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用于挤压粉末形成钻地工具的方法和系统

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CN101573197A
CN101573197A CN 200780048351 CN200780048351A CN101573197A CN 101573197 A CN101573197 A CN 101573197A CN 200780048351 CN200780048351 CN 200780048351 CN 200780048351 A CN200780048351 A CN 200780048351A CN 101573197 A CN101573197 A CN 101573197A
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CN
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powder
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mixture
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CN 200780048351
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English (en)
Inventor
R·H·史密斯
J·H·史蒂文斯
Original Assignee
贝克休斯公司
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/54Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits

Abstract

用于形成钻地钻头或其它工具的钻头体的方法,包括:研磨多个硬质颗粒和多个包括基材的颗粒以形成包括粉末颗粒的研磨产物,将所述颗粒分离成多个粒度级。所述粒度级中的部分颗粒可以组合以形成粉末混合物,所述粉末混合物可以受压以形成钻头体生坯。另一方法包括:混合多个硬质颗粒和多个包括基材的颗粒以形成粉末混合物;以及以具有振荡幅值的压力挤压所述粉末混合物以形成钻头体生坯。在再一方法中,粉末混合物可以在可变形的容器内受压以形成钻头体生坯,以及在所述粉末混合物受压时使得液体能够从所述容器排出。

Description

用于挤压粉末形成钻地工具的方法和系统 优先权要求 本申请要求2006年12月27日申请的美国专利申请第11/646,225 号的优先权。

技术领域

本发明的实施例涉及用于形成钻地工具钻头体的方法以及使用此种方法形成的钻地工具,其中所述钻头体包括颗粒基复合材料。背景技术旋转式钻头广泛用在在地层中钻孔或井。 一种类型的旋转式钻头是固定牙轮式钻头(经常称为"刮刀钻头"),其通常包含固定至钻头体的面区域的切削元件。旋转式钻头的钻头体可以钢制成。替代地, 钻头体可以颗粒基复合材料形成。在图1中示出传统钻地旋转式钻头 10,其包含包括颗粒基复合材料的钻头体12。钻头体12固定至具有美国石油协会(API)螺紋连接部28的钢杆12,用于将钻头体12附接至钻杆(未示出)。钻头体12包含冠部14和钢坯件16。钢坯件16 部分地嵌在冠部14内。冠部14包含诸如例如嵌在铜合金基材中的碳化鴒。钻头体12通过螺紋连接部22和沿着钻头体12和钢杆20之间的分界面在外表面上绕着钻头10延伸的焊接部的方式固定至钢杆20。钻头体12可以进一步包含由排屑槽分隔的翼或刃30。在钻头体 12的端面18和纵向孔40之间延伸的内部流体通道(未示出),纵向孔40延伸穿过钢杆20且部分地穿过钻头体12。喷嘴嵌件(未示出) 也可以在所迷内部流体通道内设置在钻头体12的端面18处。多个切削元件34附接至钻头体12的端面18。通常,固定牙轮式钻头或者为盘形,或者为圆柱形。包括硬的超耐磨材料(诸如多晶金

刚石的互相约束颗粒)的切削表面35可以设置在各切削元件34的基本上为圆形的端面上。此种切削元件34通常称为"多晶金刚石复合片,, (PDC)切削元件34。 PDC切削元件34可以沿着在钻头体12的端面 18中形成的凹部36内的刃30设置,以及可以由支持部38从后面支撑,所述支持部38可以与钻头体12的冠部14整体成形。通常,切削元件34与钻头体12分离地制造并固定在钻头体的外表面中形成的凹部36内。诸如粘合剂的结合材料,更典型地硬钎焊合金可以用于将切削元件34固定至钻头体12。在钻井操作中,钻头10固定至钻杆的端部,钻杆包括圆筒状的管子和端对端联接在钻头10和表面处的其它钻井设备之间的设备部。钻头10定位在井孔的底部,使得切削元件34临近待钻井的地层。诸如旋转台或顶部驱动装置的设备可以用来旋转钻杆以及钻井内的钻头 10。替代地,钻头10的杆20可以直接联接至钻井马达的驱动轴,然后,所述驱动轴可以用于旋转钻头10。随着钻头10旋转,钻头上的重量或其它轴向力被施加,钻井流体通过纵向孔40以及内部流体通道 (未示出)被泵送至钻头体12的面18。钻头10的旋转使得切削元件 34刮削并剪切下部地层的表面。地层切削物与钻井流体混合并悬浮在其中,经过排屑槽32以及井孔和钻杆之间的环形空间流至地层的表面。常规地,包含颗粒基复合材料的钻头体,诸如前述的钻头体12, 已经使用所谓的"渗透,,工艺在石墨模具中制造。石墨模具的腔通常由多轴机床加工。然后,以手持工具将细小结构特征加至石墨模具的腔。 可以将可能在有机结合剂中包括无机颗粒的附加粘土施加至模具腔内的模具表面,以及使所述粘土成形以获得模具的所需最终构造。如果需要,执行元件或替换元件(其可以包括陶资材料、石墨或涂覆有树脂的经压实的砂子)可以定位在模具内,用于限定所述内部通道、切削元件凹部36、排屑槽32以及钻头体12的其它结构特征。在模腔已经被限定且替换元件根据需要定位在模具内之后,可以在模腔内形成钻头体。石墨模具的腔被填充以硬质颗粒状的碳化物材料(诸如碳化钨、碳化钛、碳化钽等)。然后待加工的钢坯件16可以适当的位置和方向定位在模具内。钢坯件16可以至少部分浸没在模具内的颗粒状碳化物材料内。然后,模具可以被振动或者颗粒被压紧,以减小颗粒状碳化物材料的相邻颗粒之间的空间的体积。可以使基材(通常称为"结合剂"材料)诸如铜基合金熔化或允许其渗入模腔内的颗粒状碳化物材料。允许模具和钻头体12冷却以使得基材固化。在钻头体12冷却和基材固化时,钢坯件16结合至形成冠部14的颗粒基复合材料。 一旦钻头体 12已经冷却,钻头体12从模具移除,并且替换元件从钻头体12移除。 通常需要破坏石墨模具以移除钻头体12。在钻头体12已经从模具移除后,PDC切削元件34可以结合至钻头体12的端面18,例如通过铜焊、机械附接或粘合附接。钻头体12 还可以固定至钢杆20。由于用于形成冠部14的颗粒基复合材料相对较硬且不容易被机加工,所以钢坯件16可以用于将钻头体12固定至杆20。可以在钢坯件16的暴露表面上机加工出螺紋,以在钻头体12 和钢杆20之间提供螺紋连接22。钢杆20可以旋至钻头体12上,然后沿着钻头体12和钢杆20之间的分界面提供焊接24。发明内容在一些实施例中,本发明包含可以用于形成诸如例如旋转式钻头、 钻心、双心钻头、偏心钻头、所谓的"扩眼钻头"以及钻井和其它向下钻进装置的其它钻地工具的钻头体的方法。例如,根据本发明教示的方法包括:研磨多个硬质颗粒和多个包括基材的颗粒以形成研磨产物。 所述研磨产物可以包括粉末颗粒,所述粉末颗粒可以分离成多个粒度级。所述多个粒度级中的至少两个粒度级的至少一部分可以组合以形成粉末混合物,并且所述粉末混合物可以受压以形成钻头体生坯,然后所述钻头体生坯可以至少部分地被烧结。作为另一个示例,根据本发明的教示的另一方法可以包括:混合多个硬质颗粒和多个包括基材的颗粒以形成粉末混合物;以及以具有振荡幅值的压力挤压所述粉末

混合物以形成钻头体生坯。作为再一个示例,根据本发明的教示的另一方法可以包括:将粉末混合物压在可变形的容器内以形成钻头体生坯,以及在所述粉末混合物受压时使得液体能够从所述容器排出。在另一实施例中,本发明包括可以用于形成此种钻头和其它工具的钻头体的系统。所述系统包括设置在压力腔内的可变形容器,所述可变形容器可以构造成在其内容纳粉末混合物。所述系统进一步包括至少一个管道,在所述可变形容器的内部和所述压力腔的外部之间提供流体连通。在另一些实施例中,本发明包含使用此种方法和系统形成的钻头和其它工具(诸如上述的设备)。附图说明尽管说明书以权利要求书为总结,且权利要求书特别地指出并清楚地限定本发明,但是本发明的优点可以通过结合附图阅读下面的说明而更加容易地确定。在所述附图中:图l是具有包括颗粒基合成材料的钻头体的传统钻地旋转式钻头的局部剖侧^L图;图2是可以使用本发明的实施方式所教示的方法来制造的旋转式钻头的钻头体的局部剖侧视图;图3A是剖视图,示出将基本上均衡的压力施加至压力器亚或容器中的粉末混合物以由所述粉末混合物形成生坯体;图3B是图3A中示出的生坯体在从压力容器中取出后的剖视图;图3C是通过对图3B中示出的生坯体进行加工所形成的另一生坯体的剖视图;图3D是可以通过对图3C中示出的生坯体进行局部烧结而形成的褐色坯体的剖视图;图3E是可以通过对图3D中示出的褐色坯体进行加工而形成的另一褐色坯体的剖视图;图3F是图3E中示出的褐色坯体的剖视图,示出定位在切削元件8

凹部中的、根据本发明教示的置换构件;图3G是可以通过将图3F中示出的褐色坯体烧结至所需最终密度而形成的钻头体的剖视侧视图,且示出切削元件凹部中的置换构件;图3H是图3G中示出的钻头体在将替换元件从切削元件凹部移除后的剖视侧视图;图4的图表示出了施加至粉末混合物的振动的峰值加速度与得到的粉末混合物最终密度之间的潜在关系的示例;图5A-5C的图表示出在以粉末混合物形成钻地旋转式钻头的钻头体时可以将压力施加至粉末混合物的方法的示例;图6是可以通过将切削元件固定在图3H所示钻头体的切削元件凹部中、以及通过将所述钻头体固定至钻头接头部分以附接至钻柱而形成的钻地旋转式钻头的局部剖侧视图。具体实施方式文中的图示并不意味是任何特定材料、装置、系统或方法的具体图示,而仅仅是用于描述本发明。另外,附图之间共同的要素可以采用相同的数字标号。文中所使用的术语"生"意指未烧结。文中所使用的术语"钻头体生坯"意指未烧结结构,其包括由粘合材料保持在一起的多个离散颗粒,所述结构的尺寸和形状允许通过包括但不限于机加工和致密化的后续制造过程而以所述结构形成适用于钻地钻头中的钻头体。文中所使用的术语"褐色"意指部分烧结。文中所述使用的术语"褐色钻头体,,意指部分烧结的结构——其包括多个颗粒,其中至少部分颗粒已经部分烧结在一起以提供临近颗粒之间的至少部分结合,所述结构的尺寸和形状允许通过包括但不限于机加工和进一步致密化的后续制造过程而以所述结构形成适用于钻地钻头中的钻头体。褐色钻头体例如可以通过对钻头体生坯进行部分烧结而形成。

文中所使用的术语"烧结"意指颗粒成分的致密化——涉及去除最初颗粒之间的至少一部分孔隙(伴随着收缩),并且还涉及临近颗粒之间的合并和结合。文中所使用的术语"[金属】基合金"(其中[金属l是任何金属)除了指金属合金之外还包括商业意义上的纯[金属】,其中合金中的【金属】 的重量百分比大于合金中任何其它成分的重量百分比。文中所使用的术语"材料组分"意指材料的化学组分和微结构。换句话说,具有相同化学组分但微结构不同的材料看作是具有不同的材料组分。文中所使用的术语"碳化鴒"意指含有鴒和碳的化学化合物(例如,WC、 W2C、以及WC和W2C的组合)的任何材料组分。碳化鴒包括例如铸造碳化鵠、烧结碳化鵠、以及微晶碳化鵠。随着浅深度含碳氢化合物地层持续减少,待钻的钻井深度持续增加。这些不断增加的钻井深度使得传统钻头在性能和耐久性上达到器极限。经常需要数个钻头来钻一个钻井,而更换钻杆上的钻头不论是是成本高昂的。 '、当前在开发新的颗粒基(particle -matrix )复合材料以改善钻地旋转式钻头的性能和耐久性。此外,包括这些新的颗粒基复合材料中的至少一些的钻头体可以前述渗透工艺之外的其它方法来形成。作为示例而非限制,包括新的颗粒基复合材料的钻头体可以采用粉末压制和烧结技术来形成。此种技术的例子在于2005年11月10日申请的待决美国专利申请第11/271,153号和也于2005年11月10日申请的待决美国专利申请第11/272,439号中公开。可以使用粉末压制和烧结技术形成的钻头体50的一个示例实施例在图2中示出,如图中所示,钻头体50类似于先前参照图l描述的钻头体12,并且可以包括由排屑槽32分隔的翼或刃30、纵向孔40、 以及多个切削元件34 (诸如,例如PDC切削元件)——其可以固定在钻头体12的钻头端面52上的切削元件凹部中。PDC切削元件34

可以由支持部38从后面支撑,支持部38可以与钻头体50成一个整体。 钻头体50可以不包括诸如图1中所示钻头体12的钢坯件16之类的钢坯件。在一些实施方式中,钻头体50可以主要或基本上由颗粒基复合材料54组成。尽管在图2中没有示出,但是钻头体50还可以包含在钻头体50的钻头端面52和纵向孔40之间延伸的内部流体通道。还可以在钻头体50的钻头端面52处在此种内部流体通道中设置喷嘴嵌件 (未示出)。如前所述,钻头体50可以使用粉末压制和烧结技术形成。下面简要描述此种技术的一 个非限制性示例。参见图3A,示出一个可以挤压粉末混合物的系统。该系统包括压力腔70和可设置在压力腔70中的可变形容器62。该系统进一步包括一个或多个管道75,所述管道75提供的可变形容器62的内部和压力腔70的外部之间的流体连通,这一点在下文详细描述。粉末混合物60可以在可变形容器62中被基本上均勻的压力挤压。 粉末混合物60可以包括多个硬质颗粒以及多个包含基材的颗粒。作为示例而非限制,所述多个硬质颗粒可以包括诸如金刚石、碳化硼、氮化硼、氮化铝以及W、 Ti、 Mo、 Nb、 V、 Hf、 Zr、 Si、 Ta和Cr的碳化物或硼化物。类似地,基材可以包括钴基合金、铁基合金、镍基合金、钴镍基合金、铁镍基合金、铁钴基合金、铝基合金、铜基合金、 镁基合金或钛基合金。可选地,粉末混合物60可以进一步包括在挤压粉末混合物时通常使用的添加剂,诸如,例如用于对被压的粉末组分提供结构强度的结合剂;用于使结合剂更加柔顺的增塑剂;以及用于降低颗粒间摩擦及在挤压期间提供润滑的润滑剂或压制辅辅助剂。在采用本发明教示的一些方法中,粉末混合物60可以包含选定的多种颗粒尺寸分布。通过使用选定的多种颗粒尺寸分布,可以控制在后续烧结过程中出现的收缩量。例如,通过使用选定的多种颗粒尺寸分布,可以选择性地降低或增加在后续烧结过程中出现的收缩量。此外,通过使用选定的多种颗粒尺寸分布,可以改善在后续烧结过程中出现的收缩一致性与均匀性。换句话说,通过在粉末混合物60中提供选定的多种颗粒尺寸分布,可以减小在后续烧结过程中出现的钻头体的非均匀性扭曲。由于在烧结期间的收缩至少部分地依据由粉末混合物60形成的生组分中的内部孔隙率(颗粒之间的间隙空间)而变化,从而可以选择多种颗粒尺寸分布来在粉末混合物60中提供减小的或最小量的颗粒间隙空间。例如,可以选择具有第一平均颗粒尺寸(例如,直径) 的第一粒度级。可以选择具有第二平均颗粒尺寸——其是第一平均颗粒尺寸的几分之一——的第二粒度级。根据需要或期望,可以重复上面的过程,以在粉末混合物60中提供任何数量的选定的粒度级以降低或最小化粉末混合物60中的初始孔隙率(或间隙空间的体积)。在一些实施例中,第一平均颗粒尺寸与第二平均颗粒尺寸的比(或任何其它最接近的粒度级之间的比)可以在大约5至大约20之间。作为示例而非限制,可以通过提供多个硬质颗粒以及多个包括基材的颗粒而制备粉末混合物60。所述多个硬质颗粒以及多个包括基材的颗粒可以经过碾磨过程,诸如经过例如球磨研磨过程或棒磨过程。 此种过程例如可以使用球、棒或超微碾磨机而进行。在本文中,术语"碾磨"在用于与"碾磨多个颗粒"相关的描述时,其不同于传统的碾磨机操作,其意指其中颗粒及任何可选添加物混合在一起而获得基本上均匀的混合物的过程。作为非限制的示例,所述多个硬质颗粒以及多个包括基材的颗粒可以混合在一起并且悬浮在液体中以形成浆料,该浆料可以在大致圆柱形的碾磨容器中提供。在一些方法中,研磨介质还可以与所述浆料一起提供在碾磨容器中。研磨介质可以包括离散的球、 小丸、棒等,包括相对硬的材料并且在尺寸上显著地比待碾磨的颗粒 (即所述硬质颗粒以及包括基材的颗粒)大。在一些方法中,研磨介质和/或碾磨容器可以与硬质颗粒和/或基材的材料相同或基本上类似的材料制成,这可以降低对所制备的粉末混合物60的玷污。然后,碾磨容器可以旋转以使得浆料及可选的研磨介质在碾磨容器内一起被碾轧或研磨。碾磨过程可以使得所述多个硬质颗粒以及多12

个包括基材的颗粒的颗粒尺寸改变。碾磨过程还可以使得硬质颗粒至少部分地被涂覆上相对较软的基材层。在碾磨后,可以将浆料从碾磨容器去除并将之与研磨介质分离。 然后浆料中的固体颗粒可以从液体分离。例如,浆料中的液体成分可以被蒸发,或者固体颗粒可以从浆料中过滤出来。在从浆料中去除固体颗粒后,固体颗粒可以经受颗粒分离过程, 该过程被设计用来将固体颗粒分成对应不同颗粒尺寸范围的不同部分。作为示例而非限制,可以通过使颗粒经受筛选过程而将固体颗粒分成相应的粒度级,其中,可以使得固体颗粒依序通过一系列的筛网。 各筛网可以包括尺寸基本上一致的开口 ,且各筛网中的筛网开口的平均尺寸可以在流经这一系列筛网的流动方向上减小。换句话说,这一系列篩网中的第一筛网可以具有这一系列筛网中最大的平均开口尺寸,并且这一系列筛网中的最后一个筛网可以具有这一系列筛网中最小的平均开口尺寸。当使固体颗粒经过这一系列筛网时,各颗粒被捕获在平均开口尺寸小到不允许相应颗粒经过相应筛网的篩网上。结果, 在筛选过程之后,在各筛网上可以收获一定量的颗粒,所述颗粒对应于特定的粒度级。在采用本发明教示的其它方法中,可以使用不同于筛选方法的方法将所述颗粒分离成多种粒度级,例如使用空气分级方法和淘选方法。作为一 个特定的非限制示例,固体颗粒可以被分离成提供四个分开的粒度级。第一粒度级可以具有第一平均颗粒尺寸,第二粒度级可以具有大致为第一平均颗粒尺寸的七分之一的第二平均颗粒尺寸,第三粒度级可以具有大致为第二平均颗粒尺寸的七分之一的第三平均颗粒尺寸,第四粒度级可以具有大致为第三平均颗粒尺寸的七分之一的第四平均颗粒尺寸。例如,第一平均颗粒尺寸(例如,平均直径)可以是大约500微米(500nm),第二平均颗粒尺寸可以是大约70微米 (70nm),第三平均颗粒尺寸可以是大约10微米(lOjim),第四平均颗粒尺寸可以是大约1微米(ljim)。然后四个粒度级各自的至少一部分可以组合以提供颗粒混合物60。例如,第一粒度级可以包括粉末混合物60的大约百分之六十(60% ,重量百分比),第二粒度级可以包括粉末混合物60的大约百分之二十五(25%,重量百分比),第三粒度级可以包括粉末混合物60的大约百分之十(10%,重量百分比),第四粒度级可以包括粉末混合物60的大约百分之五(5%,重量百分比)。在其它的实施例中,粉末混合物60可以包括其它的重量百分比分布。继续参考图3A,容器62可以包含流体密封的可变形构件64。例如,流体密封的可变形构件64可以是包括可变形聚合物材料的基本上为圆柱形的袋。容器62可以进一步包括基本上为刚性的密封板66。 可变形容器64例如可以由诸如橡胶、氯丁橡胶、硅树脂或聚氨酯的弹性体形成。可变形容器64可以被填充以粉末混合物60。在可变形容器64被填充以粉末混合物60之后,粉末混合物60 可以被振动以提供粉末混合物60在可变形容器64内的均勻分布。振动可以包括如下特征:例如振动的幅值以及峰值加速度。作为示例而非限制,粉末混合物60可以经受幅值在大约0.25毫米和2.50毫米之间、峰值加速度在大约二分之一重力加速度和大约五倍重力加速度之间的振动。对于任何颗粒粉末混合物60,可以在使粉末承受特定振动幅值、各种峰值加速度的振动之后,测量得到的或最终的粉末密度。 所获得的结果数据可以用于提供类似于图4的图表。如图4中所示, 对于特定的粉末混合物60,可以有最优峰值加速度100,以及导致最大的或增加的最终粉末密度102的振动幅值。结果,通过使用振动和最优峰值加速度压紧特定粉末混合物60,可以在粉末混合物60中获得增加的或最优的最终粉末密度。对于各种振动幅值可以执行类似的测试,以识别导致增加的或最优的最终粉末密度的振动幅值。结果,粉末混合物60可以在振动幅值和峰值施加速度的最优组合下振动,以在粉末组合物60中提供最大或最佳的最终粉末密度。通过在粉末组合物60中提供最大或最佳的最终粉末密度,在后续烧结过程中出现的任何收缩可以被减小或最小化。 此外,通过在粉末组合物60中提供最大或最佳的最终粉末密度,可以改善此种收缩的均匀性,这可以在收缩时提供增加的尺寸精度。

再次参见图3A,在可变形构件64内可以设置至少一个嵌件或置换构件68,用于限定钻头体50 (图2)的特征,诸如,例如限定纵向孔40。替代性地,可以不使用置换构件68,而在后续过程中采用传统机加工方法形成纵向孔40。然后密封板66可以附接或粘接至可变形构件64,以在其间提供流体密封。

容器62 (带有粉末混合物60以及任何容纳在其内的所需的置换构件68)可以设置在压力腔70内。可以使用可移除盖71来提供至压力腔70内部的进出路径。使用泵(未示出)在高压下将气体(诸如, 例如空气或氮气)或基本上不可压缩的流体(诸如,例如水或油)通过开口 72泵送至压力腔70内。气体或流体的高压使得可变形容器64 的壁变形。流体压力可以基本上均匀的传递至粉末混合物60。

粉末混合物60的此种均匀加压可以形成图3B中示出的粉末部件生坯或生坯体80,在加压后,生坯体80可以从压力腔70和容器62 移除。

当流体通过开口 72被泵送至压力腔70内以增加压力腔70内的压力时,压力可以随着时间线性地增加至选定的最大压力。在其它方法中,压力可以随着时间非线性地增加至选定的最大压力。图5A示出可以增加压力腔70内压力的方法的再一示例。如图5A所示,可以4吏得压力在整体向上增加的情况下上下振荡。也如图5A所示,压力波形可以具有基本上正弦或平滑的曲线形式。参见图5B,在其它方法中, 压力波形可以不具有基本上平滑的曲线形式,而是可以随着压力在整体向上趋势下上下振荡而具有多个相对尖锐的峰和谷。在另一其它方法中,可以使得压力上下振荡从而对于选定的时间阶段不具有任何整体向上的趋势,在该时间阶段之后,压力可以增加至所需的最大压力, 如图5C中所示。

在一些实施例中,图5A-5C中示出的振荡的频率可以在大约每秒一个周期(l赫兹)和大约每秒100周期(IOO赫兹)之间(一个周期定义为图中相邻波峰之间限定的部分)。此外,在一些实施例中,振荡的平均幅值可以在大约千分之六兆帕(0.006MPa)和大约六十九兆帕(69MPa)之间。

通过使容器62内的粉末混合物60承受如上所述的压力振荡,在粉末混合物60中挤压获得的最终密度可以增加。此外,通过使得容器 62内的粉末混合物60承受压力振荡,可以增加粉末混合物60中颗粒挤压的均勻性。换句话说,通过使施加至粉末混合物60的压力振荡, 可以减小粉末部件生坯或生坯体80中的任何密度梯度。通过减小粉末部件生坯或生坯体80中的任何密度梯度,在后续烧结过程期间粉末部件生坯或生坯体80可以具有更好的尺寸精度。

如上所述,粉末混合物60可以包含一个或多个添加物,诸如例如粘接剂,用于对经挤压的粉末部件提供结构强度;可以包含增塑剂, 用于使得粘接剂更加柔顺;可以包含润滑剂或挤压辅助剂,用于减小颗粒间摩擦以及在加压期间提供润滑。当粉末混合物60在压力腔70 内的容器62内被加压时,这些添加物可以限制粉末混合物60在容器 62内被挤压或致密化的程度。

如图3A中所示,可以在容器62中设置一个或多个端口或开口 74。 例如,可以在密封板66中设置一个或多个开口 74。开口 74可以通过管道75 (例如软管或管子)连接至出口和或容器(未示出)。管道75 提供可变形容器62的内部区域和压力腔70的外部之间的流体连通, 以及当压力被施加至可变形容器62的外表面上时使得液体可以从可变形容器62排出。可选地,可以使用一个或多个阀76来控制通过开口 74和管道至出口和/或容器的流动,和/或控制管子内的压力。作为示例而非限制,所述一个或多个阀76可以包含流量控制阀和压力控制阀。

当粉末混合物60在压力腔70内的容器62内被加压时,粉末混合物60中的添加物可以由于施加至粉末混合物的热量而液化。如图3A 中管道75内的方向箭头所示,由于容器62内部和压力腔70外部之间的压力差,至少部分所述液化的添加物可通过开口 74和管道75从粉末混合物60中流走。在一些实施方式中,可以将真空施加至管道75

可以利于过量的液化添加物从粉末混合物60去除。所述一个或多个阀 76可以用于选择性地控制何时允许液化添加物从容器62流走,以及允许从容器62流走的液化添加物的量。

在一些实施方式中,粉末混合物60中的添加物可以选择为具有临近(例如大约二十摄氏度范围之内)环境温度(即大约二十二摄氏度) 的熔点,以利于过量添加物随着粉末混合物60在可变形容器62内被加压而排出。例如,粉末混合物中的一种或多种添加物的熔化温度可以在大约二十五摄氏度(25。C)和大约五十摄氏度(50°C)之间。作为 一个特定的非限制性示例,粉末混合物60中的添加物可以选择为包含1 - 4 -癸醇(C14H3。0 )——其熔点在大约三十五摄氏度(35。C ) 和大约三十九摄氏度(39'C)之间。

在允许或使得过量的液化添加物从粉末混合物60去除之后,可以使得留在粉末混合物60中的液化添加物固化。例如,粉末混合物60 可以冷却以使得留在粉末混合物60中的液化添加物固化。

作为可以用来在压力腔70中加热和/或冷却粉末混合物60的方法的一个示例,可以设置热交换器(未示出)与压力腔70的外表面直接物理接触。例如,可以使得经加热的流体流经热交换器以加热压力腔 70以及粉末混合物60,以及可以使得经冷却的流体流经热交换器以冷却压力腔70以及粉末混合物60。作为另一个示例,通过选择性地控制(例如,选择性地加热和/或选选择性地冷却)压力腔70内的用于对容器62外表面施加压力以对粉末混合物60加压的流体的温度,粉末混合物60可以在压力腔70内被加热和/或冷却。

通过在挤压粉末混合物60时允许粉末混合物60中的任何过量液化添加物从粉末混合物60和容器62流走,可以增加在粉末混合物60 中得到的挤压程度。换句话说,通过当挤压粉末混合物60时允许粉末混合物60中的任何过量液化添加物从粉末混合物60流走,可以增加图3B中示出的生坯体80的密度。

在用于压紧粉末混合物60以形成图3B中所示生坯体80的一替代方法中,可以使用一个或多个机械致动或液压致动的柱塞在模具或模(未示出)中轴向地对粉末混合物60加压(例如,单轴向加压或多轴向加压)。

如前所述,图3B中示出的生坯体80可以包含设置在粉末混合物 60 (图3A)中的、由粘接剂保持在一起的多个颗粒(硬质颗粒和基材颗粒)。可以使用常规机加工技术,例如使用车削技术、碾磨技术以及钻削技术,来在生坯体80中机加工出某些结构特征。还可以使用手持工具来在生坯体80上手工形成或加工特征。作为示例而非限制,可以采用机加工或其它方式在生坯体80上形成刃30、排屑槽32 (图2) 和其它特征,以形成图3C中所示的部分成形的生坯体84。

图3C中所示的部分成形的生坯体84可以至少部分地烧结以提供图3D中所示的褐色坯体90,褐色坯体90的密度小于所需的最终密度。 作为示例而非限制,图3C中所示的部分成形的生坯体84可以采用在 2005年11月10日提交的待决美国专利申请第11/272,439号中所描述的任何适当烧结方法而至少部分地烧结以提供褐色坯体卯。褐色坯体 90由于其中留有的空隙而基本上能够进行机加工。可以使用常规机加工技术,例如使用车削技术、碾磨技术以及钻削技术,来在褐色坯体卯上机加工出某些结构特征。还可以使用手持工具来在褐色坯体卯上手工成形或形成特征。

作为示例而非限制,可以采用机加工或其它方式在褐色坯体90 上形成内部流体通道(未示出)、切削元件凹部36以及支持部38 (图 2),以形成图3E中所示的更充分成形的褐色坯体96。

然后3E中所示的褐色坯体96可以被充分烧结至所需最终密度, 以提供先前所描述的图2中所示钻头体50。由于烧结涉及致密化和去除结构中的孔隙,所以被烧结的结构将在烧结过程中收缩。因此,在对未完全烧结的生坯体或褐色坯体进行机加工时,必须考虑和计算尺寸收缩。

在其它方法中,图3B中所示生坯体80可以被部分烧结以形成未被机加工的褐色坯体,在将褐色坯体完全烧结至所需最终密度之前对褐色坯体执行所有需要的机加工。在其它方法中,可以对图3B中所示生坯体80执行所有需要的机加工,然后将其充分烧结至所需最终密度。

由于图3E中所示的褐色坯体96在烧结期间收缩,所以褐色坯体 96的各种结构特征的几何偏差(例如尺寸和形状)将潜在地以不合需要的方式变化。因此,在烧结和部分烧结过程期间,可以使用耐火结构或可置换构件68来支撑生坯体或褐色坯体的至少一部分,以在烧结过程期间获得或维持所需几何特征(诸如,例如尺寸和形状)。例如, 于2006年12月7日以John H. Stevens和Redd H. Smith的名义申请的、名称为"Displacement Members And Methods Of Using SuchDisplacement Members To Form Bit Bodies Of Earth-Boring Rotary Drill Bits"的美国专利申请(已转让给本申请的受让人,转让文号为 1684-8037US )中描述的置换构件的各种实施例中的任一个可以用于支撑生坯体或褐色坯体的至少一部分,以在执行根据本发明的教示的方法时在烧结过程期间获得或维持所需几何特征(诸如,例如尺寸和形状)。

参见图3F,置换构件68可以设置在于成形的褐色坯体96内形成的一个或多个凹槽或其它特征内,先前参考图3E进行了说明。例如, 可以在各切削元件凹部36中设置置换构件68。在一些方法中,置换构件68可以使用例如粘接材料固定在切削元件凹部中选定位置处。尽管没有示出,但是附加的置换构件68可以设置在成形的褐色坯体96 的附加凹槽或特征内,例如,设置在流体通道、喷嘴凹部等处。

如图3G所示,在将置换构件68设置在成形的褐色坯体96的凹槽或其他特征内之后,成形的褐色坯体96可以被烧结至最终密度,以提供充分烧结的钻头体50 (图2)。然而,在将成形的褐色坯体96 烧结至最终密度之后,置换构件68可能仍保持固定在充分烧结的钻头体50的各种凹槽或其它特征内(例如,在切削元件凹槽36内)。

参见图3H,可以将置换构件68从钻头体50的切削元件凹部36 去除,以允许切削元件34 (图2)可以后续地固定在其中。可以使置换构件68破碎或破裂成相对较小的片以利于置换构件68从充分烧结的钻头体50去除。

参见图6,在形成钻头体50之后,切削元件34可以固定在切削元件凹部36内以形成钻地旋转式钻头110。钻头体50还可以固定至钻头接头部分112,钻头接头部分112具有螺紋部114用于将旋转式钻头IIO连接至钻杆(未示出)。钻头体50例如还可以通过在钻头体 50和钻头接头部分112之间提供硬钎焊合金(braze alloy) 116或其它粘接材料而固定至钻头接头部分112。此外,沿着钻头体50和钻头接头部分112之间的界面在旋转式钻头110周围可以提供焊接部118。 此外, 一个或多个销120或其它机械紧固构件可以用来将钻头体50 固定至钻头接头部分112。此种用于将钻头体50固定至钻头接头部分 112的方法已在2005年11月10曰申请的待决美国专利申请第 11/271,153号中更详细地描述。

虽然本文已经结合钻地旋转式钻头和此种钻地旋转式钻头的钻头体对根据本发明教示的方法、装置以及系统进行了基本说明,但可以理解的是,本发明并非受此限制。文中所使用的术语"钻头体,,包括钻地旋转式钻头的钻头体、以及包括但不限于钻心、双心钻头、偏心钻头、所谓的"扩眼钻头,,以及钻井和其它向下钻进装置的其它钻地工具的钻头体。

尽管已结合一些优选实施例对本发明进行了说明,但本领域技术人员明白本发明不是必须如此受限。与之相反,在不脱离如下文所要求保护的本发明范围的情况下,可以对所述优选实施例进行许多添附、 删除和修改。此外,来自一个实施例的特征可以于其它实施例的特征相结合,而且也包含在本发明人所预期的本发明范围之内。

Claims (20)

1. 一种形成钻地工具的钻头体的方法,所述方法包括: 研磨多个硬质颗粒和多个包括基材的颗粒以形成包括粉末颗粒的 研磨产物; 将所述粉末颗粒分离成多个粒度级; 将所述多个粒度级中的至少两个粒度级的至少 一部分进行组合以 提供粉末混合物; 挤压所述粉末混合物以形成钻头体生坯;以及 至少部分地烧结所述钻头体生坯。
2. 按照权利要求l的方法,其中,挤压所述粉末混合物包括以具 有振荡幅值的基本上均匀的压力挤压所述粉末混合物。
3. —种形成钻地工具的钻头体的方法,所述方法包括: 混合多个硬质颗粒和多个包括基材的颗粒以形成粉末混合物; 以具有振荡幅值的基本上均匀的压力挤压所述粉末混合物以形成 钻头体生坯;以及 至少部分地烧结所述钻头体生坯。
4. 按照权利要求2和3中任一项的方法,其中,以具有振荡幅值 压力总体上增加至选定的最大压力的同时使得所述基本上均匀的压力 的幅值振荡。
5. 按照权利要求2和3中任一项的方法,其中,以具有振荡幅值 的基本上均匀的压力挤压所述粉末混合物包括使得所述基本上均匀的 压力的幅值以大约每秒一个周期(1赫兹)和大约每秒一百个周期(100 赫兹)之间的平均频率振荡。
6. 按照权利要求5的方法,其中,以具有振荡幅值的基本上均匀 的压力挤压所述粉末混合物包括使得所述基本上均匀的压力的幅值以 大约千分之六兆帕(0.006MPa)和大约六十九兆帕(69MPa)之间的 平均振荡幅值振荡。
7. 按照权利要求2和3中任一项的方法,其中,以基本上均匀的压力挤压所述粉末混合物包括以大于约三十五兆帕(35MPa)的选定 最大压力挤压所述粉末混合物。
8. 按照权利要求1和3中任一项的方法,进一步包括在挤压所述 粉末混合物的同时排出液体。
9. 一种形成钻地工具的钻头体的方法,所述方法包括: 混合多个硬质颗粒和多个包括基材的颗粒以形成粉末混合物; 将所述粉末混合物提供到可变形容器中; 将压力施加至所述可变形容器的至少一个外表面上,以挤压所述 粉末混合物并形成钻头体生坯; 在将压力施加至所述可变形容器的至少一个外表面上的同时,使 得液体能够从所述可变形容器排出;以及 至少部分地烧结所述钻头体生坯。
10. 按照权利要求9的方法,进一步包括将真空施加至所述粉末 混合物以利于液体从所述可变形容器排出。
11. 按照权利要求9的方法,其中,混合多个硬质颗粒和多个包 括基材的颗粒以形成粉末混合物的步骤包括: 研磨多个硬质颗粒和多个包括基材的颗粒以形成包括粉末颗粒的 研磨产物; 将所述粉末颗粒分离成多个粒度级;以及 将所述多个粒度级中的至少两个粒度级的至少一部分进行组合以 提供所述粉末混合物。
12. 按照权利要求1和11中任一项的方法,其中,将所述多个粒 度级中的至少两个粒度级的至少 一部分进行组合的步骤包括对所述多 个粒度级中的非全部粒度级中的至少一部分进行组合以提供所述粉末 混合物。
13. 按照权利要求1和11中任一项的方法,其中,研磨多个硬质 颗粒和多个包括基材的颗粒的步骤包括: 将所述多个硬质颗粒和所述多个包括基材的颗粒与研磨介质一起 提供至容器中;以及使所述研磨介质相对于所述多个硬质颗粒和所述多个包括基材的 颗粒移动,以研磨所述多个硬质颗粒和所述多个包括基材的颗粒。
14. 按照权利要求1和11中任一项的方法,其中,分离所述粉末 颗粒的步骤包括使得所述粉末颗粒依次经过多个筛网中的每一个。
15. 按照权利要求1和11中任一项的方法,进一步包括使得所述 粉末混合物经受具有能够增加粉末混合物中的最终密度的平均幅值和 峰值加速度的机械振动。
16. 按照权利要求15的方法,进一步包括使得所述粉末混合物经 受平均幅值在大约0.25毫米和大约2.50毫米之间、峰值加速度在大约 二分之一重力加速度和大约五倍重力加速度之间的机械振动。
17. 按照权利要求l、 3和9中任一项的方法,进一步包括: 选择所述多个硬质颗粒以包括选自由以下材料所组成的群组的材 料:金刚石、碳化硼、氮化硼、氮化铝以及W、 Ti、 Mo、 Nb、 V、 Hf、 Zr、 Si、 Ta和Cr的碳化物或硼化物;以及 从由下述材料所组成的群组中选择所述基材:钴基合金、铁基合 金、镍基合金、钴镍基合金、铁镍基合金、铁钴基合金、铝基合金、 铜基合金、镁基合金和钛基合金。
18. 按照权利要求9的方法,其中,将压力施加至所述可变形容 器的至少一个外表面上以挤压所述粉末混合物并形成钻头体生坯的步 骤包括:以具有振荡幅值的基本上均匀的压力挤压所述粉末混合物以 形成钻头体生坯。
19. 一种以权利要求1至18中任一项的方法所形成的钻地工具的 钻头体。
20. —种用于形成钻地工具的钻头体的系统,所述系统包括: 压力腔; 可变形容器,其设置在所述压力腔内并构造成在其内容纳粉末混 合物;以及 至少一个管道,其提供所述可变形容器的内部区域和所述压力腔 的外部之间的流体连通。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104010751A (zh) * 2011-11-09 2014-08-27 六号元素有限公司 用于制成切割器元件的方法
CN105089508A (zh) * 2014-05-05 2015-11-25 成都百施特金刚石钻头有限公司 一种旋转钻井钻头及制造方法

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8272295B2 (en) * 2006-12-07 2012-09-25 Baker Hughes Incorporated Displacement members and intermediate structures for use in forming at least a portion of bit bodies of earth-boring rotary drill bits
US7841259B2 (en) * 2006-12-27 2010-11-30 Baker Hughes Incorporated Methods of forming bit bodies
US8915166B2 (en) * 2007-07-27 2014-12-23 Varel International Ind., L.P. Single mold milling process
US8333132B2 (en) * 2007-12-27 2012-12-18 Osg Corporation Carbide rotary tool
US8261632B2 (en) * 2008-07-09 2012-09-11 Baker Hughes Incorporated Methods of forming earth-boring drill bits
GB0813322D0 (en) * 2008-07-21 2008-08-27 Reedhycalog Uk Ltd Method for distributing granular components in polycrystalline diamond composites
US20100193255A1 (en) * 2008-08-21 2010-08-05 Stevens John H Earth-boring metal matrix rotary drill bit
US8355815B2 (en) * 2009-02-12 2013-01-15 Baker Hughes Incorporated Methods, systems, and devices for manipulating cutting elements for earth-boring drill bits and tools
US8381844B2 (en) 2009-04-23 2013-02-26 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools and components thereof and related methods
US20110000718A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Smith International, Inc. Integrated cast matrix sleeve api connection bit body and method of using and manufacturing the same
US8061408B2 (en) * 2009-10-13 2011-11-22 Varel Europe S.A.S. Casting method for matrix drill bits and reamers
EP2501504B1 (en) * 2009-11-16 2016-09-14 Varel Europe S.A.S. Compensation grooves to absorb dilatation during infiltration of a matrix drill bit
US8387677B2 (en) * 2010-01-25 2013-03-05 Varel Europe S.A.S. Self positioning of the steel blank in the graphite mold
CA2802854A1 (en) 2010-06-25 2011-12-29 Halliburton Energy Services, Inc. Erosion resistant hard composite materials
US9309583B2 (en) 2010-06-25 2016-04-12 Halliburton Energy Services, Inc. Erosion resistant hard composite materials
US9138832B2 (en) 2010-06-25 2015-09-22 Halliburton Energy Services, Inc. Erosion resistant hard composite materials
US20110315668A1 (en) * 2010-06-25 2011-12-29 Olsen Garrett T Erosion Resistant Hard Composite Materials
US8756983B2 (en) 2010-06-25 2014-06-24 Halliburton Energy Services, Inc. Erosion resistant hard composite materials
DE102011010897A1 (de) * 2011-02-10 2012-08-16 Gebr. Brasseler Gmbh & Co. Kg Dentalinstrument
US9505064B2 (en) * 2011-11-16 2016-11-29 Kennametal Inc. Cutting tool having at least partially molded body and method of making same
US9169696B2 (en) 2011-12-06 2015-10-27 Baker Hughes Incorporated Cutting structures, earth-boring tools including such cutting structures, and related methods
EP2607512B1 (en) * 2011-12-21 2017-02-22 Sandvik Intellectual Property AB Method of making a cemented carbide
WO2016043759A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Halliburton Energy Services, Inc. Precipitation hardened matrix drill bit

Family Cites Families (178)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1954166A (en) 1931-07-31 1934-04-10 Grant John Rotary bit
US2507439A (en) 1946-09-28 1950-05-09 Reed Roller Bit Co Drill bit
US2906654A (en) * 1954-09-23 1959-09-29 Abkowitz Stanley Heat treated titanium-aluminumvanadium alloy
US2819958A (en) * 1955-08-16 1958-01-14 Mallory Sharon Titanium Corp Titanium base alloys
US2819959A (en) * 1956-06-19 1958-01-14 Mallory Sharon Titanium Corp Titanium base vanadium-iron-aluminum alloys
NL275996A (zh) 1961-09-06
US3368881A (en) 1965-04-12 1968-02-13 Nuclear Metals Division Of Tex Titanium bi-alloy composites and manufacture thereof
US3471921A (en) 1965-12-23 1969-10-14 Shell Oil Co Method of connecting a steel blank to a tungsten bit body
US3660050A (en) * 1969-06-23 1972-05-02 Du Pont Heterogeneous cobalt-bonded tungsten carbide
FR2048253A5 (zh) * 1969-12-01 1971-03-19 Air Liquide
US3757879A (en) 1972-08-24 1973-09-11 Christensen Diamond Prod Co Drill bits and methods of producing drill bits
US3987859A (en) 1973-10-24 1976-10-26 Dresser Industries, Inc. Unitized rotary rock bit
US4017480A (en) * 1974-08-20 1977-04-12 Permanence Corporation High density composite structure of hard metallic material in a matrix
US4229638A (en) 1975-04-01 1980-10-21 Dresser Industries, Inc. Unitized rotary rock bit
US4047828A (en) 1976-03-31 1977-09-13 Makely Joseph E Core drill
GB1574615A (en) 1976-05-27 1980-09-10 Shell Int Research Composite material containing hard metal carbide particlesand method for the production thereof
US4094709A (en) * 1977-02-10 1978-06-13 Kelsey-Hayes Company Method of forming and subsequently heat treating articles of near net shaped from powder metal
US4128136A (en) 1977-12-09 1978-12-05 Lamage Limited Drill bit
US4233720A (en) 1978-11-30 1980-11-18 Kelsey-Hayes Company Method of forming and ultrasonic testing articles of near net shape from powder metal
US4221270A (en) 1978-12-18 1980-09-09 Smith International, Inc. Drag bit
US4255165A (en) * 1978-12-22 1981-03-10 General Electric Company Composite compact of interleaved polycrystalline particles and cemented carbide masses
JPS5937717B2 (zh) 1978-12-28 1984-09-11 Ishikawajimaharima Jukogyo Kk
US4252202A (en) 1979-08-06 1981-02-24 Purser Sr James A Drill bit
US4341557A (en) * 1979-09-10 1982-07-27 Kelsey-Hayes Company Method of hot consolidating powder with a recyclable container material
US4526748A (en) * 1980-05-22 1985-07-02 Kelsey-Hayes Company Hot consolidation of powder metal-floating shaping inserts
DE3122935A1 (de) * 1980-06-30 1982-04-29 Gegauf Fritz Ag Zusatzvorrichtung an naehmaschine zum beschneiden von materialkanten
US4398952A (en) 1980-09-10 1983-08-16 Reed Rock Bit Company Methods of manufacturing gradient composite metallic structures
JPS5757802A (en) 1980-09-26 1982-04-07 Inoue Japax Res Inc Sintering device using electric discharge
US4449795A (en) * 1981-08-21 1984-05-22 K. K. Yamada Kogaku Seisakusho Stereoscope with tongue and grooves
CA1216158A (en) * 1981-11-09 1987-01-06 Akio Hara Composite compact component and a process for the production of the same
US4547337A (en) 1982-04-28 1985-10-15 Kelsey-Hayes Company Pressure-transmitting medium and method for utilizing same to densify material
US4597730A (en) * 1982-09-20 1986-07-01 Kelsey-Hayes Company Assembly for hot consolidating materials
US4596694A (en) * 1982-09-20 1986-06-24 Kelsey-Hayes Company Method for hot consolidating materials
US4499048A (en) * 1983-02-23 1985-02-12 Metal Alloys, Inc. Method of consolidating a metallic body
US4499958A (en) 1983-04-29 1985-02-19 Strata Bit Corporation Drag blade bit with diamond cutting elements
US4562990A (en) * 1983-06-06 1986-01-07 Rose Robert H Die venting apparatus in molding of thermoset plastic compounds
US4623388A (en) * 1983-06-24 1986-11-18 Inco Alloys International, Inc. Process for producing composite material
US4557893A (en) * 1983-06-24 1985-12-10 Inco Selective Surfaces, Inc. Process for producing composite material by milling the metal to 50% saturation hardness then co-milling with the hard phase
GB2147036B (en) 1983-09-23 1986-10-22 Jan Edvard Persson A drill arrangement
US4499795A (en) * 1983-09-23 1985-02-19 Strata Bit Corporation Method of drill bit manufacture
US4552232A (en) 1984-06-29 1985-11-12 Spiral Drilling Systems, Inc. Drill-bit with full offset cutter bodies
US4554130A (en) 1984-10-01 1985-11-19 Cdp, Ltd. Consolidation of a part from separate metallic components
EP0182759B2 (en) * 1984-11-13 1993-12-15 Santrade Ltd. Cemented carbide body used preferably for rock drilling and mineral cutting
GB8501702D0 (en) 1985-01-23 1985-02-27 Nl Petroleum Prod Rotary drill bits
US4656002A (en) 1985-10-03 1987-04-07 Roc-Tec, Inc. Self-sealing fluid die
US4667756A (en) * 1986-05-23 1987-05-26 Hughes Tool Company-Usa Matrix bit with extended blades
US4871377A (en) 1986-07-30 1989-10-03 Frushour Robert H Composite abrasive compact having high thermal stability and transverse rupture strength
US4809903A (en) * 1986-11-26 1989-03-07 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method to produce metal matrix composite articles from rich metastable-beta titanium alloys
US4744943A (en) * 1986-12-08 1988-05-17 The Dow Chemical Company Process for the densification of material preforms
US5090491A (en) 1987-10-13 1992-02-25 Eastman Christensen Company Earth boring drill bit with matrix displacing material
US4968348A (en) 1988-07-29 1990-11-06 Dynamet Technology, Inc. Titanium diboride/titanium alloy metal matrix microcomposite material and process for powder metal cladding
US5593474A (en) * 1988-08-04 1997-01-14 Smith International, Inc. Composite cemented carbide
US4838366A (en) * 1988-08-30 1989-06-13 Jones A Raymond Drill bit
US4919013A (en) * 1988-09-14 1990-04-24 Eastman Christensen Company Preformed elements for a rotary drill bit
US4956012A (en) 1988-10-03 1990-09-11 Newcomer Products, Inc. Dispersion alloyed hard metal composites
US4923512A (en) * 1989-04-07 1990-05-08 The Dow Chemical Company Cobalt-bound tungsten carbide metal matrix composites and cutting tools formed therefrom
GB8921017D0 (en) 1989-09-16 1989-11-01 Astec Dev Ltd Drill bit or corehead manufacturing process
US5000273A (en) * 1990-01-05 1991-03-19 Norton Company Low melting point copper-manganese-zinc alloy for infiltration binder in matrix body rock drill bits
RU1714863C (ru) * 1990-03-27 1995-02-27 ВНИПИ тугоплавких металлов и твердых сплавов Шихта для получения спеченного твердого сплава на основе порошка карбида вольфрама
DE69123872D1 (de) 1990-04-20 1997-02-13 Sandvik Ab Verfahren zur Herstellung von Sinterkarbidkörpern für Werkzeuge und Verschleissteile
US5049450A (en) 1990-05-10 1991-09-17 The Perkin-Elmer Corporation Aluminum and boron nitride thermal spray powder
US5030598A (en) * 1990-06-22 1991-07-09 Gte Products Corporation Silicon aluminum oxynitride material containing boron nitride
US5032352A (en) * 1990-09-21 1991-07-16 Ceracon, Inc. Composite body formation of consolidated powder metal part
US5286685A (en) * 1990-10-24 1994-02-15 Savoie Refractaires Refractory materials consisting of grains bonded by a binding phase based on aluminum nitride containing boron nitride and/or graphite particles and process for their production
ES2152228T3 (es) * 1991-04-10 2001-02-01 Sandvik Ab Metodo de fabricacion de articulos de carburo cementado.
US5150636A (en) 1991-06-28 1992-09-29 Loudon Enterprises, Inc. Rock drill bit and method of making same
US5161898A (en) 1991-07-05 1992-11-10 Camco International Inc. Aluminide coated bearing elements for roller cutter drill bits
JPH0522070A (ja) * 1991-07-10 1993-01-29 Seiko Electronic Components Ltd 縦水晶振動子
JPH05209247A (ja) 1991-09-21 1993-08-20 Hitachi Metals Ltd サーメット合金及びその製造方法
US5232522A (en) * 1991-10-17 1993-08-03 The Dow Chemical Company Rapid omnidirectional compaction process for producing metal nitride, carbide, or carbonitride coating on ceramic substrate
US5281260A (en) * 1992-02-28 1994-01-25 Baker Hughes Incorporated High-strength tungsten carbide material for use in earth-boring bits
US5426343A (en) 1992-09-16 1995-06-20 Gte Products Corporation Sealing members for alumina arc tubes and method of making the same
GB9301458D0 (en) 1993-01-26 1993-03-17 London Scandinavian Metall Metal matrix alloys
DE69410441T3 (de) * 1993-02-05 2006-06-14 Sandvik Intellectual Property Langbohrer mit titancarbonitriden Schneidaufsätzen
US5560440A (en) 1993-02-12 1996-10-01 Baker Hughes Incorporated Bit for subterranean drilling fabricated from separately-formed major components
CA2158048C (en) * 1993-04-30 2005-07-05 Ellen M. Dubensky Densified micrograin refractory metal or solid solution (mixed metal) carbide ceramics
US5443337A (en) * 1993-07-02 1995-08-22 Katayama; Ichiro Sintered diamond drill bits and method of making
US5980602A (en) 1994-01-19 1999-11-09 Alyn Corporation Metal matrix composite
US6209420B1 (en) * 1994-03-16 2001-04-03 Baker Hughes Incorporated Method of manufacturing bits, bit components and other articles of manufacture
US5433280A (en) 1994-03-16 1995-07-18 Baker Hughes Incorporated Fabrication method for rotary bits and bit components and bits and components produced thereby
US5543235A (en) * 1994-04-26 1996-08-06 Sintermet Multiple grade cemented carbide articles and a method of making the same
US5482670A (en) * 1994-05-20 1996-01-09 Hong; Joonpyo Cemented carbide
US5778301A (en) * 1994-05-20 1998-07-07 Hong; Joonpyo Cemented carbide
US5506055A (en) * 1994-07-08 1996-04-09 Sulzer Metco (Us) Inc. Boron nitride and aluminum thermal spray powder
DE4424885A1 (de) * 1994-07-14 1996-01-18 Cerasiv Gmbh Vollkeramikbohrer
US5439068B1 (en) 1994-08-08 1997-01-14 Dresser Ind Modular rotary drill bit
US5753160A (en) * 1994-10-19 1998-05-19 Ngk Insulators, Ltd. Method for controlling firing shrinkage of ceramic green body
US6051171A (en) * 1994-10-19 2000-04-18 Ngk Insulators, Ltd. Method for controlling firing shrinkage of ceramic green body
US5679445A (en) * 1994-12-23 1997-10-21 Kennametal Inc. Composite cermet articles and method of making
US5762843A (en) * 1994-12-23 1998-06-09 Kennametal Inc. Method of making composite cermet articles
US5541006A (en) 1994-12-23 1996-07-30 Kennametal Inc. Method of making composite cermet articles and the articles
GB9500659D0 (en) * 1995-01-13 1995-03-08 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to rotary drill bits
US5589268A (en) * 1995-02-01 1996-12-31 Kennametal Inc. Matrix for a hard composite
DE19512146A1 (de) * 1995-03-31 1996-10-02 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Verfahren zur Herstellung von schwindungsangepaßten Keramik-Verbundwerkstoffen
WO1996035817A1 (en) 1995-05-11 1996-11-14 Amic Industries Limited Cemented carbide
US6214134B1 (en) * 1995-07-24 2001-04-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method to produce high temperature oxidation resistant metal matrix composites by fiber density grading
US5662183A (en) 1995-08-15 1997-09-02 Smith International, Inc. High strength matrix material for PDC drag bits
US5641921A (en) * 1995-08-22 1997-06-24 Dennis Tool Company Low temperature, low pressure, ductile, bonded cermet for enhanced abrasion and erosion performance
US6063333A (en) * 1996-10-15 2000-05-16 Penn State Research Foundation Method and apparatus for fabrication of cobalt alloy composite inserts
GB2307918B (en) 1995-12-05 1999-02-10 Smith International Pressure molded powder metal "milled tooth" rock bit cone
WO1997023660A1 (en) * 1995-12-22 1997-07-03 Sandvik Ab (Publ) Cemented carbide body with increased wear resistance
GB9603402D0 (en) 1996-02-17 1996-04-17 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to rotary drill bits
GB2315777B (en) 1996-08-01 2000-12-06 Smith International Double cemented carbide composites
US5880382A (en) * 1996-08-01 1999-03-09 Smith International, Inc. Double cemented carbide composites
US5765095A (en) * 1996-08-19 1998-06-09 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond bit manufacturing
US6073518A (en) * 1996-09-24 2000-06-13 Baker Hughes Incorporated Bit manufacturing method
US5897830A (en) * 1996-12-06 1999-04-27 Dynamet Technology P/M titanium composite casting
EP0951576B1 (en) * 1996-12-20 2003-09-03 Sandvik Aktiebolag (publ) Drill or endmill blank
JPH10219385A (ja) 1997-02-03 1998-08-18 Mitsubishi Materials Corp 耐摩耗性のすぐれた複合サーメット製切削工具
EP0966550B1 (de) 1997-03-10 2001-10-04 Widia GmbH Hartmetall- oder cermet-sinterkörper und verfahren zu dessen herstellung
US5947214A (en) 1997-03-21 1999-09-07 Baker Hughes Incorporated BIT torque limiting device
US5865571A (en) * 1997-06-17 1999-02-02 Norton Company Non-metallic body cutting tools
US5967248A (en) 1997-10-14 1999-10-19 Camco International Inc. Rock bit hardmetal overlay and process of manufacture
GB2330787B (en) 1997-10-31 2001-06-06 Camco Internat Methods of manufacturing rotary drill bits
DE19806864A1 (de) 1998-02-19 1999-08-26 Beck August Gmbh Co Reibwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung
US6220117B1 (en) * 1998-08-18 2001-04-24 Baker Hughes Incorporated Methods of high temperature infiltration of drill bits and infiltrating binder
US6241036B1 (en) 1998-09-16 2001-06-05 Baker Hughes Incorporated Reinforced abrasive-impregnated cutting elements, drill bits including same
US6287360B1 (en) 1998-09-18 2001-09-11 Smith International, Inc. High-strength matrix body
GB9822979D0 (en) 1998-10-22 1998-12-16 Camco Int Uk Ltd Methods of manufacturing rotary drill bits
JP3559717B2 (ja) * 1998-10-29 2004-09-02 トヨタ自動車株式会社 エンジンバルブの製造方法
GB2384016B (en) 1999-01-12 2003-10-15 Baker Hughes Inc Earth drilling device with oscillating rotary drag bit
US6454030B1 (en) 1999-01-25 2002-09-24 Baker Hughes Incorporated Drill bits and other articles of manufacture including a layer-manufactured shell integrally secured to a cast structure and methods of fabricating same
US6200514B1 (en) * 1999-02-09 2001-03-13 Baker Hughes Incorporated Process of making a bit body and mold therefor
US6254658B1 (en) * 1999-02-24 2001-07-03 Mitsubishi Materials Corporation Cemented carbide cutting tool
US6454025B1 (en) 1999-03-03 2002-09-24 Vermeer Manufacturing Company Apparatus for directional boring under mixed conditions
US6135218A (en) 1999-03-09 2000-10-24 Camco International Inc. Fixed cutter drill bits with thin, integrally formed wear and erosion resistant surfaces
EP1043412B1 (en) * 1999-04-06 2002-10-02 Sandvik Aktiebolag Method of making a submicron cemented carbide with increased toughness
US6228139B1 (en) * 1999-05-04 2001-05-08 Sandvik Ab Fine-grained WC-Co cemented carbide
WO2000077267A1 (en) * 1999-06-11 2000-12-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Titanium alloy and method for producing the same
US20050072498A1 (en) * 1999-07-13 2005-04-07 Begg Lester L. Single crystal tungsten penetrator and method of making
US6375706B2 (en) * 1999-08-12 2002-04-23 Smith International, Inc. Composition for binder material particularly for drill bit bodies
CA2391933A1 (en) * 1999-11-16 2001-06-28 Triton Systems, Inc. Laser fabrication of discontinuously reinforced metal matrix composites
US6511265B1 (en) 1999-12-14 2003-01-28 Ati Properties, Inc. Composite rotary tool and tool fabrication method
US6908688B1 (en) 2000-08-04 2005-06-21 Kennametal Inc. Graded composite hardmetals
US6592985B2 (en) * 2000-09-20 2003-07-15 Camco International (Uk) Limited Polycrystalline diamond partially depleted of catalyzing material
US6651756B1 (en) 2000-11-17 2003-11-25 Baker Hughes Incorporated Steel body drill bits with tailored hardfacing structural elements
JP2004514065A (ja) * 2000-11-22 2004-05-13 サンドビック アクティエボラーグSandvik Actiebolag 金属加工用の多材質超硬合金インサート及びその製造方法
WO2002050324A1 (fr) * 2000-12-20 2002-06-27 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Alliage de titane a capacite de deformation elastique elevee et procede de production dudit alliage de titane
US6454028B1 (en) 2001-01-04 2002-09-24 Camco International (U.K.) Limited Wear resistant drill bit
US6615935B2 (en) 2001-05-01 2003-09-09 Smith International, Inc. Roller cone bits with wear and fracture resistant surface
DE60203581D1 (de) * 2001-10-22 2005-05-12 Kobe Steel Ltd Alfa-beta Titanlegierung
US7556668B2 (en) * 2001-12-05 2009-07-07 Baker Hughes Incorporated Consolidated hard materials, methods of manufacture, and applications
KR20030052618A (ko) * 2001-12-21 2003-06-27 대우종합기계 주식회사 초경합금 접합체의 제조방법
US7381283B2 (en) 2002-03-07 2008-06-03 Yageo Corporation Method for reducing shrinkage during sintering low-temperature-cofired ceramics
JP4280539B2 (ja) * 2002-06-07 2009-06-17 東邦チタニウム株式会社 チタン合金の製造方法
US7410610B2 (en) * 2002-06-14 2008-08-12 General Electric Company Method for producing a titanium metallic composition having titanium boride particles dispersed therein
US20040007393A1 (en) 2002-07-12 2004-01-15 Griffin Nigel Dennis Cutter and method of manufacture thereof
JP3945455B2 (ja) * 2002-07-17 2007-07-18 株式会社豊田中央研究所 粉末成形体、粉末成形方法、金属焼結体およびその製造方法
US7250069B2 (en) 2002-09-27 2007-07-31 Smith International, Inc. High-strength, high-toughness matrix bit bodies
US6911063B2 (en) * 2003-01-13 2005-06-28 Genius Metal, Inc. Compositions and fabrication methods for hardmetals
US20070034048A1 (en) * 2003-01-13 2007-02-15 Liu Shaiw-Rong S Hardmetal materials for high-temperature applications
US7044243B2 (en) * 2003-01-31 2006-05-16 Smith International, Inc. High-strength/high-toughness alloy steel drill bit blank
EP1590099A4 (en) 2003-02-07 2009-08-05 Diamond Innovations Inc Process equipment wear surfaces of extended resistance and methods for their manufacture
US7048081B2 (en) * 2003-05-28 2006-05-23 Baker Hughes Incorporated Superabrasive cutting element having an asperital cutting face and drill bit so equipped
US7270679B2 (en) 2003-05-30 2007-09-18 Warsaw Orthopedic, Inc. Implants based on engineered metal matrix composite materials having enhanced imaging and wear resistance
US20040245024A1 (en) 2003-06-05 2004-12-09 Kembaiyan Kumar T. Bit body formed of multiple matrix materials and method for making the same
US7384443B2 (en) * 2003-12-12 2008-06-10 Tdy Industries, Inc. Hybrid cemented carbide composites
US20050268746A1 (en) 2004-04-19 2005-12-08 Stanley Abkowitz Titanium tungsten alloys produced by additions of tungsten nanopowder
US20050211475A1 (en) 2004-04-28 2005-09-29 Mirchandani Prakash K Earth-boring bits
US20060016521A1 (en) * 2004-07-22 2006-01-26 Hanusiak William M Method for manufacturing titanium alloy wire with enhanced properties
JP4468767B2 (ja) * 2004-08-26 2010-05-26 日本碍子株式会社 セラミックス成形体の割掛率制御方法
US7513320B2 (en) * 2004-12-16 2009-04-07 Tdy Industries, Inc. Cemented carbide inserts for earth-boring bits
US7687156B2 (en) * 2005-08-18 2010-03-30 Tdy Industries, Inc. Composite cutting inserts and methods of making the same
US7776256B2 (en) * 2005-11-10 2010-08-17 Baker Huges Incorporated Earth-boring rotary drill bits and methods of manufacturing earth-boring rotary drill bits having particle-matrix composite bit bodies
US7807099B2 (en) 2005-11-10 2010-10-05 Baker Hughes Incorporated Method for forming earth-boring tools comprising silicon carbide composite materials
US7913779B2 (en) * 2005-11-10 2011-03-29 Baker Hughes Incorporated Earth-boring rotary drill bits including bit bodies having boron carbide particles in aluminum or aluminum-based alloy matrix materials, and methods for forming such bits
US7802495B2 (en) * 2005-11-10 2010-09-28 Baker Hughes Incorporated Methods of forming earth-boring rotary drill bits
US7784567B2 (en) * 2005-11-10 2010-08-31 Baker Hughes Incorporated Earth-boring rotary drill bits including bit bodies comprising reinforced titanium or titanium-based alloy matrix materials, and methods for forming such bits
US8272295B2 (en) * 2006-12-07 2012-09-25 Baker Hughes Incorporated Displacement members and intermediate structures for use in forming at least a portion of bit bodies of earth-boring rotary drill bits
US7775287B2 (en) * 2006-12-12 2010-08-17 Baker Hughes Incorporated Methods of attaching a shank to a body of an earth-boring drilling tool, and tools formed by such methods
US7841259B2 (en) * 2006-12-27 2010-11-30 Baker Hughes Incorporated Methods of forming bit bodies
US8268452B2 (en) * 2007-07-31 2012-09-18 Baker Hughes Incorporated Bonding agents for improved sintering of earth-boring tools, methods of forming earth-boring tools and resulting structures
US7836980B2 (en) * 2007-08-13 2010-11-23 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools having pockets for receiving cutting elements and methods for forming earth-boring tools including such pockets
US8079429B2 (en) * 2008-06-04 2011-12-20 Baker Hughes Incorporated Methods of forming earth-boring tools using geometric compensation and tools formed by such methods
US20100192475A1 (en) * 2008-08-21 2010-08-05 Stevens John H Method of making an earth-boring metal matrix rotary drill bit
US8201648B2 (en) * 2009-01-29 2012-06-19 Baker Hughes Incorporated Earth-boring particle-matrix rotary drill bit and method of making the same
CN102985197A (zh) * 2010-05-20 2013-03-20 贝克休斯公司 形成钻地工具的至少一部分的方法,以及通过此类方法形成的制品
CN103003011A (zh) * 2010-05-20 2013-03-27 贝克休斯公司 形成钻地工具的至少一部分的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104010751A (zh) * 2011-11-09 2014-08-27 六号元素有限公司 用于制成切割器元件的方法
CN105089508A (zh) * 2014-05-05 2015-11-25 成都百施特金刚石钻头有限公司 一种旋转钻井钻头及制造方法

Also Published As

Publication number Publication date Type
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RU2466826C2 (ru) 2012-11-20 grant
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US7841259B2 (en) 2010-11-30 grant
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US20080156148A1 (en) 2008-07-03 application
EP2111474A2 (en) 2009-10-28 application

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