在硬质和磨蚀性岩层中具有改进功能特性的钻孔器

摘要

一种钻孔器，其设计成能够增进井底组件(钻孔器包括在该井底组件中)的操作。钻孔器的钻孔器块设有的刀具的一种或更多种能力和/或特性甚至在同一轮廓部分中也可以变化，以增强钻孔器的功能性和/或耐用性。

权利要求

1.一种钻孔器，其构造成用以形成井孔，该井孔用于抽出烃类材料，所述钻孔器包括：

第一钻孔器块，其能够从沿纵向贯穿所述钻孔器的转动轴线延伸、并且能够向所述转动轴线收缩；

第二钻孔器块，其能够从所述转动轴线延伸、并且能够向所述转动轴线收缩；以及多个刀具，所述多个刀具设置在所述第一钻孔器块和所述第二钻孔器块上，所述刀具按多排刀具布置，所述多排刀具沿所述第一钻孔器块和第二钻孔器块的外表面大致纵向地延伸，其中，所述多排刀具包括设置在所述第一钻孔器块上的首排刀具，在所述第一钻孔器块上的首排刀具包括第一刀具，并且其中，所述多排刀具还包括在所述第一钻孔器块或所述第二钻孔器块上设置的尾排刀具，所述尾排刀具尾随所述首排刀具、并且包括第二刀具，其中，所述第一刀具和所述第二刀具布置在所述钻孔器的轮廓的同一截面中，并且其中，所述第一刀具的直径不同于所述第二刀具的直径，并且其中，所述第一刀具和所述第二刀具是在所述钻孔器块上的刀具打开组的部分，该刀具打开组扩大所述井孔的直径；并且其中，所述第一刀具的横截面的中心沿所述第一钻孔器块的转动轴线的位置不同于所述第二刀具的横截面的中心的位置，并且其中，所述第一刀具的横截面沿着转动轴线在两个方向延伸得比所述第二刀具的横截面更远，使得所述第二刀具沿着转动轴线的直径被完全地包纳在所述第一刀具的周缘中。

2.如权利要求1所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的直径大于所述第二刀具的直径。

3.如权利要求2所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的横截面面积大于所述第二刀具的横截面面积。

4.如权利要求1所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的形状不同于所述第二刀具的形状。

5.如权利要求1所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的后倾角不同于所述第二刀具的后倾角。

6.如权利要求1所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的耐磨蚀能力不同于所述第二刀具的耐磨蚀能力。

7.如权利要求1所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的耐冲击能力不同于所述第二刀具的耐冲击能力。

8.如权利要求1所述的钻孔器，其中，沿所述第一钻孔器块的轮廓，所述第一刀具的横截面的中心具有与所述第二刀具的横截面的中心共用的径向位置，并且其中，所述第二刀具的直径被完全包纳在所述第一刀具的周缘中。

9.如权利要求1所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的高度不同于所述第二刀具的高度。

10.如权利要求9所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的高度小于所述第二刀具的高度。

11.一种钻孔器，其构造成用以形成井孔，该井孔用于抽出烃类材料，所述钻孔器包括：

第一钻孔器块，其能够从沿纵向贯穿所述钻孔器的转动轴线延伸、并且能够向所述转动轴线收缩；

第二钻孔器块，其能够从所述转动轴线延伸、并且能够向所述转动轴线收缩；以及多个刀具，所述多个刀具设置在所述第一钻孔器块和所述第二钻孔器块上，所述刀具按多排刀具布置，所述多排刀具沿所述第一钻孔器块和第二钻孔器块的外表面大致纵向地延伸，其中，所述多排刀具包括设置在所述第一钻孔器块上的首排刀具，在所述第一钻孔器块上的首排刀具包括第一刀具，并且其中，所述多排刀具还包括在所述第一钻孔器块或所述第二钻孔器块上设置的尾排刀具，所述尾排刀具尾随所述首排刀具、并且包括第二刀具，其中，所述第一刀具和所述第二刀具布置在所述钻孔器的轮廓的同一截面中，并且其中，所述第一刀具的几何横截面形状的方面与所述第二刀具不同；

其中，所述第一刀具和所述第二刀具都是非圆形的椭圆形的，并且其中，所述第一刀具的偏心率与所述第二刀具的偏心率是不同的。

12.如权利要求11所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的正面相对于所述第一刀具的侧部具有的定向与所述第二刀具的正面相对于所述第二刀具的侧部具有的定向不同。

13.一种钻孔器，其构造成用以形成井孔，该井孔用于抽出烃类材料，所述钻孔器包括：

第一钻孔器块，其能够从沿纵向贯穿所述钻孔器的转动轴线延伸、并且能够向所述转动轴线收缩；

第二钻孔器块，其能够从所述转动轴线延伸、并且能够向所述转动轴线收缩；以及多个刀具，所述多个刀具设置在所述第一钻孔器块和所述第二钻孔器块上，所述刀具按多排刀具布置，所述多排刀具沿所述第一钻孔器块和第二钻孔器块的外表面大致纵向地延伸，其中，所述多排刀具包括设置在所述第一钻孔器块上的首排刀具，在所述第一钻孔器块上的首排刀具包括第一刀具，并且其中，所述多排刀具还包括在所述第一钻孔器块或所述第二钻孔器块上设置的尾排刀具，所述尾排刀具尾随所述首排刀具、并且包括第二刀具，其中，所述第一刀具和所述第二刀具布置在所述钻孔器的轮廓的同一截面中，并且其中，所述第一刀具的几何横截面形状的方面与所述第二刀具不同；

其中，所述第一刀具和所述第二刀具都是非圆形的椭圆形的，并且其中，所述第一刀具的焦距与所述第二刀具的焦距是不同的。

14.如权利要求13所述的钻孔器，其中，所述第一刀具的正面相对于所述第一刀具的侧部具有的定向与所述第二刀具的正面相对于所述第二刀具的侧部具有的定向不同。

说明书

在硬质和磨蚀性岩层中具有改进功能特性的钻孔器

[0001] 交互参考

[0002] 本申请要求来自在2012年8月14日提交的美国非临时申请No.13/585,555、和在2013年8月7日提交的美国部分继续申请No.13/961,660的优先权，这两个申请的全部内容通过参考结合于此。

技术领域

[0003] 本公开涉及用于对井孔(所述井孔用以由烃类材料穿过而抽取之)进行钻削的钻孔器的设计。

背景技术

[0004] 井底组件(Bottom Hole Assemblies,BHA)是钻具组的部分。具体地说，井底组件典型地指钻具组的下部部分，该下部部分从钻头延伸到钻杆。在一些构造中，井底组件可以包括钻孔器。钻孔器可以沿着井孔跟随钻头，并且可以用来增大井孔(该井孔最初由钻头钻削)的直径。

[0005] 已有的一些传统钻孔器设计成与钻头相匹配，传统钻孔器与这些钻头成对。一般而言，这种匹配包括：依据尺寸、直径和/或后倾角，将在钻孔器上布置的刀具的构造与在相匹配的钻头上使用的刀具以物理方式相匹配；并且/或者试图使钻孔器的操作特性与钻头的操作特性相匹配，从而钻孔器和钻头对于转速和/或在钻头上的重力的变化将相同地作用。本文使用的术语“匹配”意味着成对和一起工作，以呈现可预测的行为和后果。

[0006] 然而，在操作期间，使各操作特性相匹配的尝试可能被证明是无效的，因为钻头和钻孔器串联穿过不同的岩层行进，按不同速率并且/或者按不同方式经历磨损，和/或经历引起误匹配操作的其它现象。在钻头和钻孔器的操作特性之间的这些误对准的源可能成为振动源，这些振动源除引起钻头和/或钻孔器的失效之外，还可能引起昂贵得多的井下工具(如记录、成像、及旋转可控系统)的失效。另外，这些动态条件会造成更短和更慢的运行，这些些问题又会迫使进行多次往返，并且增加操作成本。对于在硬质和/或磨蚀性岩层中、以及深度也已经变得更深的情况，这些失效对于项目成本具有显著的影响。为了降低这些成本，业内研究人员已经将重点放在旨在解决这些问题的解决方案上。

发明内容

[0007] 本公开的一个方面涉及一种钻孔器，这种钻孔器构造成用以形成井孔，该井孔用于抽出烃类材料。钻孔器包括纵向本体和一个或更多个钻孔器块，所述一个或更多个钻孔器块能够从沿纵向贯穿钻孔器的转动轴线延伸、并且能够向所述转动轴线收缩。每一个钻孔器块带有多个刀具，这些刀具构造成用以接合岩层。

[0008] 在给定钻孔器块上，刀具可以按多排布置。在各排上的刀具可以与钻孔器块轮廓大致垂直地布置，或者按离开垂直的倾斜角度布置。在任何所述块上的各排可以彼此大致平行地布置。各排可以包括首排、尾排和/或其它排。在首排中的刀具中的一个或更多个设计参数的值可以与沿钻孔器块在尾排中的刀具中的一个或更多个参数的设计条件不同。

[0009] 例如，首排可以包括第一刀具，该第一刀具沿一轮廓位置布置，该轮廓位置至少部分地与第二刀具(该第二刀具包括在同一块的尾排中)的轮廓位置相重叠。在另一些情况下，特定排的第一刀具可以与在不同块上的首或尾排中的另一个刀具部分地重叠。另外，在特定排上的第一刀具可以具有与在不同排(该不同排可以位于相同或不同块中)上的第二刀具的全体重叠或包纳度。第一刀具的尺寸、直径和/或形状中的一个或更多个可以与第二刀具的不同。相对于第二刀具的第一刀具的更大尺寸可以指从钻孔器块的外表面的更大延伸度、横截面面积或菱形面积或体积中的一个或更多个。相对于第二刀具的第一刀具的不同形状可以包括几何横截面形状的差别。更大直径可以指沿主轴线的直径。这些刀具可以具有不同的几何横截面形状，如圆形、椭圆形、卵形刀具和/或其它几何形状。第一刀具和第二刀具可以具有共同几何横截面形状，但可以具有不同几何参数。例如，第一刀具和第二刀具可以具有不同半径、在对称轴线中的不同定向、不同数量的对称轴线、不同焦点、不同焦距、不同偏心率和/或彼此不同的其它几何参数。相对于第二刀具的第一刀具的不同形状可以包括相对于侧部的刀具的正面的不同角度。在这样的第一和第二刀具描述中的刀具之一的后倾角和/或横向前角可以是不同的。第一或第二刀具可以具有共同或不同的径向位置，所述第一或第二刀具如以上描述的那样，并且具有不同尺寸、直径、几何形状、后倾角和/或其它参数。

[0010] 第一刀具和第二刀具(和/或在首排、尾排和/或其它排中的其它重叠刀具)的尺寸、形状、直径和/或其它参数的差别，沿钻孔器块的轮廓的同一截面可以具有不同特性或性质。例如，第一刀具和第二刀具可以具有不同的磨蚀能力以及冲击能力。早先述及的设计参数将建立不同水平的效率和/或侵蚀性，由此导致不同的功能特性。

[0011] 在钻孔器块上设置的多个刀具可以包括井孔刀具打开组、井孔刀具保持组和/或其它刀具组。钻孔器块和刀具打开组可以形成为使得刀具打开组与周围岩层的接合将原始井孔的直径打开到所需的井孔直径，该原始井孔由钻头钻削，该钻头位于BHA的端部处。井孔刀具保持组可以设置在钻孔器块的不同位置处，并且沿纵向远离刀具打开组。井孔刀具保持组的切削刀片(当钻孔器充分打开时)与最终井孔尺寸(期望钻孔器打开到该最终井孔尺寸)共享共同径向位置。井孔打开和刀具保持组(在钻孔器块的各排上展开)可以形成为使得刀具保持组与周围岩层的接合将井孔的直径保持。在刀具打开组中的刀具的尺寸、直径和/或形状(和/或其它参数)中的一个或更多个可以构造成使得刀具打开组比刀具保持组更耐受磨损。这种所述构造在某些情况下，基于被钻削的岩层的可钻削特性(在冲击和/或磨蚀方面)，可以颠倒。

[0012] 这里公开的系统和/或方法的这些和其它目的、特征、及特性、以及操作方法和相关结构元素的功能和零件的组合和制造经济性，在参照附图而考虑如下描述和所附权利要求书时将更为显明，这些附图的全部形成本说明书的一部分，其中，相应的附图标记在各个图中指示相应的部分。然而，要特别理解的是，附图仅用于说明和描述的目的，并非作为本发明的界限的定义。在说明书中和在权利要求书中使用的单数形式“一”及“该”包括多个提及物，除非上下文清楚地指示相反。

附图说明

[0013] 图1示出一种井底组件，该井底组件构造成用以挖掘井孔截面。

[0014] 图2示出一种钻孔器的块和刀具。

[0015] 图3示出一种钻孔器的块和刀具。

[0016] 图4示出用以设计和/或组装不同钻孔器类型的方法。

[0017] 图5示出用以设计和/或组装不同钻孔器类型的方法。

具体实施方式

[0018] 图1示出一种井底组件10，该井底组件10构造成用以挖掘井孔截面12。井孔截面12从套管14向井底布置，该套管14具有第一直径。井孔在一些实施方式中是用于石油化学材料(例如，流体、和/或其它材料)的抽取，该井孔包括井孔截面12和套管14。井底组件10构造成用以挖掘岩层以形成井孔截面12。井底组件10连接到地面上，并且在井孔截面12中由钻杆16转动。井底组件10构造成用以增强传统井底组件的效率、有效性、弹性、强度和/或其它方面。井底组件10可以包括钻头18、钻孔器20和/或其它元件。

[0019] 钻头18布置在钻杆16的远侧(或“底部”)端部处。钻头18构造成，随着钻杆16转动钻头18，钻头18刮削、剪切、压碎和/或切削岩石，以使井孔变深。钻头18可以是多晶金刚石压实(PDC)钻头，该多晶金刚石压实(PDC)钻头具有一个或更多个PDC刀具。在另一些情况下，钻头18可以是牙轮钻头、刮刀钻头、天然金刚石或浸渍钻头和/或其它钻头。钻头18的直径比套管直径小，并因而在套管14已经固化和粘结到位之后，便于钻头18穿过套管14插入到井孔截面12中。

[0020] 钻孔器20构造成用以扩大由钻头18最初形成的井孔。钻孔器20包括本体22和一个或更多个块24。本体22和块24(当在缩回位置中时)具有比套管14的内径小的直径。块24构造成能够沿轴向缩回到本体22中和/或从本体22伸出。在块24缩回在本体22内的情况下，可将钻孔器20穿过套管14降低到井孔截面12中，而不撞击套管14。一旦钻孔器20已经越过套管14，块24就从本体22伸出。这便于由钻孔器20按比套管14的第一直径大的直径对井孔截面12进行挖掘。在一般意义上，由块24钻出的最终井孔尺寸始终比由钻头18钻出的井孔尺寸大。

[0021] 各个块24带有刀具26。刀具26是在块24的外表面上设置的切削元件，这些切削元件构造成用以挖掘岩石，并且扩大由钻头18原始钻出的井孔。这样的挖掘可以包括刮削、剪切、压碎、切削和/或其它挖掘。刀具26的各种设计参数中的一个或更多个构造成用以在岩石除去过程期间控制钻孔器20的操作。这些参数可以包括尺寸、直径、形状、组成和/或其它参数中的一个或更多个。刀具26的尺寸可以包括从块24延伸的刀具26的表面面积、从块24延伸的刀具26的体积、从块24延伸的刀具26的高度、刀具26的切削刃的长度和/或其它尺寸中的一个或更多个。在块24中的刀具26的定向或形状可以指几何横截面形状、几何形状的几何参数、相对于侧部的正面的角度、刀具26的后倾角和/或形状的其它变化。

[0022] 通过改变刀具26的尺寸、直径、形状、组成和/或其它设计参数中的一个或更多个，可以控制钻孔器20在挖掘岩石中的操作。可以通过刀具26的设计而加以控制的钻孔器20的操作的两个方面，是效率和侵蚀性。作为斜率测量的侵蚀性是指，当转速保持固定时作为重力变化的结果对于扭矩的影响。本文使用的“重力”是指在钻头或钻孔器上的重力或在钻削作用期间由井底组件10施加到钻头或钻孔器上的力。切削工具(例如，钻头18和/或钻孔器20)的侵蚀性越大，对于一定重力的增大而言，扭矩将增大得越多。类似地，对于更大侵蚀性工具而言，重力的减小将引起扭矩的较大减小。切削工具的效率，指的是由切削工具在给定转速和重力下产生的扭矩。这样，在一些给定操作参数(例如，转速和重力)的组的情况下，可以通过比较由两种切削工具产生的扭矩，而比较两种切削工具的相对效率。

[0023] 图2和3示出一种块24，多个刀具26已经布置在该块24上。如可在图2和3中看到的那样，刀具26可以按多排刀具布置，所述多排刀具沿块24纵向地布置。各排关于它们如何接触和/或破坏岩层，可以具有或者可以不具有类似暴露。例如，在一些实施方式中，块24的朝向下向井孔端部(down hole end)布置的刀具26可以具有比在块24的朝向上向井孔端部(up hole end)布置的同一排中的刀具26更高的暴露程度(例如，其被布置为用以接触较高的岩层)。给定排可以形成或者可以不形成直线，该直线通过在给定排中的刀具26的形心。

[0024] 刀具26可以包括多组刀具26。各组可以包括一个或更多个打开组(例如，第一打开组28、第二打开组32和/或其它打开组)、保持组30、后铰孔组33和/或其它组的刀具26。外表面34(刀具26布置在该外表面34上)对于不同组的刀具26可以具有不同形状。

[0025] 带有打开组28和/或32的外表面34可以构造成用以增大由井底组件形成的井孔的直径。这样，对于第一打开组28，外表面34的坡度可以这样形成，从而在外表面34的下向井孔端部处，外表面34比承载第一打开组28的刀具26的外表面34的其余部分靠近钻孔器承载块24的纵向轴线。随着钻孔器向下运动到井孔中，这将使由井底组件形成的井孔的直径由第一打开组28的刀具26扩大。

[0026] 承载第二打开组32的刀具26的外表面34可以具有与承载第一打开组28的外表面34的部分相似的坡度。然而，承载第二打开组32的刀具26的外表面34的坡度可以稍小于承载第一打开组28的刀具26的外表面34的部分。这可以在承载第一打开组28的刀具26的外表面34的部分与承载保持组30的刀具26的外表面34的部分之间提供相对于钻孔器的纵向轴线的外表面34的坡度的过渡。

[0027] 在保持组30处，外表面34可以与纵向轴线平行。依靠外表面34的这种成形，在设置在外表面34上的向上井孔组30中的刀具26的至少一部分可以布置得离纵向轴线最远。在保持组30中的这些刀具26可以离纵向轴线最远地延伸到岩石中。这样，在保持组30中包括的刀具26可以起作用，以随着钻孔器运动到井孔中较深，保持由在打开组26和/或28中的刀具26实现的井孔的加粗。

[0028] 从保持组30沿井孔向上提供后铰孔组33的刀具32。后铰孔组33可以构造成便于由钻孔器沿井孔向上后退的运动。这样，钻孔器的外表面34的坡度可以这样形成，从而，设置在后铰孔组32中的刀具的外表面34的离保持组30的刀具26最远的部分，比设置在后铰孔组32中的与保持组30相邻的刀具的外表面的部分，更为靠近钻孔器的纵向轴线。

[0029] 传统钻孔器典型地已经在如下假定下设计：失效最可能在保持组30的刀具26中。传统知识认为：这些刀具26最可能失效，因为由于它们离钻孔器的中心轴线的更大径向距离，它们设置成离钻孔器的径向轴线最远，并且完成最多工作。这样，在传统钻孔器中，由于增大金刚石密度、和控制磨损或使磨损最小化的希望，在保持组30中的刀具26的数目更大。
而另一方面，本公开认为：在一些实施方式中，钻孔器块24可以设计成能够通过在打开组28和/或32的一个或两个中的刀具26而减少失效。这可以包括，将在打开组28和/或32的一个或两个中的刀具26设计成更耐磨损和/或冲击损坏。相对于在保持组30中的刀具，在打开组
28和/或32的一个或两个中的刀具26可以设有用以增强磨损和冲击耐受性的尺寸、直径、形状(例如，后导轨、和/或其它形状参数)、组成和/或其它特征。这是因为，本公开认识到，在打开井孔的直径时涉及的刀具26(例如，在打开组28和/或32中的刀具26)在一些操作条件下会更易于失效。

[0030] 返回图1，尽管改变刀具26的尺寸、直径、形状、组成和/或其它设计参数可以提供对于钻孔器20的侵蚀性和/或效率的某种控制水平，但改变这些参数还可能影响力平衡、钻头到对于钻孔器的重力分布和/或钻孔器20的其它操作特性。具体地说，关于所考虑的特定重力分布，可以确定在钻孔器20的块24上的刀具26的设计。重力分布可以包括作为整体的钻孔器20的重力分布、各个块24的重力分布和/或其它重力分布的一种或更多种。钻孔器20和/或块24的重力分布可能影响钻孔器20可以与哪些钻头18一起采用，因为这种分布影响动态性能、振动、及在两种切削工具上的冲击载荷，这两种切削工具是钻头和钻孔器。

[0031] 如这里已经描述的那样，可以设计刀具26的各种刀具的尺寸、直径、形状、组成和/或其它参数中的一个或更多个，以增强耐用性，并且/或者控制钻孔器20的效率和/或侵蚀性，该耐用性是具体刀具26和/或刀具26的组的冲击和磨蚀耐受性。这些参数还可以基于地层而调整，在这些地层中，钻孔器20和钻头18将在钻削操作期间在特定时间钻削。例如，在某些类型的岩层中，增强的抗冲击能力可以提供更好的结果。在其它类型的岩层中，增强的抗磨蚀能力可以提供更好的结果。如果刀具26的布局的设计不与它正被采用的岩层(一个或更多个)相匹配，则可能牺牲钻孔器20的侵蚀性、效率和/或耐磨性，因而导致振动、冲击损坏和加速磨损、由BHA钻进的长度短、ROP低、等等，这些都导致井下工具失效、非计划的往返以及操作成本高。

[0032] 为了增强在块24上的刀具26的布局的设计的可定制性，刀具26可以这样布置在块24上，从而沿钻孔器20的轮廓的个别部分的刀具26的参数是不同的。本文使用的钻孔器20的“轮廓”可以包括钻孔器20的个别纵向截面。沿钻孔器20的轮廓的一部分的刀具26可能包括在同一纵向截面内的刀具26，这些刀具26当钻孔器20在操作期间转动时，接触井孔的同一环形截面。使在轮廓的同一截面上的各个刀具设有不同参数可以增强钻孔器20的耐磨性、切削能力或性能和/或其它操作方面，同时保持适当重力分布。

[0033] 作为例示，图4描绘一种钻孔器块的轮廓。在图4中所示的图形中，描绘出各个刀位40。刀位40可以与一个或更多个刀具相对应，所述一个或更多个刀具布置在沿钻孔器块的给定纵向位置处。这样，单个刀位40可以代表多个刀具，这些刀具布置在沿钻孔器块的轮廓的相同位置处(例如，在钻孔器块上在同一纵向位置处偏移)，沿钻孔器块轮廓的不同段具有相同尺寸，如先前定义和述及的那样。

[0034] 如可在图4中看到的那样，在下向井孔端部42处，钻孔器块的井孔打开截面，轮廓包括一组嵌套刀位40a，这组嵌套刀位40a被嵌套在一组较大刀位40b内部。如先前述及的那样，刀位40a和40b将在相同或不同钻孔器块上的不同首和/或尾排上。这可以意味着，在钻孔器块上在与刀位40a和40b相对应的轮廓部分处布置的平均刀具直径的横截面，可以大于在钻孔器的轮廓的不同区域上布置的刀具的横截面。在另一些情况下，刀位40a和40b当在不同排上展开的时候，可以在规定区域中具有相同直径，具有完全圆周重叠，借此在这个特定区域中的平均刀具直径保持得比在下个区域中的平均直径大。同样，在下个区域中的平均直径也如此。通过这样一种展开，在区域28中的平均刀具直径可以比区域32和30的平均刀具直径大。在所有的情况下，在钻孔器上的一个区域或刀位，如由本发明要求和基于具体钻削项目或用途那样，将始终具有至少一个区域或刀位，在该处，平均刀具直径大于沿钻孔器轮廓的其它区域或刀位的那些平均刀具直径。在图4中所示的设计中，与刀位40a和40b相对应的轮廓部分可以与刀具打开组相对应。在刀具打开组中的刀具可以包括在钻孔器块的前边缘上(例如，在首排刀具中)的一组刀具，这组刀具具有更大横截面(与更大刀位40b相对应)。在块的这个截面中的一些刀具(这些刀具尾随在前边缘或其附近的刀具(例如，在尾随首排刀具的一个或更多个排中))可以具有较小横截面(与嵌套刀位40c相对应)。这可以增强钻孔器块的轮廓的这个截面对于磨损的耐受性，因为与更大刀位40b相对应的更大刀具在使用期间经受最大量的力。以这种方式沿轮廓的公共截面的不同直径刀具的嵌套将会便于对钻孔器的耐磨性、侵蚀性、效率、磨蚀性、耐冲击性和/或其它操作特性的控制，同时保持沿钻孔器和/或钻孔器块的适当重力分布。这种类型布局的一个例子可以在例如钻孔器块24的第一打开组28看到，该钻孔器块24在图2和3中示出。

[0035] 图5描绘一种钻孔器块的轮廓。在图5中所示的刀具布局中，不同直径的刀位40沿轮廓重叠。这可以与这样一种刀具布局相对应，在这种刀具布局中，不同直径的刀具在不同刀位中交错，其中，在不同刀位(这些不同刀位已经跨过多排刀具纵向展开)中的刀具的平均直径沿钻孔器的轮廓是不同的。这样一种布局可以保证沿纵向沿轮廓的覆盖，同时便于对一些刀具的包括，这些刀具具有不同形状、直径、尺寸和/或其它参数，这些不同形状、直径、尺寸和/或其它参数修整成能够将不同特性提供给钻孔器。例如，各个刀具中的一些刀具可以设计成具有能够改进耐用性特性(具体地说，增强的耐磨蚀性质)的尺寸、直径、形状、设计参数及材料特性，而各个刀具中的另一些刀具可以设计成具有能够改进耐冲击性的尺寸、直径、形状、设计参数及材料特性。沿轮廓具有不同参数的刀具的交错，在实现适当重力分布的同时，通过保证改进的耐用性特性，而保证在硬质和/或磨蚀性岩层中的改进性能。

[0036] 尽管为了说明目的，基于当前认为是最实际和优选的实施，已经详细描述了本公开的系统(一种或更多种)和/或方法(一种或更多种)，但要理解，这样的细节仅仅用于该目的，本公开并非局限于公开的实施方式，而是相反，应当覆盖那些落入在所附权利要求书的精神和范围内的修改和等效布置。例如，应理解的是，本公开预期到，只要在可行程度之内，任一实施方式的一个或更多个特征可以与任一其它实施方式的一个或更多个特征相结合。