MX2013000232A - Elementos de corte para herramientas de perforacion terrestre, herramientas de perforacion terrestre que incluyen tales elementos de corte, y metodos para formar elementos de corte para herramientas de perforacion terrestre. - Google Patents
Elementos de corte para herramientas de perforacion terrestre, herramientas de perforacion terrestre que incluyen tales elementos de corte, y metodos para formar elementos de corte para herramientas de perforacion terrestre.Info
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Abstract
Elementos de corte para su uso con herramientas de perforación terrestre incluyen una faceta superior de corte que tiene una superficie base y un sustrato que tiene una superficie de soporte. Una estructura intermedia y una capa de adhesión e extienden entre la superficie base de la faceta superior de corte y la superficie de soporte del sustrato. Las herramientas de perforación terrestre incluyen tales elementos de corte. Métodos para fabricar elementos de corte para su uso con herramientas de perforación terrestre incluyen formar una estructura intermedia en y que se extiende desde una superficie de soporte de un sustrato y adherir una faceta superior de corte que comprende un material superabrasivo a la superficie de soporte del sustrato.
Description
ELEMENTOS DE CORTE PARA HERRAMIENTAS DE PERFORACION
TERRESTRE, HERRAMIENTAS DE PERFORACION TERRESTRE QUE INCLUYEN TALES ELEMENTOS DE CORTE, Y MÉTODOS PARA FORMAR ELEMENTOS DE CORTE PARA HERRAMIENTAS DE PERFORACIÓN TERRESTRE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Modalidades de la presente descripción generalmente se relacionan con elementos de corte, o fresas, para su uso con barrenas de perforación terrestre, más específicamente, a elementos de corte que incluyen facetas superiores de corte adheridas a sustratos con una estructura intermedia y una-capa de adhesión dispuesta entre las facetas superiores de corte y el sustrato. La presente descripción se relaciona con métodos para fabricar tales elementos de corte, así como herramientas de barrenas de perforación terrestre que incluyen tales elementos de corte.
Las herramientas de perforación terrestre para formar sondeos en yacimientos terrestres subterráneos generalmente incluyen una pluralidad de elementos de corte asegurados al cuerpo. Por ejemplo, las barrenas de perforación rotativas terrestres de fresas fijas (también denominadas como "barrenas de arrastre") incluyen una pluralidad de elementos de corte que se conectan de manera fija a un cuerpo de barrena de la barrena de perforación. De manera similar, las barrenas de perforación rotativas terrestres de conos de rodillos pueden incluir conos que se montan en pernos de soporte que se extienden desde las bases de un cuerpo de barrena de modo que cada cono sea capaz de girar sobre el perno de soporte en el cual se monta. Una pluralidad de elementos de corte puede montarse en cada cono de la barrena de perforación. En otras palabras, las herramientas de perforación terrestre típicamente incluyen un cuerpo de barrena al cual se conectan elementos de corte
Los elementos de corte utilizados en tales herramientas de perforación terrestre con frecuencia incluyen las denominadas masas de diamante policristalino (PDC) , que emplean un material de diamante policristalino (PCD) como una fresa de tipo cizalla para perforar yacimientos subterráneos. Elementos de corte de PDC convencionales incluyen una faceta superior de corte de PCD y un sustrato. El sustrato convencionalmente comprende un material de metal (por ejemplo, un compuesto de matriz de metal tal como un carburo de tungsteno cementado) , para permitir un acoplamiento sólido de los elementos de corte de PDC a un cuerpo de barrena. La faceta superior de corte típicamente incluye partículas de diamante mutuamente enlazadas, orientadas aleatoriamente (o algunas veces, nitruro de boro cúbico (CBN) ) , en otra estructura superabrasiva sin diamantes) que se han adherido al sustrato en el cual se forma la- faceta superior de corte, bajo condiciones extremas de alta temperatura, alta presión (HTHP) . El material catalizador o material aglutinante (por ejemplo, aglutinantes de cobalto) se han utilizado ampliamente para iniciar el enlace de partículas de diamante entre sí y a los sustratos, y el material catalizador, normalmente en forma de cobalto, con frecuencia se incorpora en el sustrato de carburo de tungsteno cementado.
Con la formación de una faceta superior de corte utilizando un proceso de HTHP, el material catalizador puede permanecer en espacios intersticiales entre los granos de diamante en la PDC resultante. La presencia del material catalizador en la faceta superior de corte puede contribuir a daño térmico en la faceta superior de corte cuando el elemento de corte se calienta durante su uso, debido a la fricción en el punto de contacto entre la faceta superior de corte de diamante policristalino del elemento de corte y el yacimiento.
Elementos de corte de PDC en los cuales el material catalizador permanece en la PDC normalmente son térmicamente estables hasta una temperatura de aproximadamente setecientos cincuenta grados Centígrados (750°C), aunque la tensión interna dentro del elemento de corte puede comenzar a desarrollarse a temperaturas que exceden aproximadamente trescientos cincuenta grados Centígrados (350°C). Esta tensión interna por lo menos parcialmente es debido a las diferencias en las proporciones de expansión térmica entre la faceta superior de corte y el sustrato de elemento de corte al cual se enlaza. Esta diferencial en las proporciones de expansión térmica puede resultar en tensiones por compresión y tracción relativamente grandes en la interconexión entre la faceta superior de corte y el sustrato, y pueden provocar que la faceta superior de corte se deslamine del sustrato. A temperaturas de aproximadamente setecientos cincuenta grados Centígrados (750°C) y superiores, las tensiones dentro de la faceta superior de corte por si mismas pueden incrementarse significativamente debido a las diferencias en los coeficientes de expansión térmica del material de diamante y el material catalizador dentro de la faceta superior de corte. Por ejemplo, el cobalto se extiende térmicamente más rápido de manera significativa que el diamante, lo cual puede provocar que se formen grietas y se propaguen dentro de la faceta superior de corte, llevando eventualmente al deterioro de la faceta superior de corte e inefectividad del elemento de corte.
Además, a temperaturas en o por encima de aproximadamente setecientos cincuenta grados Centígrados (750°C), algunos de los cristales de diamante dentro de la PDC pueden reaccionar con el material catalizador provocando que los cristales de diamante experimenten una descomposición química o una retro-conversión a otro alótropo de material de carbono u otro basado en carbono. Por ejemplo, los cristales de diamante pueden convertirse en grafito en los límites de cristal de diamante, lo cual puede debilitar sustancialmente la faceta superior de corte. Además, a temperaturas extremadamente elevadas, además de volverse grafito, algunos de los cristales de diamante pueden convertirse en monóxido de carbono y dióxido de carbono.
Para reducir los problemas asociados con diferentes proporciones de expansión térmica y descomposición química de los cristales de diamante en los elementos de corte de PDC, se han desarrollado las denominadas PDCA "térmicamente estables" (las cuales también se conocen como productos térmicamente estables o "TSP") . Tal PDC térmicamente estable puede formarse al lixiviar el aglutinante o material catalizador (por ejemplo, cobalto) a partir de espacios intersticiales entre los cristales de diamante inter-enlazados en la faceta superior de corte utilizando, por ejemplo, un ácido o combinación de ácidos. Las PDC térmicamente estables en las cuales sustancialmente todo el material catalizador se ha lixiviado a partir de la faceta superior de corte, se ha informado que son térmicamente estables hasta temperaturas de aproximadamente mil doscientos grados Centígrados (1,200°C). Algunos TSP convencionales, en lugar de lixiviarse del catalizador, también incorporan material de silicio en cavidades entre las partículas de diamante .
Sin embargo, problemas con tales elementos de corte de PDC que incluyen facetas superiores de corte formadas a partir de TSP incluyen dificultades en obtener buena conexión de la faceta superior de corte a un sustrato de soporte debido ampliamente a la falta del material catalizador solvente dentro del cuerpo de la faceta superior de corte. Además, los TSP llenos de silicio no se enlazan fácilmente a un sustrato. Además, dificultades incluyen proporcionar soporte adecuado de la faceta superior de corte en el sustrato durante las operaciones de perforación. El sustrato y la faceta superior de corte de un Elemento de corte de TSP generalmente se enlazan utilizando un material (por ejemplo, una aleación de broncesoldadura u otro material adhesivo) que tiene una dureza relativamente inferior en comparación con la dureza de la faceta superior de corte y el sustrato. Los TSP, y particularmente los TSP lixiviados con cavidades abiertas entre las partículas de diamante, han probado que son indeseablemente frágiles si no se soportan adecuadamente contra una carga experimentada durante la perforación. Durante una operación de perforación, los elementos de corte de PDC se someten a fuerzas y tensiones relativamente elevadas cuando los elementos de corte de PDC se arrastran a lo largo de un yacimiento subterráneo cuando una barrena de perforación a la cual se aseguran se hace girar bajo el peso en la barrena (WOB) para formar un pozo de sondeo. Cuando la faceta superior de corte se arrastra a lo largo del yacimiento, el material que enlaza la faceta superior de corte al sustrato, que tiene una dureza relativamente inferior y menos rigidez que cualquiera de los elementos enlazados del elemento de corte pueden comprimirse o de otra manera deformarse en una forma no uniforme, sometiendo la faceta superior de corte a tensiones por tracción, o tensiones combinadas por tracción y por compresión (por ejemplo, flexión) durante operaciones de perforación. Tales tensiones en el material de PCD sustancialmente inelástico de la faceta superior de corte puede llevar a desinteqración y fisuración de la estructura de diamante policristalino y resultar en una falla del elemento de corte debido a la falla de la faceta superior de corte ' o el enlace en la interconexión entre la faceta superior de corte y el sustrato.
En algunas modalidades, la presente descripción incluye un elemento de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre que comprende una faceta superior de corte que tiene una a superficie de corte y una superficie base y un sustrato que tiene una superficie de soporte. El elemento de corte además incluye una estructura intermedia que comprende una pluralidad de proyecciones que se extiende desde una superficie de soporte del sustrato hacia la superficie base de la faceta superior de corte y una capa de adhesión que se extiende entre la superficie base de la faceta superior de corte y la superficie de soporte del sustrato .
En modalidades adicionales, la presente descripción incluye un elemento de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre que comprende una faceta superior de corte que tiene una superficie de corte y una superficie base y un sustrato que tiene una superficie de soporte. El elemento de corte además incluye una estructura intermedia dispuesta entre la superficie de soporte del sustrato y la superficie base de la faceta superior de corte y se conecta a una superficie de por lo menos una de la superficie de soporte del sustrato y la superficie base de la faceta superior de corte. Una capa de adhesión se extiende alrededor de porciones de la estructura intermedia entre la superficie base de la faceta superior de corte y la superficie de soporte del sustrato.
En modalidades adicionales, la presente descripción incluye una herramienta de perforación terrestre que comprende un cuerpo de herramienta y por lo menos un elemento de corte llevado por el cuerpo de herramienta. Por lo menos un elemento de corte incluye una faceta superior de corte que tiene una superficie de corte que comprende un material superabrasivo y una superficie base y un sustrato que tiene una pluralidad de proyecciones que se extiende desde una superficie de soporte del sustrato hacia la superficie base de la faceta superior de corte. El elemento de corte además incluye una capa de adhesión, en la cual la pluralidad de proyecciones se integra, que se extiende entre la superficie base de la faceta superior de corte y la superficie de soporte del sustrato.
Modalidades adicionales de la presente descripción incluyen un método para fabricar un elemento de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre que comprende formar una estructura intermedia que comprende una pluralidad de proyecciones en y que se extiende desde una superficie de soporte de un sustrato y se adhieren a una faceta superior de corte que comprende un material superabrasivo a la superficie de soporte del sustrato y la pluralidad de proyecciones utilizando un adhesivo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Aunque la especificación concluye con las reivindicaciones que señalan particularmente y reclaman de manera distintiva lo que se considera como modalidades de la presente descripción, las ventajas de modalidades de la descripción pueden verificarse fácilmente a partir de la siguiente descripción de las modalidades de la narración cuando se lean junto con los dibujos anexos en los cuales:
La FIGURA 1 es una vista en perspectiva de una barrena de perforación rotativa terrestre que incluye uno o más elementos de corte de acuerdo con modalidades de la presente descripción;
la FIGURA 2 es una vista en perspectiva en despiece de un elemento de corte de acuerdo con modalidades de la presente descripción para su uso con una herramienta de perforación terrestre tal como, por ejemplo, la barrena de perforación rotativa terrestre mostrada en la FIGURA 1;
la FIGURA 3 es una vista lateral del elemento de corte mostrado en la FIGURA 2;
la FIGURA 4A es una vista parcial alargada del elemento de corte mostrado en la FIGURA 2;
la FIGURA 4B es una vista parcial alargada del elemento de corte mostrado en la FIGURA 2 de acuerdo con modalidades adicionales de la presente descripción;
la FIGURA 5 es una vista en corte transversal longitudinal de un elemento de corte de acuerdo con modalidades adicionales de la presente descripción para su uso con una herramienta de perforación terrestre tal como por ejemplo, la barrena de perforación rotativa terrestre mostrada en la FIGURA 1; y
la FIGURA 6 es una vista parcial alargada del elemento de corte mostrado en la FIGURA 5.
Las ilustraciones presentadas aquí no se deben interpretar como vistas reales de algún material particular, aparato, sistema o método, sino sólo como representaciones idealizadas las cuales se emplean para describir la presente descripción. Adicionalmente, elementos comunes entre las figuras pueden tener la misma designación numérica.
Modalidades de la presente descripción incluyen elementos de corte para su uso con herramientas de perforación terrestre tales como por ejemplo, una barrena de perforación rotativa terrestre. La FIGURA 1 es una vista en perspectiva de una barrena 10 de perforación rotativa terrestre. La barrena 10 de perforación rotativa terrestre incluye un cuerpo 12 de barrena que puede asegurarse a un fuste 14 que tiene una porción 16 de conexión roscada (por ejemplo, una porción de conexión del Instituto Americano del Petróleo (API)) para conectar la barrena 10 de perforación a una sarta de perforación (no mostrada) . El cuerpo 12 de barrena puede asegurarse al fuste 14 utilizando una extensión 18 o puede asegurarse directamente al fuste 14.
El cuerpo 12 de barrena puede incluir pasajes de fluido internos (no mostrados) que se extienden entre la cara 13 del cuerpo 12 de barrena y un calibre longitudinal (no mostrado), que se extiende a través del fuste 14, la extensión 18, y parcialmente a través del cuerpo 12 de barrena. Inserciones 24 de tobera también pueden proporcionarse en la cara 13 del cuerpo 12 de barrena dentro de los pasajes de fluido internos. El cuerpo 12 de barrena además puede incluir una pluralidad de cuchillas 26 que se separan por ranuras 28 para desperdicios. En algunas modalidades, el cuerpo 12 de barrena puede incluir tapones 32 de desgaste de calibre y ranuras 38 de desgaste. Uno o más elementos 100 de corte de acuerdo con modalidades de la presente descripción pueden montarse en la cara 13 del cuerpo 12 de barrena en receptáculos 22 de elementos de corte que se ubican a lo largo de cada una de las cuchillas 26. El cuerpo 12 de barrena de la barrena 10 de perforación rotativa terrestre mostrada en la FIGURA 1 puede comprender un material compuesto de matriz de partículas que incluye partículas duras dispersadas dentro de un material de matriz metálica .
La FIGURA 2 ilustra una vista en perspectiva en despiece de un elemento 100 de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre tal como por ejemplo, la barrena 10 de perforación rotativa terrestre mostrada en la FIGURA 1. Como se muestra en la FIGURA 2, el elemento 100 de corte (por ejemplo, un elemento de corte de PDC) puede incluir una faceta superior 102 de corte y un sustrato 104. Se observa que aunque la modalidad de la FIGURA 2 ilustra el elemento 100 de corte como de forma cilindrica o de disco, en otras modalidades, el elemento 100 de corte puede tener cualquier forma deseable, tal como de domo, cono, bisel, etc. En algunas modalidades, la faceta superior 102 de corte puede incluir un material superabrasivo que incluye o se comprende de partículas superabrasivas mutuamente enlazadas, orientadas aleatoriamente (por ejemplo, un material policristalino tal como diamante, nitruro de boro cúbico (CBN), etc.) que se enlazan bajo condiciones de alta temperatura, alta presión (HTHP) . Por ejemplo, una faceta superior de corte que tiene una estructura policristalina puede formarse a partir de partículas de un material duro tal como partículas de diamante (también conocidas como "granalla") mutuamente enlazadas en presencia de un material catalizador tal como por ejemplo, un aglutinante de cobalto u otro material aglutinante {por ejemplo, otro metal del Grupo VIII, tal como níquel o hierro, o aleaciones que incluyen estos materiales tal como Ni/Co, Co/Mn, Co/Ti, Co/Ni/V, Co/Ni, Fe/Co, Fe/Mn, Fe/Ni, Fe (Ni,Cr), Fe/Si2, Ni/Mn, y Ni/Cr) ) utilizando un proceso de HTHP. En algunas modalidades, el material de diamante a partir del cual se forma la estructura policristalina puede comprender diamante natural, diamante sintético, o mezclas de los mismos, e incluye granalla de diamante de diferentes tamaños de cristal (es decir, de múltiples capas de granalla de diamante, cada capa teniendo un tamaño de cristal promedio diferente, al utilizar una granalla de diamante que tiene una distribución de tamaño de cristal multi-modal, o ambas). En algunas modalidades, el material de diamante policristalino puede formarse en un sustrato de soporte, o puede formarse como estructuras no empotradas.
En algunas modalidades, la faceta superior 102 de corte puede comprender una PDC térmicamente estable o TSP. Por ejemplo, un material catalizador utilizado para formar la PDC puede removerse sustancialmente (por ejemplo, por lixiviación, procesos electrolíticos, etc.) del material de diamante policristalino en la faceta superior 102 de corte. La remoción del material catalizador de la faceta superior 102 de corte puede controlarse para remover sustancial y uniformemente el material catalizador del material de diamante policristalino en la faceta superior 102 de corte. El material catalizador dentro del material de diamante policristalino en la faceta superior 102 de corte puede removerse sustancialmente de los espacios intersticiales dentro del material policristalino y de las superficies de las partículas de diamante enlazadas de las cuales se comprende el material policristalino. Después del proceso de remoción, el material policristalino en la faceta superior 102 de corte puede tener una porción (por ejemplo, una porción sustancial), o incluso todo el material de diamante policristalino, el cual se vuelve sustancialmente libre de material catalizador.
El sustrato 104 puede incluir una superficie 106 de soporte y una porción 107 base. La porción 107 base del sustrato 104 puede conectarse (por ejemplo, broncesoldarse ) a una herramienta de perforación terrestre (por ejemplo, la barrena 10 de perforación rotativa terrestre (FIGURA 1)) después de la fabricación del elemento 100 de corte. La superficie 106 de soporte del sustrato 104 puede asegurarse a la faceta superior 102 de corte. Como se muestra en las FIGURAS 2 y 3, la faceta superior 102 de corte puede incluir una superficie 108 base y una superficie 109 de corte. La faceta superior 102 de corte puede colocarse en el sustrato de modo que la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte se asegure por lo menos parcialmente a la superficie 106 de soporte del sustrato 104. Por ejemplo, la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte puede asegurarse a la superficie 106 de soporte del sustrato 104 en una capa 114 de adhesión utilizando un proceso adhesivo (por ejemplo, un proceso de broncesoldadura, un proceso de estaño-soldadura, un proceso de soldadura, cualquier proceso adhesivo adecuado que utilice otros materiales adhesivos, etc.). Como se utiliza en la presente, los términos "adhesivo" y "adhesión" se interpretarán en su sentido más amplio para abarcar el uso de cualquier material de enlace, que incluyen materiales de enlace metalúrgico y no metalúrgico, de una menor dureza y rigidez que los materiales de los dos componentes enlazados por este medio. Por ejemplo, la capa 114 de adhesión puede formarse al broncesoldar la faceta superior 102 de corte al sustrato 104 utilizando una aleación de bronce (por ejemplo, TiCuSil) . En algunas modalidades, la capa 114 de adhesión puede formarse por procesos tales como por ejemplo, los procesos de broncesoldadura por microondas discutidos en la Patente Estadounidense No. 6,054,693 para Barmatz et al., Publicación de PCT WIPO WO 1999/029465 Al, y la Publicación de PCT WIPO WO 2000/034001 Al. En algunas modalidades, la capa 114 de adhesión puede incluir una aleación de bronce formada a partir de materiales tales como aquellos descritos en la Patente Estadounidense No. 7,487,849 para Radtke.
El elemento 100 de corte puede incluir una estructura intermedia colocada entre el sustrato 104 y la faceta superior 102 de corte. Por ejemplo, una porción del elemento 100 de corte (por ejemplo, el sustrato 104) puede incluir una pluralidad de proyecciones 110 discretas que se extienden desde la superficie 106 de soporte del sustrato 104. En algunas modalidades, la estructura intermedia puede conectarse, antes de su aseguramiento mutuo de la misma, a uno o ambos de la faceta superior 102 de corte y el sustrato 104. Como se muestra en las FIGURAS. 2 y 3, una pluralidad de proyecciones 110 puede extenderse desde la superficie 106 de soporte del sustrato 104. Cada una de la pluralidad de proyecciones 110 puede extenderse desde, o mostrar una exposición con respecto a, la superficie 106 de soporte del sustrato 104 de sustancialmente la misma altura. Como se discute a continuación en detalle adicional, las proyecciones 110 pueden formarse integralmente como parte del sustrato 104, pueden conectarse de otra manera o adherirse a la superficie 106 de soporte del sustrato 104, o combinaciones de las mismas. Las proyecciones 110 que se extienden desde la superficie 106 de soporte pueden formar una o más cavidades 112 contiguas o no contiguas que se extienden alrededor de y entre las proyecciones 110. Como se muestra en las FIGURAS 3 y 4A, la capa 114¦ de adhesión puede disponerse dentro de las cavidades 112 y puede extenderse alrededor de y entre las proyecciones 110. En otras palabras, la capa 114 de adhesión dispuesta dentro de las cavidades 112 se extiende entre la superficie 106 de soporte del sustrato 104 y la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte. La capa 114 de adhesión dispuesta dentro de las cavidades 112 puede actuar para asegurar la superficie 106 de soporte del sustrato 104 a la faceta superior 102 de corte.
Con referencia aún a la FIGURA 3, las proyecciones 110 que se extienden desde la superficie 106 de soporte del sustrato 104 pueden formar un soporte distribuido de multipunto para la faceta superior 102 de corte. Por ejemplo, las proyecciones 110 pueden extenderse desde la superficie 106 de soporte hacia la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte. En algunas modalidades, la superficie que se opone a las proyecciones 110 (por ejemplo, la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte) puede comprender una superficie sustancialmente plana. En cualquier caso, la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte y la superficie 106 de soporte del sustrato 104 puede configurarse con una topografía mutuamente cooperativa de modo que una distancia vertical (axial) entre porciones superpuestas adyacentes de estos componentes sustancialmente es uniforme, y una separación sustancialmente uniforme entre los componentes se proporciona por las proyecciones 110. En algunas modalidades, las proyecciones 110 pueden formarse para tener un ancho (es decir, una distancia de las proyecciones 110 medidas a lo largo de la superficie 106 de soporte) que relativamente es pequeña cuando se compara con un ancho de la superficie 106 de soporte del sustrato 104 (por ejemplo, un ancho de entre 20 micrones (micrómetros ( m) ) y 2000 micrones) . Similarmente, las proyecciones 110 pueden mostrar una exposición, o altura, por encima de la superficie 106 de soporte de la misma magnitud o similar. Es deseable que la exposición de las proyecciones 110 sea sustancialmente uniforme para proporcionar un soporte sustancialmente uniforme para todas las porciones de la faceta superior 102 de corte. Tal configuración de proyecciones 110 puede formar un soporte distribuido de multipunto que tenga una cantidad relativamente grande de proyecciones 110 que soporten la faceta superior 102 de corte. Por ejemplo, numerosas proyecciones 110 (por ejemplo, decenas, centenas, millares, etc., de proyecciones 110) pueden extenderse desde la superficie 106 de soporte del sustrato 104 para soportar la faceta superior 102 de corte. Como se discute en lo siguiente, en algunas modalidades, las proyecciones 110 pueden comprender partículas o granos de un material seleccionado (por ejemplo, partículas de diamante, carburos, nitruros, óxidos, boruros, etc.). Las proyecciones 210 pueden formarse a partir de partículas del material seleccionado que tiene un tamaño de partícula o de grano sustancialmente menor que un área de la superficie 106 de soporte del sustrato 104 para proporcionar un soporte de multipunto para la faceta superior 102 de corte (por ejemplo, un tamaño de partícula o de grano, o diámetro nominal, de entre 20 micrones y 2000 micrones) .
En algunas modalidades, aunque las proyecciones 110 pueden mostrar una exposición por encima de la superficie 106 de soporte, las proyecciones 110 pueden mostrar diferentes alturas que se extienden desde la superficie 106 de soporte del sustrato 104. Por ejemplo, la superficie 106 de soporte del sustrato 104 puede mostrar una superficie perfilada (por ejemplo, una superficie convexa, una superficie cóncava, una superficie formada por anillas concéntricos, combinaciones de las mismas o cualquier otra geometría de superficie no plana adecuada) . En tal modalidad, las proyecciones 110 a porciones relativamente elevadas de la superficie 106 de soporte del sustrato 104 pueden tener una altura menor que una altura de las proyecciones 110 en porciones relativamente inferiores de la superficie 106 de soporte del sustrato 104. Por ejemplo, en una superficie cóncava, las proyecciones 110 cercanas al borde del sustrato 104 mostrarán una altura menor que la de las proyecciones 110 cercanas al centro del sustrato 104.
En algunas modalidades y como se muestra en la FIGURA 4A, la faceta superior 102 de corte puede asegurarse al sustrato 104 de manera que la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte se pone en contacto directo con las proyecciones 110 que se extienden desde la superficie 106 de soporte del sustrato 104. La capa 114 de adhesión dispuesta dentro de las cavidades 112 que se extiende alrededor y entre las proyecciones 110 también puede actuar para asegurar la superficie 106 de soporte del sustrato 104.
En otras modalidades y como se muestra en la FIGURA 4B, la faceta superior 102 de corte puede asegurarse al sustrato 104 de modo que la capa 114 de adhesión se extiende alrededor de (por ejemplo, sobre) los extremos distantes de las proyecciones 110 que se extienden desde la superficie 106 de soporte del sustrato 104. En otras palabras, la capa 114 de adhesión dispuesta dentro de las cavidades 112 se extiende entre la superficie 106 de soporte del sustrato 104 y la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte y una porción de la capa 114 de adhesión se extiende entre los extremos distantes de las proyecciones 110 formadas en el sustrato 104 y la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte. La capa 114 de adhesión dispuesta dentro de las cavidades 112 se extiende alrededor de entre las proyecciones 110 que incluyen el extremo distante de las proyecciones 110 puede actuar para asegurar la superficie 106 de soporte del sustrato 104. Tal configuración puede actuar para soportar la faceta superior 102 de corte durante las operaciones de perforación. Por ejemplo, durante una operación de perforación, las fuerzas sobre la faceta superior 102 de corte pueden actuar para deformar parcialmente la capa 114 de adhesión, pero para la presencia de las proyecciones 110; sin embargo, las proyecciones 110 actúan para limitar la cantidad de tensión sobre la faceta superior 102 de corte debido a la cantidad inconsecuente de la deformación de las porciones de la capa 114 de adhesión entre los extremos distantes de las proyecciones 110 y la faceta superior 102 de corte.
En algunas modalidades, la distancia entre el extremo distante de las proyecciones 110 formadas en el sustrato 104 y la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte puede mostrar una distancia sustancialmente (por ejemplo, por un orden de magnitud o mayor) menor que la distancia entre la superficie 106 de soporte del sustrato 104 y la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte.
En algunas modalidades, una porción intermedia del elemento 100 de corte (por ejemplo, dimensiones de las proyecciones 110 y la capa 114 de adhesión) puede dimensionarse para proporcionar un elemento 100 de corte que muestre una rigidez relativamente mejorada y tenacidad en comparación con elementos de corte convencionales. Por ejemplo, una distancia entre el extremo distante de las proyecciones 110 y la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte (por ejemplo, una distancia que forma una cavidad 113 entre el extremo distante de las proyecciones 110 y la superficie 108 base de la faceta superior 102 de corte para una porción de la capa 114 de adhesión) puede mostrar una distancia de aproximadamente 10 micrones a 100 micrones y una distancia de exposición de las proyecciones 110 puede mostrar una distancia de aproximadamente 25 a 250 micrones. Tal configuración puede proporcionar un elemento 100 de corte que tiene una capa 114 de adhesión que permite que el elemento 110 de corte absorba la energía y se deforme sin fractura sustancial (es decir, tenacidad) mientras las proyecciones 110 soportarán la faceta superior 102 de corte al limitar la cantidad de deflexión de la faceta superior 102 de corte (es decir, rigidez).
Con referencia nuevamente a la FIGURA 3, el sustrato 104 y las proyecciones 110 pueden formarse a partir de materiales que tienen una dureza mayor que la dureza de la capa 114 de adhesión (por ejemplo, una aleación de bronce relativamente más blanda) . Por ejemplo, el sustrato 104 puede comprender un sustrato 104 de carburo cementado (por ejemplo, carburo de tungsteno) , o cualquier otro material que sea adecuado para su uso como sustrato para elementos de corte. Las proyecciones 110 pueden formarse a partir de materiales resistentes al desgaste duros (materiales que incluyen carburos, nitruros, óxidos, boruros, etc.) o materiales superduros (por ejemplo, materiales que tienen una dureza Vickers de más de 40 GPa) . En algunas modalidades, las proyecciones 110 pueden formarse integralmente con el sustrato 104 y pueden comprender un material similar (por ejemplo, carburo de tungsteno) o material disimilar (por ejemplo, carburo de silicio, nitruro de boro cúbico (CBN), granalla de diamante, etc.) que el material del sustrato 104. En otras modalidades, las proyecciones 110 pueden incluir un material formado por separado del sustrato 104 (por ejemplo, partículas o granos de granalla de diamante, nitruro de boro cúbico (CBN) , carburo de silicio, etc. ) que pueden enlazarse o de otra manera adherirse al sustrato 104 después de que se forma el sustrato 104. Por ejemplo, las partículas de un material pueden sinterizarse en la superficie 106 de soporte del sustrato 104 para formar las proyecciones 110.
En algunas modalidades, las porciones del elemento 100 de corte (por ejemplo, el sustrato 104 o en algunas modalidades, el sustrato 104 y las proyecciones 110) pueden fabricarse utilizando procesos pulvimetalúrgicos tales como por ejemplo, procesos de prensado y sinterización, aspersión directa de polvo y sinterización con láser. Por ejemplo, las porciones de los elementos 100 de corte pueden fabricarse utilizando técnicas de compactacion y sinterización en polvo tales como por ejemplo, aquellas descritas en la Solicitud de Patente Estadounidense pendiente No. de Serie No. 11/271,153 y la Solicitud de Patente Estadounidense pendiente No. de Serie 11/272,439, cada una de las cuales se asigna al cesionario de la presente descripción. Ampliamente, los métodos comprenden inyectar una mezcla de polvo en una cavidad dentro de un molde para formar un cuerpo verde, y el cuerpo verde entonces puede sinterizarse hasta obtener una densidad final deseada para formar las porciones de los elementos 100 de corte. Tales procesos con frecuencia se denominan en la técnica como moldeo por inyección de metal (MIM) o procesos de moldeo por inyección de polvo (PIM) . La mezcla de polvo puede inyectarse mecánicamente en la cavidad de molde utilizando, por ejemplo un proceso de moldeo por inyección o un proceso de moldeo por transferencia. Para formar una mezcla de polvo para su uso en modalidades de los métodos de la presente descripción, una pluralidad de partículas duras puede mezclarse con una pluralidad de partículas de matriz que comprende un material de matriz de metal. En algunas modalidades, un material orgánico también puede incluirse en la mezcla de polvo. El material orgánico puede comprender un material que actúa como un lubricante para ayudar en la compactación de partículas durante un proceso de moldeo.
Las partículas duras de la mezcla de polvo pueden comprender diamante, o pueden comprender materiales cerámicos tales como carburos, nitruros, óxidos, y boruros (incluyendo carburo de boro (B4C) ) . Más específicamente, las partículas duras pueden comprender carburos y boruros formados a partir de elementos tales como W, Ti, Mo, Nb, V, Hf, Ta, Cr, Zr, Al, y Si. A manera de ejemplo y no de limitación, materiales que pueden utilizarse para formar partículas duras incluyen carburo de tungsteno, carburo de titanio (TiC) , carburo de tántalo (TaC) , diboruro de titanio (TiB2) , carburo de cromo, nitruro de titanio (TiN) , óxido de aluminio (Ai203) , nitruro de aluminio (A1N) , nitruro de boro (BN) , nitruro de silicio (SÍ3N4) , y carburo de silicio (SiC) . Además, combinaciones de diferentes partículas duras pueden utilizarse para adaptar las propiedades físicas y características del material compuesto de matriz de partículas.
Las partículas de matriz de la mezcla de polvo pueden comprender, por ejemplo, aleaciones de cobalto, de hierro, de níquel, de aluminio, de cobre, de magnesio, y de titanio. El material de matriz también puede seleccionarse de elementos comercialmente puros tales como cobalto, aluminio, cobre, magnesio, titanio, hierro y níquel. A manera de ejemplo y no de limitación, el material de matriz puede incluir acero al carbono, acero de aleación, acero inoxidable, acero para herramientas, acero de manganeso Hadfield, material de superaleación de níquel o cobalto y aleaciones de hierro o níquel con baja expansión térmica tales como INVAR®. Como se utiliza en la presente, el término "superaleación" se refiere a aleaciones de hierro, níquel, y cobalto que tienen por lo menos 12% de cromo en peso. Aleaciones ejemplares adicionales que pueden utilizarse como material de matriz incluyen aceros austeníticos, superaleaciones de níquel tales como INCONEL® 625M o Rene 95, aleaciones tipo INVAR® que tienen un coeficiente de expansión térmica que se correlaciona estrechamente con el de las partículas duras utilizadas en el material compuesto de matriz de partículas particular. Una correlación más estrecha del coeficiente de la expansión térmica del material de matriz con el de las partículas duras ofrece ventajas tales como reducir problemas asociados con tensiones residuales y fatiga térmica. Otro ejemplo de un material de matriz es un acero de manganeso austenítico de Hadfield (Fe con aproximadamente 12% de Mn en peso y 1.1% de C en peso) .
En algunas modalidades, las porciones del elemento 100 de corte en contacto con la capa 114 de adhesión (por ejemplo, la superficie 106 de soporte del sustrato 104 y en algunas modalidades, las proyecciones 110 formadas en la superficie 106 de soporte del sustrato 104) pueden procesarse para mejorar la adhesión subsiguiente de una faceta superior 102 de corte preformada en la misma. Tal procesamiento de las porciones del elemento 100 de corte en algunas modalidades, puede incluir la remoción de uno o más contaminantes o materiales que puedan debilitar o de otra manera interferir con el enlace óptimo de la faceta superior 102 de corte a las porciones del elemento 100 de corte.
En otras modalidades, el área de superficie de las porciones del elemento 100 de corte en contacto con la capa 114 de adhesión (por ejemplo, la superficie 106 de soporte del sustrato 104 y, en algunas modalidades, las proyecciones 110 formadas en la superficie 106 de soporte del sustrato 104) puede incrementarse. Por ejemplo, los procesos químicos, eléctricos, y/o mecánicos pueden utilizarse para incrementar el área de superficie de las porciones del elemento 100 de corte al remover el material de las porciones del elemento 100 de corte. Por ejemplo, técnicas para incrementar el área de superficie de las porciones del elemento 100 de corte incluyen ablación por láser, voladura con material abrasivo y exposición a grabadores químicos.
En algunas modalidades, donde las proyecciones 110 se forman integralmente a partir del sustrato, las proyecciones 110 en la superficie 106 de soporte del sustrato 104 pueden formarse por procesos químicos, eléctricos y/o mecánicos que pueden utilizarse para incrementar el área de superficie de las porciones del elemento 100 de corte (por ejemplo, como se discute en lo anterior) al remover el material de las porciones del elemento 100 de corte. Por ejemplo, las proyecciones 110 pueden formarse por texturizado o abollonado de la superficie 106 de soporte del sustrato 104. A manera de ejemplo adicional, técnicas para formar las proyecciones 110 en la superficie 106 de soporte del sustrato 104 incluyen maquinado (por ejemplo, fresado, maquinado por descarga eléctrica, (EDM) , rectificado, etc.), ablación por láser, voladura con material abrasivo y exposición a grabadores químicos.
La FIGURA 5 es una vista en sección transversal longitudinal de un elemento 200 de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre tal como por ejemplo, la barrena 10 de perforación rotativa terrestre mostrada en la FIGURA 1. La FIGURA 6 es una vista parcial alargada del elemento 200 de corte. Como se muestra en las FIGURAS 5 y 6, el elemento 200 de corte puede ser similar al elemento 100 de corte mostrado y descrito con referencia a las FIGURAS 2, 3, 4A, y 4B (por ejemplo, puede incluir una cavidad entre el extremo distante de las proyecciones y la faceta superior de corte como se muestra en la FIGURA 4B) y puede incluir una faceta superior 202 de corte, un sustrato 204, una estructura intermedia (por ejemplo, una pluralidad de proyecciones 210 que se extiende desde la superficie 206 de soporte del sustrato 204), y una capa 214 de adhesión. Las proyecciones 210 pueden adherirse o de otra manera enlazarse al sustrato 204. En algunas modalidades, una porción 216 de soporte del sustrato 204 puede contener partículas o granos de un material 218 de soporte (por ejemplo, partículas de diamante, carburos, nitruros, óxidos, boruros, etc. ) formados en o sobre la porción 216 de soporte del sustrato 204. Por ejemplo, el material 218 puede incluir granalla de diamante (por ejemplo, granalla de diamante natural o sintético), granalla de carburo de tungsteno macro-cristalino, etc., impregnado en el sustrato 204. El material 218 de soporte puede extenderse a través de la porción 216 de soporte del sustrato 204 a la superficie 206 de soporte para formar las proyecciones 210. En algunas modalidades, el material 218 de soporte puede graduarse como el material 218 que se extiende a través de la porción 216 de soporte del sustrato 204 y la concentración del material 218 puede incrementar cuando el material 218 de soporte se aproxima a la superficie 206 de soporte del sustrato 204. Se observa que aunque la modalidad de las FIGURAS 5 y 6 ilustra el material 218 de soporte que se extiende a través de la porción 216 de soporte del sustrato 204, el material 218 de soporte puede disponerse en cualquier forma adecuada en el sustrato 204. Por ejemplo, el material 218 de soporte puede disponerse sólo cerca de la superficie 206 de soporte. En otras modalidades, el material 218 de soporte puede disponerse a través de todo el sustrato 204. En algunas modalidades y como se muestra en las FIGURAS 5 y 6, el material 218 de soporte que forma las proyecciones 210 puede disponerse parcialmente (es decir, integrarse) en el sustrato 204. En otras modalidades, el material 218 de soporte que forma las proyecciones 210 puede disponerse sobre la superficie 206 de soporte del sustrato 204.
Aunque modalidades de métodos de la presente descripción se han descrito en lo anterior con referencia a elementos de corte para barrenas de perforación rotativa terrestres, la presente descripción puede utilizarse para formar los elementos de corte para su uso con herramientas de perforación terrestre y componentes de las mismas diferentes a barrenas de perforación rotativa de fresas fijas que incluyen, por ejemplo, otros componentes de barrenas de perforación rotativa de fresas fijas, barrenas de conos de rodillos, barrenas híbridas que incorporan fresas fijas y estructuras de corte rotativas, coronas de sondeo, barrenas excéntricas, barrenas bicéntricas, escariadoras , fresadoras y otras herramientas y estructuras conocidas en la técnica. Por consiguiente, el término "herramienta de perforación terrestre" abarca todas las herramientas anteriores y estructuras.
Modalidades de las presentes descripciones pueden ser particularmente útiles para formar elementos de corte para herramientas de perforación terrestre que proporcionan soporte estructural mejorado entre las facetas superiores de corte y los sustratos de los elementos de corte. Por ejemplo, tales elementos de corte pueden proporcionar elementos de corte donde una estructura intermedia suministra soporte adicional bajo tensiones de flexión y tracción a una faceta superior de corte, la cual puede reducir la tendencia de falla del elemento de corte bajo tales tensiones durante las operaciones de perforación en comparación con otros elementos de corte convencionales. Como se discute en lo anterior, configuraciones de la capa de adhesión entre la faceta superior de corte y el sustrato de un elemento de corte convencional puede introducir tensiones a la faceta superior de corte y entre la faceta superior de corte y el sustrato debido a la capa de adhesión relativamente más blanda que permite que la faceta superior de corte se flexione y deforme durante las operaciones de perforación. Tal flexión y deformación pueden provocar que el elemento de corte falle durante operaciones de perforación debido a la falla de la faceta superior de corte o falla de la interconexión entre la faceta superior de corte y el sustrato. Elementos de corte convencionales que incluyen facetas superiores de corte de TSP pueden mostrar particularmente problemas relacionados con el enlace del sustrato a la faceta superior de corte de TSP. Elementos de corte de acuerdo con modalidades de la presente descripción pueden proporcionar un elemento de corte que proporciona mayor soporte y rigidez para la faceta superior de corte montada en un sustrato con una estructura intermedia y una capa de adhesión dispuesta entre las mismas. Tales configuraciones pueden ser relativamente menos susceptibles a falla de los elementos de corte debido a la falla de la faceta superior de corte o falla de la interconexión entre la faceta superior de corte y el sustrato. La estructura intermedia también puede proporcionar área de superficie adicional sobre la cual la capa de adhesión se aplica para reforzar el enlace entre la faceta superior de corte y el sustrato .
Modalidades ejemplares no limitantes adicionales se describen a continuación.
Modalidad 1: Un elemento de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre, que comprende: una faceta superior de corte que tiene una superficie de corte y una superficie base sustancialmente plana; un sustrato que tiene una superficie de soporte; una estructura intermedia que comprende una pluralidad de proyecciones que se extiende desde una superficie de soporte del sustrato hacia la superficie base de la faceta superior de corte; y una capa de adhesión que se extiende entre la superficie base de la faceta superior de corte y la superficie de soporte del sustrato .
Modalidad 2: El elemento de corte de la Modalidad 1, donde cada proyección de la pluralidad de proyecciones se extiende desde la superficie de soporte del sustrato hasta sustancialmente la superficie base de la faceta superior de corte .
Modalidad 3: El elemento de corte de la Modalidad 1 ó 2, donde la pluralidad de proyecciones comprende una pluralidad de partículas adheridas a la superficie de soporte del sustrato.
Modalidad 4 : El elemento de corte de la Modalidad 3, donde la pluralidad de partículas comprende por lo menos una de granalla de diamante, partículas de carburo, partículas de nitruro, partículas de óxido, y partículas de boruro .
Modalidad 5: El elemento de corte de la Modalidad 3 ó 4, donde la pluralidad de partículas comprende una pluralidad de partículas de carburo que comprende por lo menos una de carburo de tungsteno, nitruro de boro cúbico, y carburo de silicio.
Modalidad 6: El elemento de corte de cualquiera de las Modalidades 1 a 5, donde el sustrato comprende carburo de tungsteno y donde la pluralidad de proyecciones comprende un material relativamente más duro que el carburo de tungsteno en el sustrato.
Modalidad 7: El elemento de corte de cualquiera de las Modalidades 1 a 6, donde cada proyección de la pluralidad de proyecciones se extiende desde la superficie de soporte del sustrato hasta la superficie base de la faceta superior de corte.
Modalidad 8 : El elemento de corte de cualquiera de las Modalidades 1 a 7, donde la pluralidad de proyecciones comprende una pluralidad de partículas que tiene un tamaño de partícula sustancialmente uniforme en un margen de tamaño entre 20 micrones y 2000 micrones.
Modalidad 9: Un elemento de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre, que comprende: una faceta superior de corte que tiene una superficie de corte y una superficie base; un sustrato que tiene una superficie de soporte; una estructura intermedia dispuesta entre la superficie de soporte del sustrato y la superficie base de la faceta superior de corte y conectada por lo menos a una de la superficie de soporte del sustrato y la superficie base de la faceta superior de corte; y una capa de adhesión en la cual se integra la estructura intermedia que se extiende entre la superficie base de la faceta superior de corte y la superficie de soporte del sustrato.
Modalidad 10: El elemento de corte de la Modalidad 9, donde la estructura intermedia comprende una pluralidad de proyecciones que se extiende desde la superficie de soporte del sustrato hacia la superficie base de la faceta superior de corte.
Modalidad 11: El elemento de corte de la Modalidad 10, donde la pluralidad de proyecciones comprende una pluralidad de partículas conectadas a la superficie de soporte del sustrato.
Modalidad 12: El elemento de corte de cualquiera de las Modalidades 9 a 11, donde la estructura intermedia, el sustrato, y la faceta superior de corte cada una comprende por lo menos un material que tiene una dureza mayor que una dureza de la capa de adhesión.
Modalidad 13: Una herramienta de perforación terrestre, que comprende: un cuerpo de herramienta; y por lo menos un elemento de corte como se narra en cualquiera de las Modalidades 1 a 12, llevadas por el cuerpo de herramienta.
Modalidad 14: Un método para fabricar un elemento de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre, que comprende: formar una estructura intermedia que comprende una pluralidad de proyecciones en y que se extienden desde una superficie de soporte de un sustrato; y adherir una faceta superior de corte que comprende un material superabrasivo a la superficie de soporte del sustrato y la pluralidad de proyecciones utilizando un adhesivo .
Modalidad 15: El método de la Modalidad 14, que además comprende formar la estructura intermedia a partir de un material que muestra una dureza mayor que una dureza de un material que forma el sustrato.
Modalidad 16: El método de la Modalidad 14 ó 15, donde formar una estructura intermedia comprende: formar el sustrato y la pluralidad de proyecciones a partir de una mezcla de polvo; y prensar y sinterizar la mezcla de polvo para formar una estructura sinterizada unitaria que comprende el sustrato y la pluralidad de proyecciones.
Modalidad 17: El método de cualquiera de las Modalidades 14 a 16, que además comprende formar una faceta superior de corte de TSP al lixiviar por lo menos parcialmente un catalizador a partir de la faceta superior de corte .
Modalidad 18: El método de cualquiera de las Modalidades 14 a 17, donde adherir la faceta superior de corte comprende adherir la faceta superior de corte al sustrato y la pluralidad de proyecciones utilizando un proceso de broncesoldadura .
Modalidad 19: El método de cualquiera de las Modalidades 14 a 18, donde adherir la faceta superior de corte comprende: disponer la faceta superior de corte sobre la pluralidad de proyecciones; y hacer fluir un material de broncesoldadura en una pluralidad de cavidades formadas por la pluralidad de proyecciones y que se extienden entre la faceta superior de corte y el sustrato.
Modalidad 20: El método de cualquiera de las Modalidades 14 a 19, formar una estructura intermedia comprende ubicar por lo menos una de granalla de diamante, partículas de nitruro de boro cúbico, y partículas de carburo de silicio en la superficie de soporte del sustrato.
Modalidad 21: El método de la Modalidad 20, donde ubicar por lo menos una de granalla de diamante, partículas de nitruro de boro cúbico, y partículas de carburo de silicio en la superficie de soporte del sustrato comprende seleccionar por lo menos una de granalla de diamante, partículas de nitruro de boro cúbico, y partículas de carburo de silicio para que tengan un tamaño de partícula promedio sustancialmente uniforme de entre 10 micrones y 2000 micrones .
Aunque la presente descripción se ha descrito en la presente con respecto a ciertas modalidades, aquellos de experiencia ordinaria en la técnica reconocerán y apreciarán que no se limita de esta manera. De hecho, muchas adiciones, supresiones y modificaciones a las modalidades descritas pueden hacerse sin apartarse del alcance de la descripción como se reivindica después de esto, incluyendo equivalentes legales. Además, características de una modalidad pueden combinarse con características de otra modalidad mientras aún se encuentren abarcadas dentro del alcance de la descripción como se contempla por la invención
Claims (17)
1. Un elemento de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre, caracterizado porque comprende: una faceta superior de corte que tiene una superficie de corte y una superficie base; un sustrato que tiene una superficie de soporte; una estructura intermedia que comprende una pluralidad de proyecciones dispuestas entre la superficie de soporte del sustrato y la superficie base de la faceta superior de corte y conectada por lo menos a una de la superficie de soporte del sustrato y la superficie base de la faceta superior de corte, la pluralidad de proyecciones que comprende un material más duro que un material del sustrato; y una capa de adhesión en la cual la estructura intermedia se integra por lo menos parcialmente que se extiende entre la superficie base de la faceta superior de corte y la superficie de soporte del sustrato.
2. El elemento de corte de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura intermedia comprende una pluralidad de proyecciones que se extiende desde la superficie de soporte del sustrato hacia la superficie base de la faceta superior de corte.
3. El elemento de corte de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque cada proyección de la pluralidad de proyecciones se extiende desde la superficie de soporte del sustrato hasta sustancialmente la superficie base de la faceta superior de corte.
4. El elemento de corte de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la pluralidad de proyecciones comprende una pluralidad de partículas adheridas a la superficie de soporte del sustrato.
5. El elemento de corte de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la pluralidad de partículas comprende por lo menos una de granalla de diamante, partículas de carburo, partículas de nitruro, partículas de óxido, y partículas de boruro.
6. El elemento de corte de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la pluralidad de partículas comprende una pluralidad de partículas de carburo que comprende por lo menos una de carburo de tungsteno, nitruro de boro cúbico, y carburo de silicio.
7. El elemento de corte de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque cada proyección de la pluralidad ' de proyecciones se extiende desde la superficie de soporte del. sustrato hasta la superficie base de la faceta superior de corte.
8. El elemento de corte de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie base de la faceta superior de corte por lo menos es sustancialmente plana .
9. Una herramienta de perforación terrestre, caracterizada porque comprende: un cuerpo de herramienta; y por lo menos un elemento de corte como se narra en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, llevada por el cuerpo de herramienta.
10. Un método para fabricar un elemento de corte para su uso con una herramienta de perforación terrestre, caracterizado porque comprende: formar una estructura intermedia que comprende una pluralidad de proyecciones en y se extienden desde una superficie de soporte de un sustrato; formar la estructura intermedia a partir de un material que muestra una dureza mayor que una dureza de un material de sustrato; y adherir una faceta superior de corte que comprende un material superabrasivo a la superficie de soporte del sustrato y la pluralidad de proyecciones utilizando un adhesivo .
11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque comprende seleccionar la faceta superior de corte para que tenga por lo menos una superficie base sustancialmente plana y donde adherir la faceta superior de corte comprende material superabrasivo a la superficie de soporte del sustrato y la pluralidad de proyecciones utilizando un adhesivo que comprende adherir por lo menos la superficie base sustancialmente plana de la faceta superior de corte a¦ la superficie de soporte del sustrato y la pluralidad de proyecciones utilizando el adhesivo .
12. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque formar una estructura intermedia comprende : Formar el sustrato y la pluralidad de proyecciones a partir de una mezcla de polvo; y Prensar y sinterizar la mezcla de polvo para formar una estructura sinterizada unitaria que comprende el sustrato y la pluralidad de proyecciones.
13. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque comprende formar una faceta superior de corte de TSP al lixiviar por lo menos parcialmente un catalizador a partir de la faceta superior de corte .
14. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque adherir la faceta superior de corte comprende adherir la faceta superior de corte al sustrato y la pluralidad de proyecciones utilizando un proceso de broncesoldadura .
15. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque adherir la faceta superior de corte comprende : disponer la faceta superior de corte sobre la pluralidad de proyecciones; y hacer fluir un material de broncesoldadura en una pluralidad de cavidades formadas por la pluralidad de proyecciones y que se extiende entre la faceta superior de corte y el sustrato.
16. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizado porque formar una estructura intermedia comprende ubicar por lo menos una de granalla de diamante, partículas de nitruro de boro cúbico, y partículas de carburo de silicio en la superficie de soporte del sustrato.
17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque ubicar por lo menos una de granalla de diamante, partículas de nitruro de boro cúbico, y partículas de carburo de silicio en la superficie de soporte del sustrato comprende seleccionar por lo menos una de granalla de diamante, partículas de nitruro de boro cúbico, y partículas de carburo de silicio para tener un tamaño de partícula promedio sustancialmente uniforme de entre 10 micrones y 100 micrones
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