的末端167的井眼壁164。如图1B所示，井眼165的末端167具有大体符合钻头161的远侧或“底部”部分177的轮廓的形状。钻头161的实施方案可包括一个或多个刀片，图1B中示出为刀片172A和172B。刀片172A和172B中的每一个包括多个切割器(为了清楚起见未在图1B中示出，但是例如图2的切割器203)。刀片172A、172B中的每一个包括相应的最内侧切割器173A、173B。最内侧切割器173A和173B定位成与在钻头161的底部部分中的凹陷中心开口的侧壁171相邻，所述侧壁从钻头的底部部分177延伸到从钻头的底部部分凹陷的中心钻头表面170。如图1B所示，侧壁171围绕钻头161的底部部分177中的凹陷中心开口间被隔开，使得当钻头被操作以将井眼165进一步延伸到地层169中时，微岩芯175由通过最内侧切割器173A和173B在侧面切掉的地层的一部分形成。微岩芯175延伸到凹陷中心开口中并朝向钻头161的中心钻头表面170延伸。在一些实施方案中，微岩芯175的形状大体上是直立式圆柱体，但是微岩芯175的实施方案不一定限于具有直立式圆柱形状。如下文进一步描述的，最内侧切割器173A、173B包括至少一个缺口，图1B中分别示出为缺口174A、174B。具有特定形状(诸如但不限于非圆形或非椭圆形)的缺口被配置成作为钻井操作的一部分在微岩芯175上产生侧向力。此侧向力可有助于产生将微岩芯175与地层169的其余部分分离的裂缝176。在各种实施方案中，利用钻头161的钻井过程可在井眼165内向下进行到微岩芯175与中心钻头表面170直接接触的程度。由于与中心钻头表面170接触而施加到微岩芯175的压力可有助于产生将微岩芯175与地层169的其余部分分离的裂缝176。在其他实施方案中，在微岩芯175与钻头161的中心钻头表面170没有接触的情况下和/或在接触之前，最内侧切割器173A、173B可使微岩芯175断裂。

一旦与地层169分离，诸如微岩芯175的微岩芯就可穿过刀片172A与刀片172B之间的逃逸通道180被向上推动(例如通过由诸如钻井泥浆的流体生成的流体压力)，所述流体穿过钻头中的一个或多个喷嘴(图1B中未具体示出，但是例如图2的一个或多个喷嘴256)从钻头161排出。由钻头161的操作生成的断裂微岩芯可被推动以在箭头181所指示的方向上(如由微岩芯182大体示出的)沿着逃逸通道180朝向位于井眼壁164与钻铤162之间的环圈166移动，并在表面163处排出。随着微岩芯175从钻头161的中心区域和/或底部区域被移除并且随着钻井的进行，可通过最内侧切割器173A、173B形成另外的微岩芯。然后，这些另外的微岩芯可从地层169断裂，并且如上文所描述从钻头161的底部区域被移除。钻头161重复从钻头161的底部区域和井筒末端167使微岩芯产生、断裂和移除的过程的能力可提供如贯穿本公开所描述的特征和优点中的任一者，诸如更有效率的钻井和/或确定由于微岩芯钻取和钻头所引起的并且与之相关的钻井/地层状态的能力。

图2是具有切割器的固定切割器钻头的等距视图。在各种实施方案中，钻头200可与如关于图1A所示出和描述的钻头101类似或相同。在各种实施方案中，钻头200可与如关于图1B所示出和描述的钻头161类似或相同。

重新参考图2，钻头200可根据各种实施方案设计和形成，并且根据钻头200的特定应用可具有许多不同的设计、配置和/或尺寸。钻头200的井上端部208可包括柄部210，所述柄部210上形成有螺纹211。在一些实施方案中，螺纹211可用于将钻头200与BHA可释放地接合。例如，参考图1A，螺纹211可与BHA 120可释放地接合，由此钻头200可相对于钻头旋转轴线204旋转。在一些实施方案中，参考图1A，钻头旋转轴线204可与钻头旋转轴线104相同。钻头200的井下端部209可包括多个刀片202a至202g，所述多个刀片202a至202g之间设置有相应的排屑槽或流体流动路径。另外，可通过一个或多个喷嘴256传送钻井液。

多个刀片202(例如，刀片202a至202g)可从钻头200的钻头主体201的外部向外设置。钻头主体201可以是大体圆柱形的，并且刀片202可以是从钻头主体201向外(即，在径向方向上从钻头旋转轴线204)延伸的任何合适类型的突起。例如，每个刀片202的一部分可耦接到钻头主体201的外部，而每个刀片202的另一部分从钻头主体201的外部突出去。刀片202可具有多种配置，包括但不限于：基本拱形、螺旋状、螺旋形、锥形、会聚式、发散式、对称的和/或非对称的。

在一些情况下，一个或多个刀片202可具有从接近钻头200的钻头旋转轴线204处延伸的基本拱形配置。拱形配置可部分地由从接近钻头旋转轴线204的位置延伸的大体凹入的凹陷形部分来限定。拱形配置还可部分地由设置在凹入的凹陷刀片部分与每个刀片的外部部分之间的大体凸出的向外弯曲的刀片部分来限定，所述外部部分大体上与旋转钻头的外径相对应。

刀片202a至202g可包括围绕钻头旋转轴线设置的主刀片。例如，刀片202a、202c和202e可以是主刀片或主要刀片，其中刀片202a、刀片202c和刀片202e的内端212a可设置成紧邻钻头旋转轴线204并且比相应刀片的其余部分更靠近钻头旋转轴线204。刀片202a至202g还可包括设置在主刀片之间的至少一个副刀片(“次要刀片”)。因此，钻头200上的刀片202b、202d、202f和202g(图2中示出)可以是副刀片，其中副刀片的内端不像主刀片的内端那样靠近钻头旋转轴线204。例如，副刀片202b、202d、202f、202g的内端212b可设置在钻头200的井下端部209上，与钻头旋转轴线204的距离是主刀片202a、202c、202e的内端212a中的最远者与钻头旋转轴线204的距离的至少1.5倍、至少2倍、至少3倍、或在1.5倍与5倍之间、在2倍与5倍之间、或在3倍与5倍之间(包括端值)。副刀片和主刀片的数量和位置可变化，使得钻头200包括比图2中所示更少或更多的副刀片和主刀片，并且主刀片的数量可大于或小于副刀片的数量。刀片202可相对于彼此和相对于钻头旋转轴线204对称地或非对称地设置，其中所述设置可基于钻井环境的井下钻井条件。

刀片202a、202c和202e的内端212a设置成紧邻钻头旋转轴线204。内端212a与钻头主体201的一部分一起形成中心钻头表面213。在钻井期间，与中心钻头表面213相邻的地层物质可在钻井期间与周围地层一起断裂和降解，或者它可形成未切割地层的短柱。如果形成未切割的地层柱，则随着钻井的进行，中心钻头表面213可压碎或破坏未切割的地层柱。在一些实施方案中，未切割的地层柱可不受钻头200的影响，并且不会被循环流体移动，所述循环流体使固体物质循环到井筒107的表面。

如果中心钻头表面213压碎或破坏未切割的地层或者由于钻井液流动，中心钻头表面213可适于限制磨损。例如，中心钻头表面213的一些部分(诸如内端212a、钻头主体201的一部分、或一个或多个喷嘴256的外部部分)可由超硬材料形成或与之层叠，其中超硬材料可定义为具有超过碳化钨的耐磨韧性和/或断裂韧性的任何材料。例如，超硬材料可包括金刚石、PDC和/或各种硬化陶瓷材料。内端212a中的任何两个、多个或全部彼此间可具有穿过钻头旋转轴线204的大约在0.0英寸与0.5英寸之间的最大距离。可替代地，内端212a中的任何两个、多个或全部彼此间可具有穿过钻头旋转轴线204所测量的在0与钻头101的总直径的1/10之间的最长距离。在刀片的内端中的每一个与钻头旋转轴线的径向距离相同的钻头中，附接到钻头200的任何刀片202的内端可以与如本文所描述的内端212a相同的方式布置和构造。

刀片202和钻头200可在由方向箭头205限定的方向上围绕钻头旋转轴线204旋转。每个刀片202可具有在钻头200的旋转方向上设置在刀片的一侧上的前导(或前)表面，和远离钻头200的旋转方向设置在刀片的相反侧上的尾随(或后)表面。刀片202可沿着钻头主体201定位，使得它们相对于钻头旋转轴线204具有螺旋配置。可替代地，刀片202可沿着钻头主体201相对于彼此和相对于钻头旋转轴线204以大体平行的配置来定位，如图2所示。

刀片202包括从每个刀片202的外部向外设置的一组切割器203。例如，所述一组切割器203的一部分可从刀片202的外部部分突出去。所述一组切割器203可包括被配置成切入地层的任何合适的装置，诸如本领域已知的与各种固定切割器钻头一起使用的各种类型的压块、纽扣、插入件和量具切割器。

切割器203中的一个或多个可包括衬底，其中硬切割材料层设置在衬底220的一个端部上。硬切割材料层可包括超硬材料，诸如PDC材料。衬底可包括碳化物，诸如碳化钨。参考图1A，硬切割材料层可为切割器203提供切割表面214，所述切割表面214的一部分可接合地层的相邻部分以形成井筒，诸如井筒107a、107b。切割表面214与地层的接触可形成与每个切割器203相关联的切割区。切割表面214的位于切割区内的边缘可称为切割器203的切割边缘。如果切割器203具有圆形的或剖面为圆形的切割表面，则切割边缘将具有称为切割弧的弧形部分。切割边缘的弧形部分的长度称为切割弧长度。切割器203还可包括侧表面215。所述一组切割器203内最靠近内端212a中的一个的切割器可视为最内侧切割器。例如，切割器243是相对于刀片202a上的任何其他切割器最靠近内端212a中的一个的切割器，并且因此可视为最内侧切割器。

图3包括对应于钻头上的切割器和刀片的一组外形。图3包括虚线框300和虚线框350。虚线框300示出切割器外形304、刀片外形305和一组切割器322至327。刀片外形305对应于切割器322至327附近的刀片的外表面。例如，参考图2，刀片外形305可对应于刀片202a至202c的外表面。所述一组切割器322至327包括最内侧切割器322。最内侧切割器322相对于所述一组切割器322至327中的所有切割器最靠近钻头旋转轴线314定位。最内侧切割器中的每一个可具有可包括彼此连接或断开的区段的切割弧，其中切割器的切割弧可以是在钻井期间切割地层的切割器表面边界的集合部分。在一些实施方案中，示例性切割器的总切割弧长度可小于在示例性切割器的切割表面是完全圆形或椭圆形的情况下将表现出的纯圆形或椭圆形切割弧长度。

最内侧切割器322可包括平坦表面315，所述平坦表面315位于最内侧切割器322的切割弧316内并且中断切割弧316，使得切割弧具有位于平坦表面315的相对端部处的至少两个部分。此外，与具有纯圆形和/或完全圆形的切割表面(诸如切割器327的切割表面)的类似切割器的纯圆形切割弧长度相比，最内侧切割器322具有减小的切割弧长度。因此，具有最内侧切割器322的钻头的组合式轨道外形可在与钻头旋转轴线314相邻的一侧上减小，如最内侧切割器322所示。最内侧切割器322的外形在整个外形的大部分上可以是圆形的，而在与钻头旋转轴线314相邻的一侧上在对应于平坦表面315的区域中可以是非圆形的并且大体平行于钻头旋转轴线314，使得非圆形外形可与钻头旋转轴线314形成+/-3°内的角度，其中所述角度可由钻头旋转轴线314与外形线319之间形成的角度表示。

虚线框350示出切割器外形354、刀片外形355和一组切割器372至377。刀片外形355对应于切割器372至切割器377附近的刀片的外表面。例如，参考图2，刀片外形355可对应于刀片202的外表面。所述一组切割器372至377包括最内侧切割器372。最内侧切割器372相对于所述一组切割器372至377中的所有切割器最靠近钻头旋转轴线364定位。

最内侧切割器372可包括缺口365，所述缺口365位于最内侧切割器372的切割弧366内并且中断切割弧366，使得切割弧具有位于缺口365的相对端部处的至少两个部分。此外，与具有纯圆形和完全圆形的切割表面(诸如切割器377的切割表面)的类似切割器的纯圆形切割弧长度相比，最内侧切割器372具有减小的切割弧长度。因此，具有最内侧切割器372的钻头可具有以下轨道图示，其中最内侧切割器372的外形在与钻头旋转轴线364相邻的一侧上减小，如最内侧切割器372所示。最内侧切割器372的外形在与钻头旋转轴线364相邻的一侧上在对应于缺口365的区域中可以是非圆形的，并且其对应的外形线369可与钻头旋转轴线364的井上端部形成锐角。所述锐角可大于3°且小于或等于35°、或大于3°且小于或等于10°。虽然用一个缺口365描绘，但最内侧切割器372可具有多个缺口。对应于缺口365的区域中的非圆形外形可包括弯曲边缘和直边缘两者。

与圆形切割器外形相比，在对应于平坦表面315或缺口365的区域中的非圆形切割器外形可减小其相应的外形的表面积。例如，平坦表面315和/或缺口365可将其相应的切割器322、372的表面积减小至少5％、至少10％、至少30％、或减小5％与45％之间、5％与30％之间、10％与45％之间、10％与30％之间、30％与45％之间(包括端值)。例如，最内侧切割器322与钻头旋转轴线314之间的最近距离307可以是0厘米与5厘米之间(包括端值)。最内侧切割器372与钻头旋转轴线364之间的最近距离357可以是0厘米与5厘米之间(包括端值)。在一些实施方案中，最内侧切割器322与钻头旋转轴线364之间的最近距离307可以是钻头主体的半径的最多0.3倍。在一些实施方案中，最内侧切割器372与钻头旋转轴线364之间的最近距离357可以是钻头主体的半径的最多0.3倍。

最内侧切割器322、372可具有带有平坦表面315或缺口365的平坦切割表面，所述缺口365可以是波状、成角度的或弯曲的。此外，最内侧切割器322、372可具有超过一个缺口，一旦在一侧磨损，就允许切割器在钻头中的卡套中旋转，并且在旋转之后，用于继续钻井而不更换最内侧切割器322、372。如果旋转最内侧切割器322、372以使得交替的缺口位于切割区域中，则交替的缺口可具有相关联的且类似的切割弧长度。在一些实施方案中，切割器可具有多个缺口，其中所述多个缺口中的每一个具有类似或相同的几何形状。在一些实施方案中，不同的缺口可围绕最内侧切割器322的圆周以规则的间隔放置。例如，切割器可具有多个缺口，其中缺口中心在切割表面的相对侧上(即，彼此径向间隔180度)。作为另外的示例，切割器可具有三个缺口，其中缺口中心彼此径向间隔120度。

图4A描绘第一最内侧切割器的一个实施方案的第一视图。图4A是切割器400的顶视图，所述切割器400可用作图3的最内侧切割器322或最内侧切割器372的示例。图4B是切割器400的等距视图。切割器400包括有缺口的切割表面414，所述切割表面414具有第一缺口416和第二缺口456。在一些实施方案中，有缺口的切割表面414可包括一个或多个缺口，使得每个缺口在限定所述面的一部分的缺口边缘与限定切割器侧面的一部分的缺口边缘之间产生角度。第一缺口416和第二缺口456可具有各种形状和尺寸。例如，第一缺口416和第二缺口456中的每一个可在从有缺口的切割表面414的中心434到边缘431的半径的大约10％处以1度至5度之间的角度开始，其中所述半径可以是从切割表面中心434到切割表面边缘点435的最大距离443。

第一缺口416可与在切割表面414是完全圆形或椭圆形的情况下将存在的圆形或椭圆形切割表面边缘具有最大径向距离421。在一些实施方案中，最大径向距离421可以是在不存在缺口的情况下的切割表面414的半径或长轴的1/4与4/4之间(包括端值)、或者1/3与4/4之间(包括端值)。第二缺口456可具有类似的最大径向距离。有缺口的切割表面414可具有等于两个圆形部分418和419的长度之和的总切割弧长度。在一些实施方案中，总切割弧长度可小于在切割表面414是完全圆形或椭圆形的情况下将表现出的纯圆形或椭圆形切割弧长度。

除了第一缺口416和第二缺口456以外，有缺口的切割表面414在大部分切割表面414上可以是平坦的并且是圆形或椭圆形的，所述第一缺口416和第二缺口456位于切割器400的切割弧内并且中断所述切割弧。在此示例中，第一缺口416是非直线状的并且包括弯曲边缘404、直边缘406、弯曲边缘408和弯曲边缘410。弯曲边缘404相对于最内侧切割器400的中心可以是凸出，并且可定位在第一缺口416的第一端部处。

弯曲边缘408的第一端部可定位成与直边缘406相邻(在直边缘406的与邻近于弯曲边缘404的端部相对的端部处)。另外，弯曲边缘408的第二端部定位在弯曲边缘410的第一端部处。弯曲边缘410的第二端部可定位在第一缺口416的第二端部处。弯曲边缘408可在侧向破坏载荷下使切割器400已经形成的微岩芯断裂。另外，类似于弯曲边缘404，弯曲边缘408和弯曲边缘410可配合以增加切割器400的韧性。在一些实施方案中，微岩芯可以是直径在10毫米与40毫米之间的岩石物质。在一些实施方案中，微岩芯可以是直径基于用于形成微岩芯的钻头的半径的比率的岩石物质。

第一缺口416可包括改进的边缘，其减小用于产生微岩芯的岩石接合的弧长度。第一缺口416的轮廓可基于弯曲边缘404增加边缘韧性，其中第一缺口416的轮廓是以包括弯曲轮廓部分、直轮廓部分和弯曲轮廓部分的顺序来构造。第一缺口416的直边缘406也可减少被钻探以生成微岩芯的岩石。第一缺口416的轮廓的弯曲边缘408也可操作以使微岩芯断裂。在一些实施方案中，微岩芯的高度可取决于直边缘的长度。第一缺口416可与在切割表面414是完全圆形或椭圆形的情况下将存在的圆形或椭圆形切割表面边缘具有最大径向距离421，所述最大径向距离421可以是在不存在缺口的情况下的切割表面414的半径或长轴的1/5与4/5之间(包括端值)、或1/3与4/5之间(包括端值)。

弯曲边缘408和弯曲边缘404可通过在钻井操作期间分配来自切割器400的载荷的应力来增加切割器400的韧性。直边缘406可定位成与弯曲边缘404相邻。直边缘406可定位在第一缺口416中，以从正在切割的地层产生岩石的微岩芯。在一些实施方案中，直边缘406的长度与切割器400的直径成比例。例如，如果切割器400的直径增加到两倍大，则直边缘406的长度也可增加到两倍大。

切割器400包括第二缺口456。第二缺口456的尺寸和布置可类似于第一缺口416或作为第一缺口416的镜像。因此，代替在缺口416损坏时更换切割器400，可将切割器400旋转180度，使得第二缺口456定位在第一缺口416的位置。然后第二缺口456成为起作用的缺口。第二缺口456可以是非直线状的并且可包括弯曲边缘464、直边缘466、直边缘468和弯曲边缘470。

在一些实施方案中，第二缺口456可包括改进的边缘，其减小用于在钻井操作期间产生微岩芯的岩石接合的弧长度。因此，由于弯曲边缘464与470之间的配合，第二缺口456的轮廓可增加边缘的韧性。第二缺口456的轮廓可减小通过由直边缘466施加的切割力来钻探以生成微岩芯的岩石。第二缺口456的轮廓还可操作以在由直边缘468生成的侧向载荷下使微岩芯断裂。虽然切割表面414的未与缺口416和456相交的部分显示为圆形，但是在一些实施方案中，有缺口的切割表面414可以是卵形的。

在一些实施方案中，弯曲边缘464可以是凸出的并且可定位在第二缺口456的第一端部处。直边缘468可增加切割器400的韧性，以减少钻井操作期间切割器400的破裂。直边缘466可定位成与弯曲边缘464相邻。直边缘466可定位在第二缺口456中，以从正在切割的地层的岩石产生微岩芯。在一些实施方案中，直边缘466的长度与切割器400的直径成比例。例如，如果切割器400的直径加倍，则直边缘466的长度也可加倍。

直边缘468的第一端部可定位成与直边缘466相邻，其中直边缘468的第一端部可位于与邻近于弯曲边缘464的端部相对的端部处。另外，直边缘468的第二端部可定位在弯曲边缘470的第一端部处。弯曲边缘470的第二端部可定位在第二缺口456的第二端部处。弯曲边缘466和/或弯曲边缘408可操作以在侧向破坏载荷下使生成的微岩芯断裂。另外，类似于弯曲边缘464，直边缘468和弯曲边缘470可为切割器400提供另外的韧性，其中在直边缘468的位置处可使用弯曲边缘代替直边缘。

虽然切割器400被描绘为具有平坦切割表面，其切割弧长度或表面积可与具有圆形或椭圆形的一部分相比较，但是可使用平坦切割表面形状的其他部分(诸如多边形的一部分)代替圆形或椭圆形。可替代地或另外，最内侧切割器可具有不规则的平坦切割表面，所述不规则的平坦切割表面具有减小的切割弧长度或减小的表面积。最内侧切割器的切割弧长度可与不存在缺口的情况下针对平坦切割表面使用具有少于10个侧边的最佳拟合圆形、椭圆形或多边形的最佳拟合切割弧长度计算出的切割弧长度相比较。对于上文这些比较，当与不存在一个或多个缺口的情况下具有少于10个侧边的最佳拟合圆形、椭圆形或多边形的表面积相比较时，平坦切割表面的切割弧长度或表面积可减小至少5％、至少10％、至少20％；或减小5％与45％之间、5％与30％之间、5％与20％之间、10％与45％之间、10％与30％之间、20％与30％之间、20％与45％之间或20％与30％之间(包括端值)。

缺口可横向延伸穿过诸如PDC的硬切割材料层的仅一部分，或者它可横向延伸穿过全部硬切削材料。如果缺口横向延伸穿过全部硬切割材料，则它可不横向延伸穿过衬底的任何部分、可横向延伸穿过衬底的一部分或全部。一般来说，如果最内侧切割器的径向剖面是圆形的，则通过允许使用圆形凹坑，缺口横向延伸穿过衬底的最多一部分可促进将最内侧切割器附接到固定切割器钻头。然而，缺口延伸穿过全部衬底，结合具有与缺口的形状相匹配的壁的凹坑，可促进最内侧切割器相对于钻头的旋转轴线的适当放置。缺口可直线状地和轴向地延伸穿过最内侧切割器，使得它相对于切割表面成大约90度的角度。缺口也可相对于切割表面成钝角直线状地延伸。缺口416也可以诸如曲线的形状非直线状地延伸，所述形状通常相对于切割表面414形成钝角(如图4A所示)。

切割器400的实施方案可包括多个缺口，例如但不限于一组两个缺口，诸如，如上文所描述并且关于图4A和图4B所示出的缺口416和456。切割器的其他实施方案可包括仅具有一个单一缺口的切割器。图5示出包括单个缺口416的示例性切割器400A。如图5所示，切割器400A包括具有径向距离421的单个缺口416，所述缺口416中断圆形或椭圆形切割表面边缘431，否则如果不存在缺口416，则圆形或椭圆形切割表面边缘431的形状将是连续圆形或椭圆形。缺口416可包括上文关于图4A和图4B的切割器400的缺口416所描述的元件中的一个或多个或任何组合，并且可被配置成执行归属于切割器400的功能中的一个或多个或任何组合。

图6至图7描绘第二最内侧切割器的视图。图6包括虚线框690和虚线框691。图7包括虚线框700和虚线框701。虚线框690包括最内侧切割器600的示意性切割视图。虚线框691包括最内侧切割器600的示意性正视图。虚线框700描绘最内侧切割器600的示意性剖视图。虚线框701描绘最内侧切割器600的示意性等距视图。最内侧切割器600可以是最靠近钻头旋转轴线的切割器。例如，参考图3，最内侧切割器600可定位在最内侧切割器322的位置处。

最内侧切割器600可具有波状外形，所述波状外形相对于覆盖衬底620的平坦切割表面614的最大半径向内延伸。在一些实施方案中，最内侧切割器600包括圆形部分628，所述圆形部分628表示最内侧切割器600的包括衬底620但不包括切割表面614的圆形部分。平坦切割表面614可具有边缘619，其中边缘619可包括直边缘部分和平坦边缘部分。在一些实施方案中，最内侧切割器600的缺口616可与在切割表面614是完全圆形或椭圆形的情况下将存在的圆形或椭圆形切割表面边缘具有最大径向距离621。在一些实施方案中，最大径向距离621可以是在不存在缺口616的情况下的切割表面614的半径或长轴的1/5与4/5之间(包括端值)、或者1/3与4/5之间(包括端值)。

与在平坦切割表面614是完全圆形或椭圆形的情况下的平坦切割表面614的表面积相比较，缺口616可减小平坦切割表面614的表面积。在一些实施方案中，切割表面的表面积相对于完全圆形或椭圆形切割表面可减小至少5％、至少10％、至少20％、或减少5％与45％之间、5％与30％之间、5％与20％之间、10％与45％之间、10％与30％之间、20％与30％之间、20％与45％之间、或20％与30％之间(包括端值)。例如，缺口616可使平坦切割表面614的表面减小30％。在一些实施方案中，切割表面614与表面中心634之间的最小长度可由距离618表示。

图8包括第三最内侧切割器和第四最内侧切割器的视图。图8包括虚线框890和虚线框891，其中虚线框890是第三最内侧切割器800的示意性切割视图，并且其中虚线框891是第四最内侧切割器850的示意性切割视图。第三最内侧切割器800包括具有弯曲外形的缺口816，所述弯曲外形相对于切割表面814的最大半径向内弯曲，其中所述最大半径可表示为在表面中心804与切割表面814的边缘点805之间的线803。如图8所示，第三最内侧切割器800的缺口816可在切割表面814的大约相对侧上居中，并且可延伸到衬底820中或者在衬底820处停止。第三最内侧切割器800还可包括组合式切割弧长度，所述组合式切割弧长度包括第一圆形部分818和第二圆形部分819。在一些实施方案中，最内侧切割器800包括圆形部分828，所述圆形部分828表示最内侧切割器800的包括衬底820但不包括切割表面814的圆形部分。

虚线框891中描绘的第四最内侧切割器850包括三个缺口866，每个缺口866具有相对于切割表面864的最大半径向内弯曲的弯曲外形，其中最大半径可表示为在表面中心854与边缘点855之间的线853。如图8所示，第四最内侧切割器850的三个缺口866可围绕第四最内侧切割器850径向间隔开。第四最内侧切割器850还包括组合式切割弧长度，所述组合式切割弧长度包括第一圆形部分868和第二圆形部分869。衬底870可在切割表面864下方。在一些实施方案中，第四最内侧切割器850包括圆形部分878，所述圆形部分878表示第四最内侧切割器850的包括衬底870但不包括切割表面864的圆形部分。

图9是第五切割器的视图。图9包括第五最内侧切割器900。第五最内侧切割器900包括缺口916。缺口916可成角度并且可具有以角度937相交的两个直线状部分。在一些实施方案中，角度937可以在100度与170度之间(包括端值)。在一些实施方案中，角度937可小于100度或大于170度。如图9所示，第五最内侧切割器900的缺口916可在切割表面914的大约相对侧上居中。第五最内侧切割器900还包括组合式切割弧长度，所述组合式切割弧长度包括第一圆形部分918和第二圆形部分919。衬底920可在切割表面914下方。在一些实施方案中，第五最内侧切割器900包括圆形部分928，所述圆形部分928表示第五最内侧切割器900的包括衬底920但不包括切割表面914的圆形部分。

图10是由于利用具有最内侧切割器的钻头进行钻井而形成的第一示例性井底图案的顶视图。图10描绘第一井底图案1000。第一井底图案1000示出以微岩芯中心1006为中心的螺旋管1002。螺旋管1002可表示在钻井操作期间通过钻头的旋转形成的切割路径。如第一井底图案1000中所示，由螺旋管1002表示的切割路径避开微岩芯中心1006。参照图2、图4A、图4B和图5至图9，具有与切割器400、600、800和/或900类似或相同的一个或多个最内侧切割器的钻头200可用于生成第一井底图案1000。

图11是由于利用具有最内侧切割器的钻头进行钻井而形成的第二示例性井底图案的顶视图。图11描绘第二井底图案1100。第二井底图案1100示出以微岩芯中心1106为中心的螺旋管1102。螺旋管1102可表示在钻井操作期间通过钻头的旋转形成的切割路径。如第二井底图案1100中所示，由螺旋管1102表示的切割路径避开微岩芯中心1106。参照图2、图4A、图4B和图5至图9，具有与切割器400、600、800和/或900类似或相同的一个或多个最内侧切割器的钻头200可用于形成第二井底图案1100。

图12是由于利用具有最内侧切割器的钻头进行钻井而形成的第三示例性井底图案的等距视图。图12描绘由岩层1201的一部分围绕的第三井底图案1200。第三井底图案1200示出以微岩芯中心1206为中心的螺旋管1202。此外，第三井底图案1200包括由圆柱体1222表示的切割器位置。螺旋管1202可表示在钻井操作期间切割器在钻头旋转期间遵循的路径。如第三井底图案1200所示，由螺旋管1202表示的切割路径避开微岩芯中心1206。参照图2、图4A、图4B和图5至图9，具有与切割器400、600、800和/或900类似或相同的一个或多个最内侧切割器的钻头200可用于形成第三井底图案1200。

图13包括示出根据本公开的各种实施方案的方法的流程图1300。所述方法的实施方案包括在将井眼延伸到地层物质中的同时操作被配置成生成微岩芯的钻头(框1302)。所述钻头可包括被配置成生成如贯穿本公开所描述的微岩芯的钻头的实施方案中的任一者以及其任何等同物。例如，钻头的实施方案可包括最内侧切割器，所述最内侧切割器包括根据如贯穿本公开所描述的缺口的实施方案中的任一者和/或其任何等同物来配置的一个或多个缺口。例如，最内侧切割器可包括在切割表面的切割材料上的缺口，其中所述缺口的至少一个端部位于切割弧处并且中断切割弧。缺口可形成为各种凹进形状，诸如直线状凹进部、弯曲凹槽等。缺口可包括各种特定形状。例如，缺口可包括第一弯曲边缘，其后是直边缘，其后是第二弯曲边缘，其中弯曲边缘可以是其中切割表面材料的两个侧边成小于零的角度的任何边缘。在一些实施方案中，第一弯曲边缘和第二弯曲边缘可配合以增加切割表面的边缘韧性。在一些实施方案中，使用缺口的直边缘进行钻井导致使用钻头生成微岩芯。第二弯曲边缘可操作以在钻头的侧向载荷下使微岩芯断裂。另外，在一些实施方案中，钻头的最内侧切割器与地层之间的接合的切割弧可比钻头上的任何其他切割器更长。

所述方法的实施方案可包括使由钻井操作生成的微岩芯从地层物质断裂(框1304)。在各种实施方案中，使微岩芯断裂包括由于通过钻头上所包括的再多一个内侧切割器施加在微岩芯上的一种或多种侧向载荷力而使微岩芯断裂，所述钻头正在执行生成微岩芯的钻井操作。在各种实施方案中，使微岩芯断裂包括由于通过中心钻头表面(例如，图1B中的中心钻头表面170)施加在微岩芯上的力而使微岩芯断裂。在各种实施方案中，使微岩芯断裂可包括由于通过钻头上包括的再多一个最内侧切割器施加在微岩芯上的一种或多种侧向载荷力和由于微岩芯与钻头的中心钻头表面之间的直接接触而施加在微岩芯上的一种或多种力的组合而使微岩芯断裂。

所述一种或多种方法的实施方案可包括推动断裂的微岩芯远离正在执行钻井操作的钻头的底部部分或区域。推动微岩芯远离钻头的底部部分或区域可包括沿着在钻头的一个或多个刀片之间形成的逃逸通道推动断裂的微岩芯。推动微岩芯远离钻头的底部部分或区域可包括使用流体(诸如钻井液)的流动来推动断裂的微岩芯远离钻头的底部部分或区域。在各种实施方案中，推动微岩芯远离钻头的底部部分或区域包括例如使用流体将断裂的微岩芯输送到顶部表面并且穿过在耦接到钻头的钻柱与井眼的井眼壁之间的环圈区域将微岩芯输送出井眼。在各种实施方案中，当正在执行钻井操作时，通过在钻井操作中操作钻头来生成微岩芯、使微岩芯断裂、以及推动微岩芯远离钻头的底部部分或区域的过程可重复任何数量的循环，如将框1306耦接回到框1302的箭头1308所表示。

所述方法的实施方案可包括捕获断裂的微岩芯(框1310)以及对捕获的微岩芯执行检查、测试或其他形式的分析(框1312)。捕获断裂的微岩芯可包括将微岩芯截获在筛选装置中，所述筛选装置被配置成允许流体(诸如钻井液)穿过所述筛选装置但阻挡并捕获由所述流体输送的所述一个或多个微岩芯。对捕获的一个或多个微岩芯的检查、测试和/或其他类型的分析可包括任何类型的测试，包括操作员(诸如工程师或技术人员)进行的视觉检查，和/或其他类型的测试，诸如化学分析、X射线分析、使用任何类型的成像装备对微岩芯进行成像，或可用于确定微岩芯中存在的一种或多种物理特性的任何其他一种或多种形式的分析。

贯穿本申请，可针对本文中描述为单个实例的部件、操作或结构提供多个实例。最后，各种部件、操作和数据存储器之间的边界在一定程度上是任意的，并且在具体说明性配置的上下文中示出特定操作。功能的其他分配已被设想并且可落在本公开的范围内。一般来说，在示例性配置中呈现为单独的部件的结构和功能可实现为组合式结构或部件。类似地，呈现为单个部件的结构和功能可实现为单独的部件。这些和其他变化、修改、添加、和改进可落在本公开的范围内。

如本文所用，除非另外明确说明，否则术语“或”是包含性的。因此，短语“A、B或C中的至少一者”由来自集合{A，B，C}的任何元素或其任何组合满足，包括任何元素的倍数。一组项目可具有仅一个项目或超过一个项目。例如，一组数字可用于描述单个数字或多个数字。

如本文所描述的钻头和使用钻头的方法的示例性实施方案可包括以下内容。

本发明的实施方案可包括一种钻头，所述钻头包括：限定钻头旋转轴线的钻头主体、附接到所述钻头主体的刀片、以及切割器，所述切割器包括在所述切割器的切割表面上的切割弧，其中所述切割器包括至少一个缺口，所述至少一个缺口包括直边缘和弯曲边缘，所述弯曲边缘具有中断所述切割弧的端部。在一些实施方案中，所述切割器是最内侧切割器，其中所述最内侧切割器比安装在所述刀片上的第二切割器更靠近所述钻头旋转轴线。在上述实施方案中的一个或多个中，所述弯曲边缘相对于所述切割器的中心是凸出的。在上述实施方案中的一个或多个中，所述弯曲边缘是第一弯曲边缘，并且其中所述至少一个缺口包括第二弯曲边缘。在上述实施方案中的一个或多个中，所述第二弯曲边缘相对于所述切割器的中心是凹入的。在上述实施方案中的一个或多个中，所述直边缘的长度与所述切割器的直径成比例。在上述实施方案中的一个或多个中，所述第一弯曲边缘具有定位在所述至少一个缺口的第一端部处的第一端部，其中所述直边缘具有与所述第一弯曲边缘的第二端部相邻的第一端部，并且其中所述第二弯曲边缘具有与所述直边缘的第二端部相邻的第一端部，其中所述第二弯曲边缘的第二端部定位在所述至少一个缺口的第二端部处。

本公开的实施方案可包括一种系统，所述系统包括：钻柱、附接到所述钻柱的固定切割器钻头，其中所述固定切割器钻头包括：限定钻头旋转轴线的钻头主体、附接到所述钻头主体的刀片、以及切割器，所述切割器包括在所述切割器的切割表面上的切割弧，其中所述切割器包括至少一个缺口，所述至少一个缺口包括直边缘和弯曲边缘，所述弯曲边缘具有中断所述切割弧的端部。在上述实施方案中的一个或多个中，所述弯曲边缘是凸出的。在上述实施方案中的一个或多个中，所述直边缘的长度与所述切割器的直径成比例。在上述实施方案中的一个或多个中，所述弯曲边缘是第一弯曲边缘，并且其中所述至少一个缺口包括第二弯曲边缘。在上述实施方案中的一个或多个中，所述第一弯曲边缘具有定位在所述至少一个缺口的第一端部处的第一端部，其中所述直边缘具有与所述第一弯曲边缘的第二端部相邻的第一端部，并且其中所述第二弯曲边缘具有与所述直边缘的第二端部相邻的第一端部，其中所述第二弯曲边缘的第二端部定位在所述至少一个缺口的第二端部处。在上述实施方案中的一个或多个中，所述第二弯曲边缘是凹入的。

本公开的实施方案可包括一种方法，所述方法包括：作为用于将井眼延伸到基础物质中的钻井过程的一部分操作钻头以生成一个或多个微岩芯，其中所述钻头包括：限定钻头旋转轴线的钻头主体、附接到所述钻头主体的刀片、以及切割器，所述切割器包括在所述切割器的切割表面上的切割弧，其中所述切割器包括至少一个缺口，所述至少一个缺口包括直边缘和弯曲边缘，所述弯曲边缘具有中断所述切割弧的端部。所述方法的实施方案还可包括：在通过操作所述钻头生成每个微岩芯时，通过施加由所述切割器弧生成的并且施加到一个或多个微型芯中的每一个的侧部的侧向载荷压力来使所述一个或多个微岩芯中的每一个断裂；以及在使所述一个或多个微岩芯中的给定微岩芯断裂之后，推动所述给定微岩芯远离所述钻头的末端区域。所述方法的实施方案还可包括：捕获所述断裂的微岩芯并对所述捕获的微岩芯执行测试或其他类型的分析。

本发明的实施方案可包括一种切割器和使用切割器在基础岩石中形成微岩芯，所述切割器包括：切割表面、切割弧和至少一个缺口，所述至少一个缺口具有中断所述切割弧的端部，其中所述至少一个缺口包括直边缘和弯曲边缘，所述弯曲边缘具有中断所述切割弧的端部。在上述实施方案中的一个或多个中，所述直边缘的长度与所述切割器的直径成比例。在上述实施方案中的一个或多个中，所述至少一个缺口是第一缺口，并且其中所述切割器包括第二缺口和第三缺口，其中所述第二缺口和所述第三缺口中的每一个包括相应的弯曲边缘和相应的直边缘。在上述实施方案中的一个或多个中，所述弯曲边缘是第一弯曲边缘，并且其中所述切割器包括第二弯曲边缘。在上述实施方案中的一个或多个中，所述第二弯曲边缘是凹入的。在上述实施方案中的一个或多个中，所述第一弯曲边缘具有定位在所述至少一个缺口的第一端部处的第一端部，其中所述直边缘具有与所述第一弯曲边缘的第二端部相邻的第一端部，并且其中所述第二弯曲边缘具有与所述直边缘的第二端部相邻的第一端部，其中所述第二弯曲边缘的第二端部定位在所述至少一个缺口的第二端部处。在上述实施方案中的一个或多个中，所述第一弯曲边缘是凸出的，并且所述第二弯曲边缘是凹入的。

Claims (20)

1.一种钻头，其包括：

钻头主体，所述钻头主体限定钻头旋转轴线；

刀片，所述刀片附接到所述钻头主体；以及

切割器，所述切割器包括在所述切割器的切割表面上的切割弧，其中所述切割器包括至少一个缺口，所述至少一个缺口包括直边缘和弯曲边缘，所述弯曲边缘具有中断所述切割弧的端部。

2.如权利要求1所述的钻头，其中所述切割器是最内侧切割器，并且其中所述最内侧切割器比安装在所述刀片上的第二切割器更靠近所述钻头旋转轴线。

3.如权利要求1所述的钻头，其中所述弯曲边缘相对于所述切割器的中心是凸出的。

4.如权利要求1所述的钻头，其中所述弯曲边缘是第一弯曲边缘，并且其中所述至少一个缺口包括第二弯曲边缘。

5.如权利要求4所述的钻头，其中所述第二弯曲边缘相对于所述切割器的中心是凹入的。

6.如权利要求4所述的钻头，其中所述直边缘的长度与所述切割器的直径成比例。

7.如权利要求4所述的钻头，其中所述第一弯曲边缘具有定位在所述至少一个缺口的第一端部处的第一端部，其中所述直边缘具有与所述第一弯曲边缘的第二端部相邻的第一端部，并且其中所述第二弯曲边缘具有与所述直边缘的第二端部相邻的第一端部，其中所述第二弯曲边缘的第二端部定位在所述至少一个缺口的第二端部处。

8.一种方法，其包括：

作为用于将井眼延伸到基础物质中的钻井过程的一部分操作钻头以生成一个或多个微岩芯，

其中所述钻头包括限定钻头旋转轴线的钻头主体、附接到所述钻头主体的刀片、以及切割器，所述切割器包括在所述切割器的切割表面上的切割弧，并且

其中所述切割器包括至少一个缺口，所述至少一个缺口包括直边缘和弯曲边缘，所述弯曲边缘具有中断所述切割弧的端部。

9.如权利要求8所述的方法，其还包括：

当通过操作所述钻头生成每个微岩芯时，通过施加由所述切割器弧生成的并且施加到所述一个或多个微型芯中的每一个的侧部的侧向载荷力来使所述一个或多个微岩芯中的每一个断裂；以及

在使所述一个或多个微岩芯中的给定微岩芯断裂之后，推动所述给定微岩芯远离所述钻头的底部区域。

10.如权利要求8所述的方法，其中所述弯曲边缘是凸出的。

11.如权利要求8所述的方法，其中所述直边缘的长度与所述切割器的直径成比例。

12.如权利要求8所述的方法，其中所述弯曲边缘是第一弯曲边缘，并且其中所述至少一个缺口包括第二弯曲边缘。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述第一弯曲边缘具有定位在所述至少一个缺口的第一端部处的第一端部，其中所述直边缘具有与所述第一弯曲边缘的第二端部相邻的第一端部，并且其中所述第二弯曲边缘具有与所述直边缘的第二端部相邻的第一端部，其中所述第二弯曲边缘的第二端部定位在所述至少一个缺口的第二端部处。

14.如权利要求12所述的方法，其中所述第二弯曲边缘是凹入的。

15.一种切割器，其包括：

切割表面；

切割弧；以及

至少一个缺口，所述至少一个缺口具有中断所述切割弧的端部，其中所述至少一个缺口包括直边缘和弯曲边缘，所述弯曲边缘具有中断所述切割弧的端部。

16.如权利要求15所述的切割器，其中所述直边缘的长度与所述切割器的直径成比例。

17.如权利要求15所述的切割器，其中所述至少一个缺口是第一缺口，并且其中所述切割器包括第二缺口和第三缺口，其中所述第二缺口和所述第三缺口中的每一个包括相应的弯曲边缘和相应的直边缘。

18.如权利要求15所述的切割器，其中所述弯曲边缘是第一弯曲边缘，并且其中所述切割器包括第二弯曲边缘。

19.如权利要求18所述的切割器，其中所述第二弯曲边缘是凹入的。

20.如权利要求18所述的切割器，其中所述第一弯曲边缘具有定位在所述至少一个缺口的第一端部处的第一端部，其中所述直边缘具有与所述第一弯曲边缘的第二端部相邻的第一端部，并且其中所述第二弯曲边缘具有与所述直边缘的第二端部相邻的第一端部，其中所述第二弯曲边缘的第二端部定位在所述至少一个缺口的第二端部处。

Images