NO20130050A1

NO20130050A1 - Bronnverktoy med et nanopartikkelforsterket metallbelegg

Info

Publication number: NO20130050A1
Application number: NO20130050A
Authority: NO
Inventors: Hendrik John
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-02-19
Also published as: WO2012012636A1; DE112011102419T5; US8919461B2; GB201300429D0; GB2495247A; BR112013001507A2; CA2806219A1; GB2495247B; CA2806219C; BR112013001507B1; US20120018141A1

Abstract

Det er vist et brønnverktøy. Verktøyet inkluderer et første element som har en overflate som er konfigurert for eksponering for et brønnfluid, det første elementet omfatter et metallisk belegg anbrakt på et substrat, det metalliske belegget har mange fordelte nanopartikler anbrakt deri og tilveiebringer overflaten. Verktøyet inkluderer også et andre element som er anbrakt i glidbar kontakt på overflaten av det første elementet. I en annen eksempelvis utførelsesform, inkluderer et brønnverktøy et første element som har en overflate som er konfigurert for eksponering for et brønnfluid, det første elementet omfatter en metallisk legering, den metalliske legeringen har mange fordelte nanopartikler anbrakt deri og tilveiebringer overflaten.

Description

Denne patentsøknaden krever prioritet til US provisorisk patentsøknad med løpenr. 61/366,526, levert 21. juli, 2010, som er inkorporert heri ved referanse i sin helhet.

BAKGRUNN

Brønnoperasjoner, inkludert brønnboring, produksjons- eller kompletteringsoperasjoner, spesielt for olje- og naturgassbrønner, utnytter ulike opphulls- og nedihulls brønnkomponenter og verktøyer, spesielt roterbare komponenter og verktøyer, som må opprettholde en høy slitasjemotstand og en lav koeffisient av glidende friksjon under ekstreme betingelser, slik som høye temperaturer og høye trykk for deres effektive drift. Disse inkluderer mange typer roterbare rotorer, aksler, bøssinger, lågere, mansjetter og andre komponenter som inkluderer overflater som er i glidbar kontakt med hverandre. Disse høye temperaturene kan bli forhøy-et ytterligere ved varme generert ved selve komponentene og verktøyene, spesielt de som blir anvendt i nedihullsoperasjonene. Slammotorer kan for eksempel gene-rere ytterligere varme i løpet av deres drift. Materialer anvendt for å tilvirke de ulike opphulls- og nedihulls brønnkomponenter og verktøyer anvendt i brønnboring, produksjon eller kompletteringsoperasjoner blir derfor omhyggelig valgt for deres evne til å operere, ofte i lange tidsperioder, i disse ekstreme betingelsene.

For å opprettholde en høy slitasjemotstand og en lav koeffisient av glidende friksjon anvender disse komponentene og verktøyene hyppig et overflatebelegg, slik som ulike harde krombelegg. Selv om slike belegg generelt er effektive for å tilveiebringe den ønskede slitasjemotstand og koeffisient av glidende friksjon, er de kjent for å være utsatt for korrosjon etter eksponering for ulike brønnmiljøer, spesielt fluider som inkluderer klorider.

Utviklingen av materialer som kan bli anvendt for å danne brønnkomponen-ter og verktøyer som har den ønskede kombinasjonen av høy slitasjemotstand og lav koeffisient av glidende friksjon, så vel som høy korrosjonsmotstand, spesielt i kloridmiljøer, er derfor svært ønsket.

OPPSUMMERING

Det er vist en eksempelvis utførelsesform av et brønnverktøy. Verktøyet inkluderer et første element som har en overflate som er konfigurert for eksponering for et brønnfluid, det første elementet omfatter et metallisk belegg anbrakt på et substrat, det metalliske belegget har mange fordelte nanopartikler anbrakt deri og tilveiebringer overflaten. Verktøyet inkluderer også et andre element som er anbrakt i glidbar kontakt på overflaten av det første elementet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Refererer nå til tegningene hvori like elementer er nummerert likt i de flere figurene: FIG. 1 viser et sideriss av en eksempelvis utførelsesform av et verktøy som vist heri i form av en slammotor; FIG. 2 viser et tverrsnittsriss av slammotoren ifølge FIG. 1; FIG. 3 viser et tverrsnittsriss av slammotoren ifølge FIG. 2 tatt langs snitt 3-3; FIG. 4 er et tverrsnittsriss av slammotoren ifølge FIG. 3 tatt langs snitt 4-4; og FIG. 5 er et tverrsnittsriss av en annen eksempelvis utførelsesform av en slammotor analogt med snittet vist i FIG. 4.

DETALJERT BESKRIVELSE

En detaljert beskrivelse av én eller flere utførelsesformer av den viste appa-raturen og fremgangsmåten er presentert heri ved eksemplifisering og ikke begrensning med referanse til figurene.

Refererer til FIG. 1-4, en eksempelvis utførelsesform av en komponent eller brønnverktøy 1, slik som kan bli anvendt for brønnoperasjoner, inkludert brønn-produksjon eller komplettering, som vist heri, er illustrert med referanse til en slammotor 10. Verktøyet 1 inkluderer et første element 2 som har en overflate 5 som er konfigurert for eksponering for et brønnfluid 26, slik som et boreslam. Det første elementet 2 inkluderer et metallisk belegg 6 anbrakt på et substrat 15. Det metalliske belegget 6 har mange fordelte nanopartikler 7 anbrakt deri og tilveiebringer overflaten 5. Alternativt kan brønnverktøyet 1 i en annen utførelsesform inkludere et første element 2 som har en overflate 5 som er konfigurert for eksponering for et brønnfluid 26, det første elementet omfatter en metallisk legering, den metalliske legeringen har mange fordelte nanopartikler 7 anbrakt deri og tilveiebringer overflaten 5.1 denne utførelsesformen, snarere enn å anvende et belegg, omfatter den metalliske legeringen det første elementet 2. Verktøyet 1 kan også eventuelt inkludere et andre element 8 som er anbrakt i glidbar kontakt på overflaten 5 av det første elementet 2. Dette beskriver et forhold som eksisterer generelt mellom komponenter av mange brønnverktøyer 1 anvendt i brønnoperasjoner; inkludert komponenter av ulike pumpe og borekonfigurasjoner. Det metalliske belegget 6 beskrevet heri kan bli anvendt i et hvilket som helst brønnverktøy 1 som inkluderer en kombinasjon av et andre element 8 som er anbrakt i glidbar kontakt på overflaten 5 av det første elementet 2, spesielt ulike borestrengkomponenter, inkludert bor, pumper, slammotorer, logging-under-boring (LWD) anordninger eller måling-under-boring (MWD) anordninger og er illustrert mer spesielt heri i forbin-delse med en slammotor 10. Dette inkluderer mange glidende overflate eller slita-sjeoverflateanvendelser og konfigurasjoner, inkludert ulike plane og ikke-plane konfigurasjoner, slik som ulike aksler, rotorer, bøssinger, lågere, mansjetter, elekt-riske kontakter og slitasjeoverflater, som krever slitasjemotstand, korrosjonsmotstand og en lav koeffisient av glidende friksjon.

Slammotoren 10 inkluderer en stator 14, en rotor 18 og en polymermansjett 22 som avpasses etter den indre overflaten 17 av statoren 14 og er posisjonert mellom statoren 14 og rotoren 18. Polymermansjett 22 kan inkludere et hvilket som helst egnet polymermateriale 24.1 en eksempelvis utførelsesform, kan polymermateriale 24 inkludere et elastomerisk polymermateriale 24, spesielt ulike for-mer av gummi, inkludert nitril eller akrylonitril butadiengummi. Slam 26 blir pumpet gjennom slammotoren 10 og strømmer gjennom hulrom 30 definert ved lysåpnin-ger mellom nokker 34 på statoren 14 og elastomeren og nokker 38 på rotoren 18. Slammet 26 som blir pumpet gjennom hulrommene 30 forårsaker at rotoren 18 roterer i forhold til statoren 14 og polymermansjetten 22. Strømmen av slammet 26 gjennom hulrommene 30 danner eksentrisk bevegelse av rotoren 18 i kraftdelen 46 av slammotor 10 som blir overført som konsentrisk kraft til borkronen 50. Polymermansjetten 22 er fiksert til statoren 14 og på forseglende måte kontaktet med både statoren 14 og rotoren 18 for å redusere lekkasje ved kontaktpunkter mellom dem langs deres lengde og forbedre ytelsen og effektiviteten av slammotoren 10 ellers kjent som en skrue-fortregningspumpe. Driftsmiljøet for statoren 14, polymermansjett 22 og rotor 18 er et høytrykks-, høytemperatur miljø, som inkluderer trykk opp til omkring 5 MPa, og i noen anvendelser opp til omkring 8 MPa, og temperaturer opp til omkring 250 °C, og overflate 5 er i kontakt med ulike brønnfluider 26, slik som boreslam, inkludert de som inneholder høye konsentrasjoner av klorider. Overflaten 5 av rotor 18 har en forutbestemt overflatefinish. Det er påkrevet for driftseffektiviteten av slammotor 10 å opprettholde den totale betingelsen og forutbestemte overflatefinishen av overflate 5 for å opprettholde en forutbestemt koeffisient av glidende friksjon mellom rotor 18 og polymermansjett 22, spesielt en lav koeffisient av glidende friksjon for å redusere slitasje og annen nedbrytning av polymermansjetten 22. Det metalliske belegget 6 vist heri er konfigurert for å opprettholde en forutbestemt koeffisient av glidende friksjon i det beskrevne høy-trykks-, høytemperatur-miljøet, selv når brønnfluidene 26, slik som boreslam, inneholder høye konsentrasjoner av klorider.

Refererer generelt til FIG. 1-5, og mer spesielt til FIG. 5, i en annen eksempelvis utførelsesform, kan polymermansjetten 22 bli erstattet med en metallmansjett 22' som avpasses etter den indre overflaten 17 av statoren 14 og er posisjonert mellom statoren 14 og rotoren 18, som i visse utførelsesformer kan være dannet av det samme materialet som rotor 18, som beskrevet heri. Metallmansjetten 22' kan inkludere et metallisk belegg 6' på overflaten 54'. Det metalliske belegget 6' kan omfatte det samme metalliske materialet 9' som anvendt for det metalliske materialet 9 av metallisk belegg 6, som vist heri, eller kan inkludere et for-skjellig metallisk materiale. Likeledes kan det metalliske belegget 6' omfatte de samme nanopartiklene T og mengder som anvendt for nanopartiklene 7 og mengder av metallisk belegg 6, som vist heri, eller kan inkludere forskjellige nanopartikler. Verktøyer 1, inkludert slammotorer 10', som har denne konfigurasjonen som inkluderer et første element 2 som har en overflate 5 som er konfigurert for eksponering for et brønnfluid 26, slik som et boreslam, og et andre element 8' som er anbrakt i glidbar kontakt på overflaten 5 av det første elementet 2, hvor det første elementet 2 inkluderer et metallisk belegg 6 som har mange fordelte nanopartikler 7 anbrakt på et substrat 15, og hvor det andre elementet 8 også kan inkludere et metallisk belegg 6' som har mange fordelte nanopartikler 7' anbrakt på et substrat 15', er spesielt velegnet for bruk i høy-temperatur, høytrykks brønnoperasjoner, inkludert de utført ved driftstemperaturer større enn 200 °C, og mer spesielt ved driftstemperaturer større enn 250 °C, og selv mer spesielt temperaturer opp til omkring 300 °C, og trykk opp til omkring 276 MPa.

Refererer til FIG. 2-5, første element 2 i form av rotor 18 inkluderer rotor-substrat 15 som har metallisk belegg 6 anbrakt på en ytre overflate 19 derav. Ro-torsubstrat 15 og overflate 19 kan inkludere et hvilket som helst egnet rotormateri-ale 21, inkludert ulike grader av stål. Refererer til FIG. 4, metallisk belegg 6 kan ha en hvilken som helst egnet tykkelse (t), inkludert en tykkelse på opp til omkring 150 nm, og mer spesielt fra omkring 25^m til omkring 150^m.

Det metalliske belegget 6 kan inkludere Ni, Cu, Ag, Au, Sn, Zn eller Fe, eller legeringer av disse metallene, eller en kombinasjon som inkluderer minst ett av disse materialene. I én eksempelvis utførelsesform kan det metalliske belegget 6 inkludere et hvilket som helst egnet metallisk materiale 9 som inkluderer Ni ved overflaten 5, inkludert metalliske materialer 9 som inkluderer et annet element eller elementer hvori Ni ikke er hoved-bestanddel-elementet, eller til og med det primæ-re bestanddel-elementet. I en annen eksempelvis utførelsesform, inkluderer det metalliske belegget 6 en Ni-basis legering, hvor Ni er hoved-bestanddel-elementet på vektbasis eller atomprosent. I en annen eksempelvis utførelsesform inkluderer metallisk belegg 6 en Ni-P legering, og mer spesielt en Ni-P legering som inkluderer omkring 14 prosent eller mindre på vektbasis av P og balansen Ni og sporurenheter. I enda en annen eksempelvis utførelsesform, inkluderer metallisk belegg 6 en Ni-W legering, og mer spesielt en Ni-W legering (eller W-Ni legering) som inkluderer opp til omkring 76 vekt-prosent wolfram, og mer spesielt opp til omkring 30 vekt-prosent wolfram. I visse utførelsesformer kan dette inkludere omkring 0,1 til omkring 76 vekt-prosent wolfram, og mer spesielt omkring 0,1 til omkring 30 vekt-prosent wolfram. Spor-urenhetene vil være de kjent konvensjonelt for Ni og Ni-legeringer basert på metodene anvendt for å prosessere og raffinere be-standdelselementet eller elementene. Metallisk materiale 9 kan bli beskrevet som en metallmatrise som de fordelte nanopartiklene 7 er anbrakt i for å danne metallisk belegg 6, slik at belegget omfatter et metallmatrisekompositt.

Metallisk belegg 6 inkluderer også mange fordelte nanopartikler 7 som er fordelt innen et metallisk materiale 9. Nanopartiklene 7 kan være fordelt som en homogen dispersjon eller en heterogen dispersjon innen det metalliske materialet 9. Nanopartiklene 7 kan være tilveiebrakt i en hvilken som helst egnet mengde i forhold til beleggmaterialet 9, spesielt opp til omkring 28 volum-% av belegget, mer spesielt fra omkring 5 % til omkring 28 volum-% av belegget, og enda mer spesielt fra omkring 5 % til omkring 12 volum-% av belegget. Nanopartiklene kan omfatte et hvilket som helst egnet nanopartikkelmateriale, inkludert karbon, bor, et karbid, et nitrid, et oksid, et borid eller et fast smøremiddel, inkludert M0S2, BN eller poly-tetrafluoretylen (PTFE) faste smøremidler, eller en kombinasjon derav. Disse kan inkludere hvilke som helst egnede karbider, nitrider, oksider og borider, spesielt metalliske karbider, nitrider, oksider og borider. Karbon-nanopartikler kan inkludere en hvilken som helst egnet form derav, inkludert ulike fullerener eller grafener.

Fullerener kan inkludere de valgt fra gruppen bestående av buckeyballer, buckeyball-klustere, buckeypapir, enkelt-vegg nanorør eller multi-vegg nanorør, eller en

kombinasjon derav. Anvendelsen av nanopartikler omfattende enkelt-vegg og multi-vegg karbon-nanorør er spesielt nyttig. Enkelt-vegg og multi-vegg karbon-nano-rørene kan ha en hvilken som helst egnet rørdiameter og lengde, inkludert en ytre diameter på omkring 1 nm eller mer (f.eks. enkelt-vegg karbon-nanorør), og mer spesielt omkring 10 nm til omkring 200 nm og en lengde på omkring 0,5 \ im til omkring 200^m.

De fordelte nanopartiklene 7 vist i utførelsesformene beskrevet heri kan være innkapslet i det metalliske materialet 9 av det metalliske belegget 6 slik at en del av nanopartiklene 7 danner grensesnitt med overflaten 5 av rotoren 18.1 en eksempelvis utførelsesform, kan deler av nanopartiklene 7 stå ut eller stikke frem fra overflate 5. Det å få nanopartiklene 7 til å danne grensesnitt med overflaten 5 tillater en redusert friksjonskontakt å eksistere mellom rotoren 18 og materie som kommer i kontakt med overflaten 5, slik som, for eksempel, polymermansjetten 22 og slammet 26. Videre, der karbon-nanopartikler, spesielt karbon-nanorør, blir anvendt som fordelte nanopartikler 7, kan koeffisienten av glidende friksjon av overflate 5 avta med økende last utøvet mellom første element 2, slik som, for eksempel, rotor 18, og andre element 8, slik som, for eksempel, polymermansjett 22. Metalliske belegg 6, spesielt de som omfatter Ni, som inkluderer fordelte karbon-nanopartikler, spesielt fordelte karbon-nanorør, har generelt en lavere koeffisient av glidende friksjon og større slitasje- eller avslitingsmotstand enn de som utnytter andre nanopartikler, så vel som konvensjonelle harde krombelegg.

Metallisk belegg 6 som har fordelte nanopartikler 7 anbrakt deri kan bli anbrakt på overflaten 19 av substrat 15 ved anvendelse av en hvilken som helst egnet avsetningsmetode, inkludert ulike pletteringsmetoder, og mer spesielt inkludert galvaniske avsetningsmetoder. I en eksempelvis utførelsesform, kan et metallisk belegg 6 som omfatter Ni som metallisk materiale 9 som har mange fordelte nanopartikler, spesielt karbon-nanopartikler, og mer spesielt karbon-nanorør, bli avsatt ved autokatalytisk avsetning, elektroavsetning eller galvanisk avsetning ved anvendelse av et nikkelsulfatbad som har mange karbon-nanopartikler fordelt deri. I en annen eksempelvis utførelsesform, kan et metallisk belegg 6 som omfatter en Ni-P legering som metallisk materiale 9 som har mange fordelte nanopartikler, spesielt karbon-nanopartikler, og mer spesielt karbon-nanorør, bli avsatt ved auto katalytisk avsetning, elektroavsetning eller galvanisk avsetning ved anvendelse av et bad som inkluderer nikkelsulfat og natriumhypofosfitt som har mange karbon-nanopartikler fordelt deri. I enda en annen eksempelvis utførelsesform, kan et metallisk belegg 6 som omfatter en Ni-W legering som metallisk materiale 9 som har mange fordelte nanopartikler 7, spesielt karbon-nanopartikler, og mer spesielt karbon-nanorør, bli avsatt ved autokatalytisk avsetning, elektroavsetning eller galvanisk avsetning ved anvendelse av et bad som inkluderer nikkelsulfat og natrium-wolframat som har mange karbon-nanopartikler fordelt deri. Karbon-nanopartiklene kan inkludere karbon-nanorør, spesielt multi-vegg karbon-nanorør. Metalliske belegg som inkluderer en Ni-P legering kan bli utskillingsherdet for å øke hardhe-ten ved å utgløde det metalliske belegget 6 tilstrekkelig til å forårsake utfelling av Ni3P utfellinger.

I en eksempelvis utførelsesform, kan metallisk belegg 6 inkludere mange romlig atskilte fordypninger 11 anbrakt i ytre overflate 5 som vist i FIG. 4. Romlig atskilte fordypninger 11 kan bli anvendt for å redusere kontaktarealet mellom den ytre overflaten 5 og en tilstøtende glidende overflate og for å ta opp et smøremid-del deri, og derved videre redusere koeffisienten av glidende friksjon for ytre overflate 5. Romlig atskilt fordypning 11 kan være enhetlig romlig atskilt i et repeterende eller et ikke-repeterende mønster eller tilfeldig. Romlig atskilte fordypninger 11 kan ha en hvilken som helst egnet størrelse eller fasong. I en eksempelvis utførel-sesform, har romlig atskilte fordypninger en maksimal størrelse på omkring 50 nm. I en annen eksempelvis utførelsesform er romlig atskilte fordypninger generelt sy-lindriske og har en maksimal diametral størrelse på omkring 50 nm.

I en eksempelvis utførelsesform, har overflaten 19 av rotorsubstratet 15 som det metalliske belegget 6 er anbrakt på mange romlig atskilte lommer 13 dannet deri som vist i FIG. 3, hvori avsetning av det metalliske belegget 6 på substratet belegger den ytre overflaten 19 og overflatene av de romlig atskilte lommene 13. De romlig atskilte lommene 13 kan ha en hvilken som helst egnet størrelse og fasong, inkludert en generelt sylindrisk fasong og en maksimal stør-relse på omkring 10 mm.

Polymermansjetten 22 av utførelsesformene vist heri kan også inkludere karbon-nanopartikler 42, inkludert de beskrevet heri, innkapslet i polymermateria-let 24 for å øke varmeoverføring gjennom polymermansjetten 22 til statoren 14, rotoren 18 og slammet 26, eller andre egenskaper derav. Den økede varmeover- føringen tilveiebrakt ved karbon-nanopartiklene 42 tillater temperaturer av polymermansjetten 22 å justere seg hurtigere mot temperaturene av statoren 14, rotoren 18 og slammet 26 som kontakter polymermansjetten 22 enn det som ville fo-rekomme hvis karbon-nanopartiklene 42 ikke var til stede.

Driftstemperaturen av polymermansjetten 22 kan påvirke dens bestandig-het. Typisk er forholdet slik at bestandigheten av polymermansjetten 22 reduseres ettersom temperaturen øker. I tillegg eksisterer temperaturterskler, for spesifikke materialer, som når de overskrides vil redusere levetiden for polymermansjetten 22 signifikant.

De forhøyede driftstemperaturene av slammotoren 10 skyldes, delvis, de høye temperaturene i brønnmiljøet som slammotoren 10 opererer i. Ytterligere temperaturøkning, ut over den for miljøet, skyldes for eksempel slike ting som friksjonsmessig kontakt av polymermansjetten 22 med én eller flere av statoren 14, rotoren 18 og slammet 26, og hystereseenergi, i form av varme, utviklet i polymermansjetten 22 i løpet av drift av slammotoren 10. Denne hystereseenergien kommer fra forskjellen i energi krevet for å deformere polymermansjetten 22 og energien gjenvunnet fra polymermansjetten 22 ettersom deformasjonen blir frigitt. Hystereseenergien genererer varme i polymermansjetten 22, kalt varmeoppbyg-ning. Det er disse tilleggskildene til varmegenerering innen polymermansjetten 22 som tilsetningen av nanopartiklene 42 til polymermansjetten 22, som vist heri, blir tilsatt for å dempe. Bruken av karbon-nanopartikler 7 i det metalliske belegget 6 av rotor 18 kan også forbedre dets varmeoverføringskarakteristikker, og muliggjør derved hurtigere overføring av varme fra polymermansjetten, og bidrar derved også til dets økede lange levetid.

Flere parametere bevirker den ytterligere varmegenereringen, slik som, for eksempel mengden av dimensjonsmessig deformasjon som polymermansjetten 22 undergår i løpet av drift, den friksjonsmessige kontakten mellom polymermansjetten 22 og rotoren 18 og en total lengde av kraftdelen 46 av slammotoren 10. Ytterligere varmegenerering kan bli redusert med spesifikke innstillinger av disse parameterne, og temperaturen av polymermansjetten 22 eller rotor 18 kan opp-rettholdes under forutbestemte terskeltemperaturer. Slike innstillinger av parameterne, kan imidlertid på ugunstig måte påvirke ytelsen og effektiviteten av slammotoren 10, for eksempel, ved å tillate mer lekkasje gjennom den, så vel som økede drifts- og materialkostnader assosiert med den. Utførelsesformer vist heri tillater en økning i krafttetthet av en slammotor 10 ved, for eksempel, å ha en mindre total slammotor 10 som produserer den samme mengden av utgangsenergi til en bor-krone 50 knyttet til den uten å resultere i øket temperatur for polymermansjetten 22 eller rotoren 18.1 tillegg kan slammotoren 10, ved å anvende utførelsesformer vist heri, være i stand til å operere ved høyere trykk uten lekkasje mellom polymermansjetten 22 og rotoren 18, og fører derved til høyere totale motoreffektiviteter.

Karbon-nanopartiklene 42 vist i utførelsesformene beskrevet heri kan være innkapslet i polymermansjetten 22 slik at karbon-nanopartiklene 42 danner grensesnitt med en overflate 54 av polymermansjetten 22. Det å la karbon-nanopartiklene 42 danne grensesnitt med overflaten 54 tillater at en redusert friksjonsmessig kontakt eksisterer mellom polymermansjetten 22 og materie som kommer i kontakt med overflaten 54, slik som for eksempel rotoren 18 og slammet 26. En slik reduksjon i friksjon kan resultere i en tilsvarende reduksjon i varmegenerering. I tillegg, i visse utførelsesformer, reduserer nærværet av karbon-nanopartiklene 42 innkapslet innen polymermansjetten 22 hystereseenergien og varmegenereringen som resulterer derfra.

I én utførelsesform, kan karbon-nanopartiklene 42 være fordelt gjennom hele polymermansjetten 22.1 en annen eksempelvis utførelsesform, kan karbon-nanopartiklene være fordelt på overflaten 54 av polymermansjetten som er i glidbar kontakt med overflaten 5 av rotoren 18. Karbon-nanopartiklene kan inkludere fullerener eller grafener, eller en kombinasjon derav. Fullerener kan inkludere buckeyballer, buckeyball-klustere, buckeypapir, enkelt-vegg nanorør eller multi-vegg nanorør, eller en kombinasjon derav.

Selv om én eller flere utførelsesformer har blitt vist og beskrevet, kan modi-fikasjoner og substitusjoner bli gjort til dem uten å avvike fra ånden og omfanget av oppfinnelsen. Det skal følgelig bli forstått at foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet ved hjelp av illustrasjoner og ikke begrensning.

Claims

1. Brønnverktøy, som omfatter: et første element som har en overflate som er konfigurert for eksponering for et brønnfluid, det første elementet omfatter et metallisk belegg anbrakt på et substrat, det metalliske belegget har mange fordelte nanopartikler anbrakt deri og tilveiebringer overflaten.

2. Verktøy ifølge krav 1, hvori det første elementet omfatter en rotor som har det metalliske belegget anbrakt på en ytre overflate derav.

3. Verktøy ifølge krav 1, som videre omfatter et andre element som er anbrakt i glidbar kontakt på overflaten av det første elementet.

4. Verktøy ifølge krav 3, hvori det andre elementet omfatter en polymermansjett eller en metallisk mansjett.

5. Verktøy ifølge krav 2, hvori verktøyet omfatter en borestrengkomponent.

6. Verktøy ifølge krav 2, hvori rotorsubstratet omfatter stål.

7. Verktøy ifølge krav 1, hvori det metalliske belegget omfatter Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Sn eller Fe, eller en legering derav, eller en kombinasjon som omfatter minst ett av de tidligere nevnte materialene.

8. Verktøy ifølge krav 7, hvori det metalliske belegget omfatter en Ni-P legering eller en Ni-W legering.

9. Verktøy ifølge krav 8, hvori det metalliske belegget er en Ni-P legering som omfatter, på vektbasis av legeringen, omkring 14 prosent eller mindre av P og balansen er Ni og sporurenheter.

10. Verktøy ifølge krav 8, hvori det metalliske belegget er en Ni-W legering som omfatter, på vektbasis av legeringen, omkring 30 prosent eller mindre av W og balansen er Ni og sporurenheter.

11. Verktøy ifølge krav 1, hvori nanopartiklene omfatter karbon, bor, et karbid, et nitrid, et oksid, et borid eller et fast smøremiddel, eller en kombinasjon derav.

12. Verktøy ifølge krav 11, hvori nanopartiklene omfatter fullerener eller grafener, eller en kombinasjon derav.

13. Verktøy ifølge krav 12, hvori karbon-nanopartiklene omfatter fullerener som omfatter buckeyballer, buckeyball-klustere, buckeypapir, enkelt-vegg nanorør eller multi-vegg nanorør, eller en kombinasjon derav.

14. Verktøy ifølge krav 8, hvori nanopartiklene omfatter karbon, bor, et karbid, et nitrid, et oksid, et borid eller et fast smøremiddel, eller en kombinasjon derav.

15. Verktøy ifølge krav 14, hvori nanopartiklene omfatter fullerener eller grafener, eller en kombinasjon derav.

16. Verktøy ifølge krav 15, hvori karbon-nanopartiklene omfatter fullerener valgt fra gruppen bestående av buckeyballer, buckeyball-klustere, buckeypapir, enkelt-vegg nanorør eller multi-vegg nanorør, eller en kombinasjon derav.

17. Verktøy ifølge krav 1, hvori det metalliske belegget også omfatter mange romlig atskilte fordypninger anbrakt i en ytre overflate derav.

18. Verktøy ifølge krav 1, hvori de romlig atskilte fordypningene har en maksimal størrelse på omkring 50 nm.

19. Verktøy ifølge krav 1, hvori de romlig atskilte fordypningene er generelt sy-lindriske og har en maksimal diametral størrelse på omkring 50 nm.

20. Verktøy ifølge krav 2, hvori en ytre overflate av rotorsubstratet har mange romlig atskilte lommer dannet deri, hvori det metalliske belegget belegger den ytre overflaten av rotorsubstratet og de romlig atskilte lommene.

21. Verktøy ifølge krav 20, hvori de romlig atskilte lommene har en maksimal størrelse på omkring 10 mm.

22. Verktøy ifølge krav 21, hvori de romlig atskilte lommene er generelt sylind-riske.

23. Verktøy ifølge krav 3, hvori det andre elementet også omfatter karbon-nanopartikler.

24. Verktøy ifølge krav 23, hvori det første elementet omfatter en rotor, det andre elementet omfatter en polymermansjett eller en metallmansjett.

25. Verktøy ifølge krav 24, hvori karbon-nanopartiklene er fordelt gjennom hele polymermansjetten.

26. Verktøy ifølge krav 24, hvori karbon-nanopartiklene er fordelt på en overflate av polymermansjetten eller metallmansjetten som er i glidbar kontakt med overflaten av rotoren.

27. Verktøy ifølge krav 23, hvori nanopartiklene omfatter fullerener eller grafener, eller en kombinasjon derav.

28. Verktøy ifølge krav 27, hvori fullerener omfatter buckeyballer, buckeyball-klustere, buckeypapir, enkelt-vegg nanorør eller multi-vegg nanorør, eller en kombinasjon derav.

29. Brønnverktøy, som omfatter: et første element som har en overflate som er konfigurert for eksponering for et brønnfluid, det første elementet omfatter en metallisk legering, den metallis ke legeringen har mange fordelte nanopartikler anbrakt deri og tilveiebringer overflaten.