CN106030018A - 包括插入件的液压工具和相关方法 - Google Patents
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Abstract
一种液压工具包括定子和能旋转地设置在定子内的转子。定子的至少内部部分和转子的至少外部部分中的至少一者包括插入件，插入件包括硬质材料。一种形成液压工具的方法包括将包括硬质材料的至少一个插入件附接至定子的表面或转子的表面。井下马达或井下泵包括定子和转子。定子包括至少一个插入件和基质材料，至少一个插入件包括硬质材料且被设置在定子的内表面的至少一部分上方，基质材料至少部分地围绕至少一个插入件。转子包括至少一个插入件和基质材料，至少一个插入件被设置在转子的外表面的至少一部分上方，基质材料至少部分地围绕至少一个插入件。
Description
优先权声明
本发明要求于2014年1月6号提交的美国专利申请序列号14/148,489标题为“HYDRAULIC TOOLS INCLUDING INSERTS AND RELATEDMETHODS(包括插入件的液压工具和相关方法)”的提交日的优先权益。
技术领域
本发明的实施例总体上涉及液压工具，比如钻探马达和钻探泵，涉及包括液压工具的钻探系统，以及涉及形成和使用这种工具和系统的方法。
背景技术
为了获得烃类，比如来自地下地层的油和气体，通过旋转附接于钻柱的端部的钻头将井孔钻入地层。当前的钻探活动的相当大部分涉及在本领域称为“定向”钻探的内容。定向钻探涉及钻探偏斜的/或水平的井孔(如与直线、垂直井孔相对)。现代定向钻探系统通常使用钻柱的端部处的底孔组件(BHA)，该钻柱包括钻头和用以驱动钻头的旋转的液压致动马达。钻头通常通过配置为使钻头的路径转向的组件而耦接至马达的驱动轴，且从表面通过马达(以及朝向钻头)泵送的钻探流体驱动钻头所附接的驱动轴的旋转。在钻探工业中这种液压马达通常称为“泥浆马达”、“钻探马达”和“单螺杆(Moineau)马达”。下面这种马达称为“液压钻探马达”。
液压钻探马达包括动力部分，该动力部分包括定子和设置在定子内的转子。定子可包括金属壳体，该金属壳体具有垫有螺旋轮廓的或凸角型弹性材料的内部，该材料配制用以受磨损。在一定量使用之后，或者当检测到选择量磨损或损坏时，可以更换弹性材料。转子通常由适合的金属制成，比如钢，并配置有外部凸角型表面。加压钻探流体(通常称为“钻探泥浆”)被泵送进入形成于转子和定子凸角型之间的渐进空腔。泵送进入空腔以及通过空腔的加压流体的力使转子以行星式运动转动。经由挠性耦接器连接至转子的输出轴补偿转子的偏心运动。输出轴耦接至支撑驱动轴(还称为“传动接头”)的轴承组件，其反过来通过前述转向组件旋转钻头。
当钻探流体流动通过转子和定子之间的渐进空腔时，转子和定子上的力以及钻探流体中的研磨剂和化学品可以损坏马达的部件。
发明内容
在一些实施例中，一种液压工具包括定子和能旋转地设置在定子中的转子。定子具有多个凸角，转子具有比定子少一个的凸角。转子的凸角配置成当转子移动时(例如，转动)与定子的凸角相接合。定子的至少内部部分和转子的至少外部部分中的至少一者包括具有硬质材料的至少一个插入件。
一种形成液压工具(例如，马达或泵)的方法包括将包括硬质材料的至少一个插入件附接至液压工具的定子的内表面或者转子的外表面。
在其他实施例中，一种井下马达或井下泵包括定子和能旋转地设置在定子中的转子。定子包括至少一个插入件和基质材料，该至少一个插入件包括设置在其内表面的至少一部分之上的硬质材料，该基质材料至少部分地围绕该至少一个插入件。转子包括至少一个插入件和基质材料，该至少一个插入件包括设置在其外表面的至少一部分之上的硬质材料，该基质材料至少部分地围绕该至少一个插入件。
附图说明
尽管说明书以权利要求书来作结论，该权利要求书特别指出和清楚地要求被视为本发明的实施例的内容，但是当结合以下附图阅读时，由以下对本发明的示例性实施例的描述能更容易地确定本发明的实施例的各种特征和优点，其中：
图1A和图1B是示出了根据本发明的液压马达的一个实施例的简化横截面侧视图；
图2是示于图1A和图1B的液压马达沿其中的剖面线A-A截取的一部分的简化横向截面图；
图3是包括基质上的大量硬质多晶材料的插入件的一个实施例的简化部分剖分透视图；
图4是包括基质上的硬质多晶材料的容积的插入件的另一个实施例的简化部分剖分透视图；
图5是具有在其上的插入件的工具的表面的一部分的简化立体图；
图6是示于图1A和图1B的液压工具的定子的简化截面图；
图7A是具有在其外表面之上的插入件的定子的一部分的简化横向截面图；
图7B是图7A的一部分的展开图；
图8是具有内部流体通道的定子的一部分的简化横向截面图；
图9A是具有内部通道和在其外表面之上的插入件的定子的一部分的简化横向截面图；
图9B是图9A的一部分的展开图；
图10A至图10C是根据本发明的另一个转子的部分的简化截面图；
图11是带有插入件的基质材料的片材的简化立体图，该插入件用于形成本发明的工具；
图12是带有插入件的基质材料的另一片材的简化俯视图；和
图13是根据本发明的另一个转子的一部分的简化截面图。
具体实施方式
本发明包括各自具有定子和转子的液压工具(例如，钻探马达、渐进空腔泵等)。定子和/或转子包括具有硬质材料的至少一个插入件。插入件可以位于可能经受相对高负载的定子和/或转子上的位置处。插入件可保护定子和/或转子的表面免受过度磨损。插入件之间和/或部分地围绕插入件的复合基质材料可以向转子和/或定子的表面提供柔韧性，这会降低或阻止插入件在应力下破裂。因此，工具可具有比传统工具更长的使用寿命，传统工具具有定子和转子而无硬质材料插入件。
本文呈现的图例不是任何特定液压工具、转子、定子、液压钻探马达、液压泵或钻探系统的真实视图，而只是用于描述本发明的示例性实施例的理想化示意图。此外，附图之间共有的元件可以保持相同的数字编号。
如本文所使用的术语“硬质材料”意思是且包括具有约800Kgf/mm2(7,845MPa)或更多的努普(Knoop)硬度值的任何材料。硬质材料包括，例如，金钢石、立方氮化硼、碳化钨等。
术语“多晶材料”意思是且包括具有由晶粒间粘结直接粘结在一起的材料的多种颗粒(例如，晶粒)的任何材料。单粒材料的晶体结构可以在多晶材料内的空间中随机定向。
如本文所使用的术语“钻孔工具”意思是且包括用于移除地下地层材料并借助于移除一部分地层材料来形成通过地层的孔(例如，井孔)的任何工具。钻孔工具包括，例如，旋转钻头(例如，固定刀片材或“切削”钻头和牙轮或“岩石”钻头)，包括固定刀片材和滚子元件的混合钻头、岩心钻头、冲撞钻头、双中心钻头、套管铣刀和钻头、出口工具、绞刀(包括可扩大绞刀和固定翼绞刀)以及其他所谓的“开孔”工具。
参照图1A和图1B，液压钻探马达10包括动力部分1和轴承组件2。动力部分1包括具有螺旋凸角型内表面8的定子6。转子11能旋转地设置在定子6内并配置成在其内响应于钻探流体(例如，液体、或液体中的固体颗粒状物质的悬浮液)通过液压钻探马达10的流动而旋转。转子11可包括具有螺旋凸角型外表面12的细长的金属芯13，定子6可包括具有螺旋凸角型内表面8的细长的金属外壳7。转子11的外表面12被配置成与定子6的内表面8接合。定子11还可包括一种或多种流体连接42用以向转子11的内部提供加压流体。
转子11的外表面12和定子6的内表面8可具有相同但略有不同的轮廓。例如，转子11的外表面12可具有比定子6的内表面8少一个的凸角。转子11的外表面12和定子6的内表面8可以配置成使得密封件以离散的间隔沿着并且周向围绕其间的界面直接创建在转子11和定子6的部分之间，从而导致流体腔室或空腔26在转子11的外表面和定子6的内表面8之间的形成。转子11和定子6可各自包括金属和/或硬质材料，且如果转子11的外表面12和定子6的内表面8二者均不包括弹性材料，则在液压钻探马达10的操作期间转子11与定子6之间的接触可以特征化为金属间。在液压钻探马达10的操作期间，空腔26可以采用加压钻探流体40进行填充。
当加压钻探流体40从动力部分1的顶部30如流动箭头34所示流向底部32时，加压钻探流体40使转子11在定子6内旋转。凸角的数量以及转子11的外表面12和定子6的内表面8的几何结构可以改变以取得期望输入(即，流体流动速率和容积)和输出(即，旋转速度和转矩)需要并且适应不同的钻探操作。转子11可以耦接至柔性轴50，且柔性轴50可以连接至轴承组件2中的驱动轴52。如前所述，钻头可以附接至驱动轴52。例如，驱动轴52可包括带螺纹的盒54，钻头可设置有带螺纹的销，该带螺纹的销可以与驱动轴52的带螺纹的盒54接合。
图2是沿图1A的截面A-A截取的液压钻探马达10的定子6和转子11的截面图。如图2所示，要么定子6的邻近其内表面8的一部分、转子11的邻近其外表面12的一部分，要么二者可包括一个或多个插入件20。插入件20可位于定子6和转子11的凸角42、48的表面上。插入件20可以在转子11的芯13中，在转子11的芯13上或在转子11的芯13之上，或者在定子6的外壳7之上。插入件20可包括硬质多晶材料，比如金刚石、立方氮化硼、碳化钨、或碳化硅。例如，插入件20可包括由天然或人造金刚石形成的多晶金刚石。替代或者除了硬质多晶材料，插入件20还可包括其他硬质材料，比如氧化锆、氧化铍、硼化锆、氮化钛、碳化钽、碳化锆、氧化铝、碳化铍、碳化钛、硼化铝、或碳化硼。
定子6的内部部分和转子11的外部部分可各自包括邻近插入件20并与插入件20接触的基质材料22。基质材料22可选择成向定子6和转子11提供柔韧性和耐久性。例如，基质材料22可在负载下弹性地变形，使得定子6和转子11上的力可引起基质材料22的变形，而不是插入件20的变形或破裂。因此，插入件20与基质材料22的组合可以比多晶材料的连续涂层更不易破碎且更具柔性，还可比单独的基质材料22具有更高的硬度和耐久性。
基质材料22可包括金属，比如钴、钴基合金、铁、铁基合金、镍、镍基合金、钴和镍基合金、铁和镍基合金，铁和钴基合金，铝基合金、铜基合金、镁基合金、或钛基合金。在一些实施例中，基质材料22还可包括分散在其中的其他材料，比如显示出大于基质材料22(例如，金刚石、立方氮化硼、碳化钨等)的硬度的颗粒。更硬的颗粒可以与金属的连续基质混合，这可增强基质材料22的强度、韧性、或弹性模量中的一种或多种。如果基质材料22包括更硬的颗粒、则更硬的颗粒可具有例如，约50μm至约100μm、约20μm至约200μm、或甚至约10μm至约500μm的平均粒径。在一些实施例中，基质材料22可包括纳米颗粒(即，具有小于1μm平均粒径的颗粒)。基质材料22可显示出约10MPa至约3000MPa，比如约100MPa至约3000MPa或约500MPa至约3000MPa的强度。基质材料22可显示出约0.3kJ/m2至约300kJ/m2，比如约0.5kJ/m2至约100kJ/m2的韧性。基质材料22可显示出约100GPa至约400GPa，比如约100GPa至约200GPa的弹性模量。
在一些实施例中，定子6和转子11可以没有通常用以提供某些传统工具中的流体密封的弹性材料。相反，定子6的基质材料22和插入件20可直接接触转子11的基质材料22和插入件20。定子6和转子11的基质材料22之间的接触可以在本领域成为“金属间”接触。这种金属间接触可以形成任何显著容积的钻探流体不能通过其的密封。尽管插入件20不必为金属，但插入件20与另一个插入件20之间的接触或者插入件20与基质材料22之间的接触还可形成密封。在转子11的旋转期间基质材料22的金属的变形可维持定子6的内表面和转子11的外表面之间的密封。缺乏弹性材料可允许液压钻探马达10在低于弹性材料通常退化的温度下操作。例如，液压钻探马达10可能够在至少约200℃的温度下，在至少约300℃的温度下，或设置在至少约400℃的温度下操作，而不牺牲工具部件的一体性或者定子6和转子11之间的密封。液压钻探马达10的最大操作温度可以根据基质材料22的组分而改变。例如，液压钻探马达10的最大操作温度可以为基质材料22的熔点，或者可以低于基质材料22的熔点(例如，低于在此温度下基质材料22开始软化的温度)，比如低于基质材料22的熔点至少约50℃、低于基质材料22的熔点至少约100℃，或者低于基质材料22的熔点至少约200℃。在一些实施例中，液压钻探马达10的最大操作温度可以选择成具有低于基质材料22的熔点的安全限度。
在其他实施例中，基质材料22可以为弹性材料。基质材料22可包括例如聚合物，比如氟硅橡胶(FVMQ，例如氟乙烯基和甲基硅氧烷的共聚物)、丁腈橡胶(NBR)、氟弹性体(FKM，例如，氟碳共聚物、三元聚合物、五聚物等)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氟化乙烯丙烯(FEP)、乙烯基甲基聚硅氧烷(VMQ)、碳化丁腈橡胶(XNBR)、聚丙烯酸酯丙烯酸橡胶(ACM)、全氟弹性体(FFKM)、乙丙橡胶(EPM)、乙丙二烯单体橡胶(EPDM)或丙烯酸乙烯共聚物(AEM)。基质材料22可能够在拉长、延伸或挤压后恢复到其原始形状，并因此可以提高液压钻探马达10的使用寿命。
插入件20(图2)可定位在预期会经受相对高负载的定子6和/或转子11的点处。插入件20可具有至少约0.5mm的厚度(如沿与定子6或转子11的表面垂直的方向所测量)，比如从约1mm至约5mm(例如，约2mm)。在其他实施例中，插入件20可具有5mm或更厚的厚度。插入件20的厚度可基于预期操作条件、插入件20的组分、插入件20的数量、插入件20的形状、基质材料22的组分，或任何其他相关因素而改变。例如，多晶金刚石的圆柱形插入件20可选择成具有从约1mm至约2mm，而包括碳化钨且具有相同形状(如垂直于厚度所测量)的插入件20可具有从约3mm至约5mm的厚度。可基于插入件20预期会经受的负载来选择插入件20的厚度。例如，预期会经受相对较高负载的插入件20可厚于预期会经受相对较低负载的插入件20。
如图3中所示，插入件20可具有通常为圆柱形或圆盘形的配置。插入件20包括硬质多晶材料60的暴露的主表面62，而主表面62可以如图所示是平面的或可以不是平面的。在一些实施例中，硬质多晶材料60可包括通常为平面的台面。硬质多晶材料60的外侧表面64从硬质多晶材料60的外侧上的主表面62延伸出。插入件20可任选地包括硬质多晶材料60附接于其的基板66。虽然在硬质多晶材料60和基板66之间示出了平面界面，但是也可使用不同配置的非平面界面。在一些实施例中，邻近主表面62的硬质多晶材料60的外侧表面64的上部可具有成角度的、截头圆锥形的形状且可限定或包括，例如，插入件20的一个或多个倒角表面68。插入件20在图3中被示为具有圆柱形横截面，但可具有任何适当的形状。在一些实施例中，插入件20可具有被配置成与定子6或转子11相匹配的主表面62(图2)。例如，主表面62可凹入、凸出，或成形使得一些部分是凹入而其他部分是凸出。
在一些实施例中，且如图4中所示，插入件20″可具有具有凹入部分的外表面65。外表面65可限定基质材料22(图2)可填充的容积，使得基质材料22提供机械锁以在使用过程中将插入件20″固定就位。
图5示出了具有各种形状、尺寸和布置的插入件72、74、76的表面70(例如，定子6的内表面8或转子11的外表面12)的一部分。插入件72被示出具有近似矩形的横截面，而插入件74和76被示出具有近似圆形的横截面。插入件72、74被示为由相对宽间隙间隔开，这可被基质材料22填充。在一些实施例中。插入件72、74可被至少约1mm、至少约5mm或甚至至少约10mm的距离彼此间隔开。一些插入件76可一起相对更靠近。例如，插入件76可被约1mm以下或甚至约0.5mm以下的距离与邻近插入件76间隔开。在一些实施例中，一些插入件76可与一个或多个其他插入件76直接接触。
插入件20可以处于定子6和/或转子11的表面上的各种位置。例如，图6示出了图1中示出的液压钻探马达10的定子6的另一个视图。定子6可具有主要位于靠近其端部的插入件20，比如靠近预期会暴露于与定子6的其他部分相比相对较高的压力的端部，比如靠近定子6的中部或靠近定子6的相对端部。在其他实施例中，插入件20可位于定子6的整个长度中。
图7A和7B示出了具有芯13的另一个转子11'，所述芯13具有位于其外部上的插入件20'。图7B示出了图7A的圆圈80中示出的转子11'的一部分的放大详图。插入件20'可被配置成形成一个或多个弯曲表面，比如凹入表面或凹入表面。在一些实施例中，基质材料22可提供机械锁以防止或限制插入件20'从基质材料22的移动。插入件20'可成形使得邻近插入件20'的容积具有近似一致的厚度。例如，插入件20'的一个表面可以凹入，以及邻近插入件20'的邻近表面可以凸出，具有近似相同的曲率。容积可部分或完全由基质材料22填充。基质材料22还可填充插入件20'和转子11'的芯13之间的容积。
如图8中所示，转子11'可至少限定一个穿过其芯13的内部流体通道90。例如，转子11'可限定偶数个流体通道90，使得当转子11”正在使用时，流体可循环穿过流体通道90以冷却转子11”。图8中所示的转子11”包括内部流体通道90的数量是凸角48的两倍。在使用过程中，转子11”或定子6上无弹性材料的液压钻探马达10(例如，金属间马达)可展现相对高加热负载。冷却流体(例如，钻探流体、水、乙二醇等)可将热量从定子6和转子11”中去除以便在较高扭矩和/或速度下操作而不损坏液压钻探马达10。
在某些实施例中，液压钻探马达10可在表面或芯温度在基质材料22的熔点以上操作。例如，图9A中还示出的转子11”'可包括一个或多个径向通道82，基质材料22可在转子11”'内从贮存器22'流动穿过所述径向通道82。图9B示出了图9A的圆圈81中示出的转子11”'的一部分的放大详图。转子11”'可包括配置成维持贮存器22'上的压力的流体86。当邻近插入件20'的基质材料熔化时，部分基质材料22可在邻近插入件20'之间被挤出。流体86可从贮存器22'推动其他基质材料以替换损失的基质材料22并维持插入件20'。流体可以是钻探流体或穿过钻柱供给的其他材料(例如，水、压缩空气等)。
图10A示出了根据本发明的另一个转子110的一部分。转子110包括芯13，而插入件112被放置于其上方。插入件112可包括支架116上方的多晶部分114，而支架116可在基座118上方。多晶部分114可以是，例如多晶金刚石或另一种硬质材料。多晶部分114可相对薄，例如在与其暴露的表面垂直的方向上所测量的约1mm。多晶部分114可配制成具有高抗战性(耐磨损性)。支架116可包括具有高硬度的材料，比如碳化钨。支架116可相对厚于多晶部分114(例如，约3mm厚)以向多晶部分114提供刚性并避免多晶部分114的断裂。基座118可包括相对较柔软的材料，比如金属(例如，钛)或配置成提供柔韧性的合金。因此，当力作用于多晶部分114的暴露表面时，基座118允许多晶部分114和支架116在不断裂的情况下移动。如上所述，基质材料22可以在邻近插入件112之间以及插入件112和芯13之间。
图10B示出了插入件112如何被固定到转子110的芯13上。插入件112可以被燕尾接头固定。例如，插入件112的基座118可包括尾部120，以及芯13可包括对应的插口121。尾部120可滑入插口121，但是尾部120和插口121的尺寸可限制插入件112从芯13向外移动。
图10C示出了可将插入件112固定到芯13的另一个燕尾接头。例如，芯13可包括尾部122，以及插入件112的基座可包括对应的插口123。尾部122可滑入插口123，但是尾部122和插口123的尺寸可限制插入件112从芯13向外移动。
如图10B和10C中所示的燕尾接头可以在利用基质材料22模制插入件112前作为用于部件的固定件和/或放置引导件操作。在一些实施例中，这种固定件可以牢固地保持插入件112而不需要基质材料22。从而，基质材料22可以选择性地被省去，或者基质材料22可以在插入件112已经被放置后应用。使用诸如燕尾接头的对齐部件可以利于检测后替换磨损的插入件112，并且从而可以降低维护成本和停机时间。
在一些实施例中，形成液压钻探马达10的方法可以包括将至少一个插入件20附接至定子6的表面、转子11的表面或者两者。插入件20可以通过基质材料22固定到定子6和/或转子11。例如，基质材料22可以被模制为抵靠插入件20，该插入件20邻近转子11的芯13或定子6的外壳7。在一些实施例中，并且如图11所示，插入件20可以设置在基质材料22的片材100上。图12示出了基质材料22的另一个片材102，六边形插入件21可以被设置在该基质材料22上或基质材料22中。六边形插入件21可以被间隔开以使得在邻近的插入件21之间的基质材料22的宽度是近似一致的。插入件20、21可以为任何合适的形状。片材100、102可以变形以适应于转子11的芯13或者定子6的外壳7的形状。例如，片材100、102可以被加热并压覆在芯13上以将片材100、102粘结至芯13。片材100、102的侧表面可以彼此相互连接以使得片材100、102围绕芯13的外部或外壳7的内部完全覆盖。位于片材100、102的一个面或边缘的基质材料22的部分可以被粘结至位于片材100、102另一面或边缘的另一部分。片材100、102可以包括粘合材料以利于放置片材100、102。粘合材料，如果存在的话，可以在后续的处理过程中融化或分解。
为了形成定子6，片材100(或片材102)可以在形如定子6内表面的模具上压制。在适应于模具形成片材100后，定子6的外壳7可以在片材100上形成并与片材100接触。例如，外壳7可以围绕片材100铸造。可以在形成外壳7之前或者之后将模具从片材100内移除。由于定子6可以是相对较长的，在外壳7形成后将插入件20精确地朝定子6的中间固定可能会相对较难。通过围绕包括插入件20的片材100形成定子6的外壳7而不是预制外壳7，插入件20可以沿定子6的长度放置，而不是仅仅在端附近。
在一些实施例中，片材100的部分可以通过诸如加工的方式去除。基质材料22的部分和/或插入件20可以被去除以使转子11和定子6形成合适的形状以在液压钻探马达10中使用，比如在转子11和定子6之间促进合适的密封。
定子11的部分的另一视图在图13中示出。插入件20可以包括上部20a和下部20b。基质材料22可以填充邻近的插入件20之间的容积。插入件20和基质材料22可以在芯13之上。以下的表1指示了插入件的上部20a和下部20b以及基质材料22的一组相对机械特性。术语“高”、“中等高”、“中等”、“中等低”和“低”是相对彼此而言的。因此，虽然材料22被列为具有“低”硬度，这仅仅意味着它的硬度比具有“中等低”和“高”的材料20a和20b的硬度低。
表1
| 材料 | 硬度 | 延展性 | 弹性 | 机械强度 |
| 20a | 高 | 低 | 中等低 | 中等高 |
| 20b | 中等低 | 低 | 中等高 | 中等 |
| 22 | 低 | 高 | 中等 | 低 |
如表1所示，插入件20的上部20a可以比基质材料和插入件20的下部20b相对较硬，以当在插入件20上施加力时提供耐磨损性。基质材料22可以具有比插入件20的上部20和下部20b相对更高的延展性，从而基质材料可以弯曲以允许插入件20移动。利用具有表1中所示相对特性的材料，插入件20在使用中可以抗裂。
通过提供可操作于在深的结晶岩层的高温环境的能力，这里所描述的具有液压钻探马达的系统可以用于深的、高焓地热能的勘探和生产。此外，如上所述的液压钻探马达可以比传统马达具有对磨粒更高的抗磨损性。
本发明的另外的非限制性的示例性实施例如下所述。
实施例1：一种液压工具，其包括定子和能旋转地设置在定子内的转子。转子具有多个凸角，并且转子的凸角比定子少一个。转子的凸角配置为当转子移动时与定子的凸角接合。定子的至少内部部分和转子的至少外部部分中的至少一者包括具有硬质材料的插入件。
实施例2：如实施例1的液压工具，其中硬质材料包括多晶材料。
实施例3：如实施例1或实施例2的液压工具，其中硬质材料包括具有等于或超过碳化钨的硬度的硬度的材料。
实施例4：如实施例1至3的液压工具，其中定子的至少内部部分和转子的至少外部部分中的至少一者包括至少部分围绕所述一个插入件的基质材料。
实施例5：如实施例4的液压工具，其中基质材料包括具有高于所述至少一个插入件的材料的柔韧度的材料。
实施例6：如实施例4或实施例5的液压工具，其中基质材料包括硬质材料的颗粒。
实施例7：如实施例6的液压工具，其中硬质材料的颗粒具有从约50μm至约100μm的平均颗粒大小。
实施例8：如实施例1至7中任一实施例所述的液压工具，其中至少一个插入件包括多个横向邻近的插入件。
实施例9：如实施例1至8中任一实施例所述的液压工具，其中至少一个插入件具有至少1mm的厚度。
实施例10：如实施例1至9中任一实施例所述的液压工具，其中转子被配置为随着该转子在定子内旋转而抵着定子形成金属间密封件。
实施例11：如实施例1至10中任一实施例所述的液压工具，其中转子界定至少一个内部通道。
实施例12：如实施例1至11中任一实施例所述的液压工具，其中液压工具被配置为附接至钻孔钻头和钻柱中的至少一个。
实施例13：形成液压工具的方法包括将包括硬质材料的至少一个插入件附接至液压工具的定子的内表面或转子的外表面。
实施例14：如实施例13的方法，其中将包括硬质材料的至少一个插入件附接至定子的内表面或转子的外表面包括将包括金属的基质材料附接至该定子的内表面和该转子的外表面中的至少一个。
实施例15：如实施例14的方法，其中将包括金属的基质材料附接至定子的内表面和转子的外表面中的至少一者包括使基质材料变形以界定定子的至少内部部分和转子的至少外部部分中的至少一个。
实施例16：如实施例15的方法，其进一步包括将基质材料的部分粘结至基质材料的另一部分。
实施例17：如实施例14至16中任一所述的方法，其进一步包括从液压工具中去除插入件和基质材料中的至少一个的部分。
实施例18：如实施例17的方法，其中从液压工具中去除插入件和基质材料中的至少一个的部分包括加工或打磨液压工具的表面的至少一个。
实施例19：一种井下马达或井下泵，其包括定子和能旋转地设置在定子内的转子。定子包括至少一个插入件，其包括被设置在定子的内表面的至少一部分上方的硬质材料。定子还包括至少部分围绕至少一个插入件的基质材料。转子包括至少一个插入件，其包括被设置在转子的外表面的至少一部分上方的硬质材料。转子还包括至少部分围绕至少一个插入件的基质材料。
实施例20：根据实施例19所述的井下马达或井下泵，其中转子被配置为使得当转子在定子内旋转时，转子的至少一个插入件间歇地接触定子的至少一个插入件。
实施例21：根据实施例19或实施例20所述的井下马达或井下泵，其中转子的外表面和定子的内表面各自均无弹性材料。
实施例22：根据实施例19至21中任一项所述的井下马达或井下泵，其中转子的材料和定子的材料各自均在至少300℃的温度下是稳定的。
实施例23：一种液压工具，其包括定子和能旋转地设置在定子内的转子。转子界定转子内的至少一个流体通道。
虽然本文已关于某些所说明的实施例描述了本发明，但是本领域一般技术人员将认识并且明白本发明并无此限制。实情是，在不脱离如下文所述的本发明的范围(包括本发明的合法等同物)的情况下可以对所说明的实施例进行许多增加、删除和修改。另外，来自一个实施例的特征可结合另一个实施例的特征并同时仍然包括在如发明者所预期的本发明的范围内。另外，本公开的实施例具有包括不同且各种工具类型和配置的实用工具。
Claims (19)
1.一种液压工具，其包括：
定子，其具有多个凸角；以及
转子，其能旋转地设置在所述定子内，所述转子具有比所述定子少一个的凸角，其中所述转子的所述凸角被配置为在所述转子移动时接合所述定子的所述凸角；
其中所述定子的至少内部部分和所述转子的至少外部部分中的至少一者包括至少一个插入件，所述至少一个插入件包括硬质材料。
2.根据权利要求1所述的液压工具，其中所述硬质材料包括多晶材料。
3.根据权利要求1所述的液压工具，其中所述硬质材料包括具有等于或超过碳化钨的硬度的硬度的材料。
4.根据权利要求1所述的液压工具，其中所述定子的至少内部部分和所述转子的至少外部部分中的所述至少一者包括至少部分围绕所述至少一个插入件的基质材料。
5.根据权利要求4所述的液压工具，其中所述基质材料包括具有高于所述至少一个插入件的所述材料的柔韧度的材料。
6.根据权利要求4所述的液压工具，其中所述基质材料包括硬质材料颗粒。
7.根据权利要求6所述的液压工具，其中所述硬质材料颗粒具有从约50μm至约100μm的平均粒子大小。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的液压工具，其中所述至少一个插入件包括多个横向相邻的插入件。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的液压工具，其中所述至少一个插入件具有至少1mm的厚度。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的液压工具，其中所述转子被配置为随着所述转子在所述定子内旋转而相对于所述定子形成金属间的密封。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的液压工具，其中所述转子界定至少一个内部通道。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的液压工具，其中所述液压工具被配置为附接至钻地钻头和钻柱中的至少一者。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的液压工具，其中所述液压工具包括井下马达或井下泵。
14.一种形成液压工具的方法，其包括将包括硬质材料的至少一个插入件附接至所述液压工具的定子的内表面或所述液压工具的转子的外表面。
15.根据权利要求14所述的方法，其中将包括硬质材料的至少一个插入件附接至定子的内表面或转子的外表面包括将包括金属的基质材料附接至所述定子的所述内表面和所述转子的所述外表面中的至少一者。
16.根据权利要求15所述的方法，其中将包括金属的基质材料附接至所述定子的所述内表面和所述转子的所述外表面中的至少一者包括使所述基质材料变形以界定所述定子的至少内部部分和所述转子的至少外部部分中的至少一者。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括将所述基质材料的一部分粘结至所述基质材料的另一部分。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其进一步包括从所述液压工具中移除所述插入件和所述基质材料中的至少一者的一部分。
19.根据权利要求18所述的方法，其中从所述液压工具中移除所述插入件和所述基质材料中的至少一者的一部分包括加工或打磨所述液压工具的表面的至少一者。
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