RU2457281C2 - Буровые долота на основе композита "матрица-частицы" с твердосплавным упрочнением и способы изготовления и ремонта таких долот с использованием твердосплавных материалов - Google Patents
Буровые долота на основе композита "матрица-частицы" с твердосплавным упрочнением и способы изготовления и ремонта таких долот с использованием твердосплавных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457281C2 RU2457281C2 RU2009115953/02A RU2009115953A RU2457281C2 RU 2457281 C2 RU2457281 C2 RU 2457281C2 RU 2009115953/02 A RU2009115953/02 A RU 2009115953/02A RU 2009115953 A RU2009115953 A RU 2009115953A RU 2457281 C2 RU2457281 C2 RU 2457281C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bit
- tungsten carbide
- sintered
- matrix
- resistant material
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 60
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 238
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 178
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 126
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 42
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 105
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 56
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 36
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 34
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 33
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 29
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 29
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 29
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 26
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 26
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 25
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 24
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 21
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 14
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 12
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- -1 metal carbides Chemical class 0.000 claims description 6
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 4
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 26
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 13
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 7
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 6
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 6
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N [O].C#C Chemical group [O].C#C LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 5
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000617 Mangalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 2
- INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-4-[4-(chloromethyl)phenyl]benzene Chemical compound C1=CC(CCl)=CC=C1C1=CC=C(CCl)C=C1 INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 1lambda4,2lambda4-dimolybdacyclopropa-1,2,3-triene Chemical compound [Mo]=C=[Mo] QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910039444 MoC Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000720 Silicomanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009770 conventional sintering Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к буровым долотам для бурения подземных пород. Долото включает корпус, в основном сформированный из непропитанного композитного материала "матрица-частицы" и имеющий наружную поверхность. По меньшей мере, на части поверхности корпуса размещен абразивный износостойкий материал. При этом данный материал получен путем нанесения композиции, содержащей: матричный материал, составляющий примерно от 2 до 5 мас.ч. на 10 частей подготовленных к нанесению материалов, содержащий по меньшей мере 75 мас.% никеля и имеющий температуру плавления менее примерно 1460°С; множество спеченных зерен карбида вольфрама -10 меш по ASTM, по существу случайно распределенных по матричному материалу и составляющих примерно от 3 до 5,5 мас.ч. композиции, причем каждое спеченное зерно карбида вольфрама содержит множество частиц карбида вольфрама, скрепленных связующим сплавом, имеющим температуру плавления более примерно 1200°С; и множество литых гранул карбида вольфрама -18 меш по ASTM, по существу случайно распределенных по матричному материалу и составляющих менее примерно 3,5 мас.ч. композиции. Технический результат - повышение прочности долота и его стойкости к разрушению. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 24 ил.
Description
Притязание на приоритет
Настоящая заявка претендует на приоритет по заявке US 11/823800, поданной 27 июня 2007 г. под названием "Буровые долота на основе композита "матрица-частицы" с твердосплавным упрочнением и способы изготовления и ремонта таких долот с использованием твердосплавных материалов", которая претендует на приоритет по предварительной заявке US 60/848154 под названием "Буровое долото для роторного бурения, включающее износостойкий материал для твердосплавного упрочнения, помещенный в углублениях, сформированных в его наружных поверхностях", поданной 29 сентября 2006 г., раскрытия которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение в основном относится к буровым долотам и другому инструменту на основе композита "матрица-частицы", которые могут быть использованы для бурения подземных пород (формаций), и абразивным износостойким материалам для твердосплавного упрочнения, которые могут быть использованы на поверхности таких буровых долот и инструмента на основе композита "матрица-частицы". Изобретение также относится к способам нанесения абразивного износостойкого твердосплавного упрочнения на поверхности буровых долот и инструмента на основе композита "матрица-частицы".
Предпосылки создания изобретения
Обычное долото для роторного бурения с запрессованными резцами, или лопастное долото, используемое для бурения земных пород, включает корпус долота, на торцевых областях которого имеются режущие элементы, врезающиеся в земной пласт. Корпус долота может быть прикреплен к хвостовику бура из закаленной стали с резьбовым соединительным штырем, например, соответствующим стандарту Американского Нефтяного Института (АНИ), для прикрепления бурового долота к бурильной колонне, включающей сегменты труб, соединенные концами, между буровым долотом и другим бурильным оборудованием. Оборудование, например ротор буровой установки или верхний силовой привод, может использоваться для вращения колонны бурильных труб и бурового долота. В альтернативном варианте, хвостовик бура может быть непосредственно подсоединен к ведущему валу забойного двигателя для вращения бурового долота, независимо от ротора буровой установки или верхнего привода, либо вместе с ними.
Как правило, корпус бурового долота выполнен из стали, или представляет комбинацию стального короночного кольца, запрессованного в композитный материал "матрица-частицы", включающий твердые частицы, например, из карбида вольфрама, пропитанные расплавленным связующим материалом, например, сплавом меди. Хвостовик из закаленной стали обычно прикрепляется к корпусу долота после формовки корпуса долота. В отдельных местах на корпусе долота или в нем могут помещаться конструктивные элементы, требующиеся для обеспечения бурения. Такие конструктивные элементы могут включать, например, радиально и продольно выступающие лопасти, гнезда для режущих элементов, ребра, грани, промывочные отверстия, и каналы и проходы для бурового раствора. Обычно режущие элементы закреплены в гнездах для режущих элементов, которые выполняются механической обработкой в лопастях, расположенных на торцевых областях корпуса долота, например на ведущих кромках радиально и продольно выступающих лопастей. Эти элементы конструкции, например гнезда для режущих элементов, также могут быть выполнены в литьевой пресс-форме, используемой при формовании корпуса долота, когда расплавленным связующим материалом пропитывается материал из твердых частиц. Использование композитного материала "матрица-частицы" позволяет повысить прочность и стойкость корпуса долота по сравнению со сталью, однако процесс изготовления, описанный в заявке US 11/272439. отличается сложностью и трудоемкостью. Поэтому существует необходимость в разработке технологии, пригодной для изготовления корпуса долота, включающего композитный материал "матрица-частицы", не требующей пропитки твердых частиц расплавленным связующим материалом.
Как правило, режущие элементы обычного долота для роторного бурения с запрессованными резцами имеют режущую поверхность, включающую твердый суперабразивный материал, например скрепленные частицы поликристаллического алмаза. Такие режущие элементы с вставками из поликристаллического алмаза (ПКА или PDC - от англ. polycrystalline diamond compact) используются в долотах с запрессованными резцами для роторного бурения в нефтегазовой промышленности в течение нескольких десятилетий.
На фиг.1 изображено обычное долото 10 с запрессованными резцами для роторного бурения, в основном соответствующее приведенному выше описанию. Долото 10 для роторного бурения включает корпус 12 долота, соединенный со стальным хвостовиком 14. Вдоль части бурового долота 10 сделан канал (не показан) для подачи в процессе бурения бурового раствора к торцевой поверхности 20 бурового долота 10 через промывочные отверстия 19. Режущие элементы 22 (обычно, режущие элементы на основе вставок из ПКА) обычно прикреплены к торцевой поверхности 20 долота корпуса 12 долота посредством пайки тугоплавким припоем, адгезивным соединением или механическим креплением.
Буровое долото 10 может использоваться многократно для проведения бурильных работ, в ходе которых поверхности корпуса 12 долота и режущие элементы 22 могут подвергаться экстремальным механическим воздействиям и напряжениям, когда режущие элементы 22 бурового долота 10 срезают находящуюся под ними земную породу. Эти экстремальные механические воздействия и напряжения вызывают износ режущих элементов 22 и поверхностей корпуса 12 долота. В конце концов поверхности корпуса 12 долота изнашиваются настолько, что долото 10 становится непригодным к использованию. Поэтому необходимо повышение износоустойчивости поверхностей корпуса бурового долота 12. Кроме того, и режущие элементы 22 могут изнашиваться до такой степени, что становятся непригодными к использованию.
На фиг.2 приведен в увеличенном виде режущий ПКА элемент 22, по типу показанного на фиг.1, прикрепленный к корпусу 12 долота. Режущие элементы 22 обычно изготавливаются отдельно от корпуса 12 долота и закрепляются внутри гнезд 21, отформованных в наружной или внешней поверхности корпуса 12 долота, посредством связующего материала 24, например, адгезива или, скорее, тугоплавким припоем, о чем говорилось выше. Кроме того, в случае, если в качестве режущего элемента 22 используется ПКА режущий элемент, то режущий элемент 22 может включать вставку из поликристаллического алмаза в виде пластинки 28, прикрепленной к корпусу режущего элемента или подложке 23, составляя с ней единое целое или два скрепленных компонента.
Обычный связующий материал 24 значительно менее устойчив к износу, чем другие части и поверхности бурового долота 10 или режущих элементов 22. В процессе работы в открытых поверхностях связующего материала 24 из-за износа могут образовываться каверны, раковины и другие дефекты. Буровые растворы с твердыми частицами и осколки породы, образующиеся при бурении, также способствуют эрозии, стиранию и увеличению небольших каверн и раковин в связующем материале 24, даже если он отчасти защищен от больших напряжений, связанных с выбуриванием породы. Режущий элемент 22 может во время бурения целиком отделиться от корпуса 12 бурового долота, если будет удалено достаточно много связующего материала. Потеря режущего материала 22 в процессе бурения может привести к быстрому износу остальных режущих элементов и внезапному разрушению всего бурового долота 10. Поэтому, также существует необходимость в разработке эффективного способа повышения износостойкости связующего материала для предотвращения потери режущих элементов во время буровых работ.
В идеальном случае, материалы долота роторного бурения должны обладать очень высокой твердостью с тем, чтобы противостоять истиранию и эрозии, связанными с бурением земных пластов, без чрезмерного износа. Из-за очень высоких механических нагрузок и напряжений, которым подвергаются буровые долота во время буровых работ, материалы идеального бурового долота одновременно должны обладать также и высокой ударной вязкостью. На практике, однако, материалы, обладающие очень высокой твердостью, бывают довольно хрупкими и не имеют высокой ударной вязкости, в то время как материалы с высокой ударной вязкостью обычно относительно мягки и не обладают высокой твердостью. Таким образом, при выборе материалов для использования в буровых долотах должен быть найден компромисс между твердостью и ударной вязкостью.
В стремлении одновременно улучшить как твердость, так и ударную вязкость долот для роторного бурения, на поверхности буровых долот, подверженных чрезмерному износу, наносились композитные материалы. Эти композитные материалы, или материалы на основе твердых частиц, часто называемые материалами для твердосплавного упрочнения, обычно включают по меньшей мере одну фазу, обладающую относительно высокой твердостью, и другую фазу, обладающую относительно высокой ударной вязкостью.
На фиг.3 представлена микрофотография полированной и протравленной поверхности обычного материала для твердосплавного упрочнения, наносимого на композитный материал "матрица-частицы" корпуса долота, как об этом говорилось ранее. Материал для твердосплавного упрочнения включает частицы 40 карбида вольфрама, достаточно случайно распределенные по матрице на основе железа матричного материала 46. Частицы 40 карбида вольфрама обладают относительно высокой твердостью, в то время как матричный материал 46 обладает относительно высокой ударной вязкостью.
Частицы 40 карбида вольфрама, используемые в материалах для твердосплавного упрочнения, могут включать одну или более литых частиц карбида вольфрама, спеченных частиц карбида вольфрама и макрокристаллических частиц карбида вольфрама. Система карбида вольфрама включает два стехиометрических соединения, WC и W2C, и непрерывную последовательность их смесей. Литые частицы карбида вольфрама обычно включает эвтектическую смесь соединений WC и W2C. Спеченные частицы карбида вольфрама включают относительно более мелкие частицы WC, скрепленные друг с другом матричным материалом. В качестве матричного материала в спеченных частицах карбида вольфрама часто используется кобальт и его сплавы. Спеченные частицы карбида вольфрама могут быть образованы смешиванием первого порошка, включающего относительно мелкие частицы карбида вольфрама, и второго порошка, включающего частицы кобальта. Порошковая смесь формируется в "зеленом" состоянии. "Зеленая" порошковая смесь затем спекается при температуре, близкой к температуре плавления частиц кобальта, для образования матрицы из кобальта, окружающей частицы карбида вольфрама, для формирования частиц спеченного карбида вольфрама. Наконец, макрокристаллические частицы карбида вольфрама обычно состоят из монокристаллов WC.
Известны различные технологии, подходящие для нанесения материала для твердосплавного упрочнения, как, например, показанного на фиг.3, на поверхность бурового долота. Сварочный электрод может иметь вид полой цилиндрической трубки, выполненной из матричного материала для твердосплавного упрочнения, заполненного частицами карбида вольфрама. По меньшей мере один конец полой цилиндрической трубки может быть заглушен. Заглушенный конец трубки может быть расплавлен или приварен на нужное место на поверхности бурового долота. При плавлении трубки частицы карбида вольфрама в полой цилиндрической трубке смешиваются и образуют взвесь с расплавленным матричным материалом по мере его нанесении на буровое долото. Альтернативная технология включает формование литого стержня из материала для твердосплавного упрочнения поверхности и использование либо электрической дуги, либо горелки для нанесения, либо приварки материала для твердосплавного упрочнения, находящегося на конце стержня, на нужное место поверхности бурового долота. Одним из способов нанесения материала для твердосплавного упрочнения поверхности посредством горелки является использование так называемой газовой сварки. Газовая сварка принадлежит к группе технологий сварки, в которых при нанесении материала для твердосплавного упрочнения обеспечивается слияние за счет нагревания материалов в пламени газовой горелки с использованием или без использования давления. Одним из видов газовой сварки является так называемая кислородно-ацетиленовая сварка, являющаяся общепринятым способом нанесения материала твердосплавного упрочнения на поверхность бурового долота.
Дуговая сварка также может быть использована для нанесения материала для твердосплавного упрочнения на поверхность бурового долота. Например, между электродом и областью на поверхности бурового долота, куда необходимо нанести материал для твердосплавного упрочнения, может быть установлена плазменная дуга. Порошковая смесь, включающая как частицы карбида вольфрама, так и частицы матричного материала, может быть направлена сквозь плазменную дугу или вблизи нее, на область поверхности бурового долота. Выделяемое дугой тепло расплавляет по меньшей мере частицы матричного материала, образуя сварочную ванну на поверхности бурового долота, которая затем затвердевает, образуя слой материала, упрочняющего поверхность бурового долота.
Когда материал для твердосплавного упрочнения наносится на поверхность бурового долота, для расплавления по меньшей мере матричного материала используются сравнительно высокие температуры. При таких сравнительно высоких температурах может произойти взаимное растворение частиц карбида вольфрама и матричного материала. Другими словами, после нанесения материала для твердосплавного упрочнения, по меньшей мере некоторые атомы, исходно содержащиеся в частицах карбида вольфрама (например, вольфрам и углерод), можно обнаружить в матричном материале вокруг частицы карбида вольфрама. Кроме того, по меньшей мере некоторые атомы, исходно содержащиеся в матричном материале (например, железе), могут быть обнаружены в частицах карбида вольфрама. На фиг.4 представлен увеличенный вид частицы 40 карбида вольфрама, показанной на фиг.3. По меньшей мере некоторые атомы, исходно содержащиеся в частице 40 карбида вольфрама (например, вольфрам и углерод), могут находиться в области 47 матричного материала 46, непосредственно окружающей частицу 40 карбида вольфрама. Область 47 примерно включает область матричного материала 46, окруженную пунктирной линией 48. Кроме того, по меньшей мере некоторые атомы, исходно содержащиеся в матричном материале 46, (например, железе), могут находиться в периферийной или наружной области 41 частицы 40 карбида вольфрама. Наружная область 41 примерно включает область частицы 40 карбида вольфрама за пределами пунктирной линии 42.
Растворение частицы 40 карбида вольфрама и матричного материала 46, может сделать более хрупким матричный материал 46 в области 47, окружающей частицу 40 карбида вольфрама, и снизить твердость частицы 40 карбида вольфрама в наружной ее области 41, снижая общую эффективность материала для твердосплавного упрочнения. Растворение представляет собой процесс растворения твердого вещества, например частицы 40 карбида вольфрама, в жидкости, например матричном материале 46, в частности, при повышенной температуре, когда матричный материал 46 находится в жидкой фазе, и когда изменяется состав матричного материала. Согласно одной особенности растворение представляет собой процесс, при котором твердое вещество входит (обычно при повышенных температурах) в расплавленный матричный материал, чем меняет состав матричного материала. Растворение происходит более быстро по мере приближения температуры матричного материала 46 к температуре плавления частицы 40 карбида вольфрама. Например, матричный материал на основе железа будет сильнее растворять частицы 40 карбида вольфрама, чем матричный материал на основе никеля, поскольку в процессе нанесения для перевода матричного материала на основе железа в расплавленное состояние требуются более высокие температуры. Поэтому существует потребность в абразивных износостойких материалах для твердосплавного упрочнения, которые включают матричный материал, обеспечивающий минимальное взаимное растворение частиц карбида вольфрама и матричного материала. Также существует потребность в способах нанесения таких абразивных износостойких материалов для твердосплавного упрочнения на поверхности буровых долот на основе композита "матрица-частицы" и в буровых долотах и бурильном инструменте, которые включают такие композитные материалы "матрица-частицы".
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предлагается долото для роторного бурения, в котором используется композитный материал "матрица-частицы", не содержащий расплавленного связующего вещества или пропитывающего материала, обычно используемого в так называемых буровых долотах "матричного" типа. Такое буровое долото также отличается "спеченной" структурой композита "матрица-частицы". Кроме того, буровое долото для роторного бурения включает абразивный износостойкий материал, который можно назвать материалом для "твердосплавного упрочнения", для повышения износостойкости поверхностей бурового долота.
В вариантах осуществления изобретения долото для роторного бурения включает корпус долота, по существу отформованный из композитного материала "матрица-частицы", наружная поверхность которого и находящийся на наружной поверхности корпуса долота абразивный износостойкий материал по существу выполнены из композитного материала "матрица-частицы".
Также описываются способы нанесения абразивного износостойкого материала на поверхность бурового долота в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
Другие преимущества, признаки и альтернативные особенности изобретения будут понятны при ознакомлении с подробным описанием различных вариантов осуществления изобретения вместе с прилагаемыми чертежами и формулой изобретения.
Краткое описание чертежей
В то время как настоящее раскрытие заканчивается формулой изобретения, в которой конкретно определяется и ясно заявляется, что является объектом изобретения, преимущества настоящего изобретения могут быть лучше поняты после ознакомления с нижеследующим описанием изобретения вместе с приложенными чертежами, на которых:
на фиг.1 представлен перспективный вид обычного долота для роторного бурения, который включает режущие элементы;
на фиг.2 представлен увеличенный вид режущего элемента бурового долота, показанного на фиг.1;
на фиг.3 представлена микрофотография абразивного износостойкого материала, включающего частицы карбида вольфрама, в основном случайно распределенные по матричному материалу;
на фиг.4 представлен увеличенный вид частицы карбида вольфрама, показанной на фиг.3;
на фиг.5 представлен вид сбоку долота для роторного бурения с запрессованными резцами, на котором показаны в основном продольно вытянутые углубления, выполненные в лопасти бурового долота для размещения в них износостойкого материала для твердосплавного упрочнения;
на фиг.6 представлен фрагмент вида сбоку одной лопасти бурового долота, показанного на фиг.5, иллюстрирующий различные ее части;
на фиг.7А представлен вид поперечного сечения лопасти долота для роторного бурения с запрессованными резцами, показанного на фиг.5, сделанного в целом перпендикулярно продольной оси бурового долота, на котором также показаны углубления, сформированные в лопасти для помещения в них абразивного износостойкого материала для твердосплавного упрочнения;
на фиг.7Б представлен вид поперечного сечения лопасти долота для роторного бурения с запрессованными резцами, показанного на фиг.5, аналогичный виду, показанному на фиг.7А, на котором также показан абразивный износостойкий материал для твердосплавного упрочнения, помещенный в углубления, ранее выполненные в лопасти;
на фиг.8 представлен вид сбоку другого долота для роторного бурения с запрессованными резцами, аналогичный показанному на фиг.5, иллюстрирующий проходящие в основном по кругу углубления, сформированные в лопасти бурового долота для размещения в них абразивного износостойкого материала для твердосплавного упрочнения;
на фиг.9 представлен вид сбоку еще одного долота для роторного бурения с запрессованными резцами, аналогичный показанным на фиг.5 и 8, на котором показаны как углубления, в основном вытянутые вдоль, так и углубления, проходящие в основном по кругу, сформированные в лопасти бурового долота для размещения в них абразивного износостойкого материала для твердосплавного упрочнения;
на фиг.10 представлен вид поперечного сечения, аналогичный тем, что показаны на фиг.7А и 7Б, иллюстрирующий углубления, сформированные в основном вокруг износостойкой вставки, установленной в контактирующей с породой поверхности лопасти долота для роторного бурения, предназначенные для размещения в них износостойкого материала для твердосплавного упрочнения;
на фиг.11 представлен перспективный вид режущего элемента, прикрепленного к лопасти долота для роторного бурения, на котором показаны углубления, сформированные в основном вокруг режущего элемента для помещения в них абразивного износостойкого материала для твердосплавного упрочнения;
на фиг.12 представлен вид поперечного сечения части режущего элемента и лопасти, показанных на фиг.11, сделанного в основном перпендикулярно продольной оси режущего элемента, на котором также показаны углубления, сформированные в основном вокруг режущего элемента;
на фиг.13 представлен другой вид сечения части режущего элемента и лопасти, показанных на фиг.11, сделанного в основном параллельно продольной оси режущего элемента, на котором также показаны углубления, сформированные в основном вокруг режущего элемента;
на фиг.14 представлен перспективный вид режущего элемента и лопасти, показанных на фиг.11, на котором также изображен абразивный износостойкий материал для твердосплавного упрочнения, размещенный в углублениях, сделанных вокруг режущего элемента;
на фиг.15 представлен вид поперечного сечения и лопасти, аналогичный показанному на фиг.12, на котором изображен абразивный износостойкий материал для твердосплавного упрочнения, размещенный в углублениях, сделанных вокруг режущего элемента;
на фиг.16 представлен вид поперечного сечения и лопасти, аналогичный показанному на фиг.13, на котором изображен абразивный износостойкий материал для твердосплавного упрочнения, размещенный в углублениях, сделанных вокруг режущего элемента;
на фиг.17 представлен перспективный вид режущего элемента и лопасти, аналогичный показанному на фиг.11, дополнительно иллюстрирующий изобретение;
на фиг.18 представлен вид поперечного сечения режущего элемента, показанного на фиг.17, сделанного по линии 18-18 на этом чертеже;
на фиг.19 представлен вид продольного сечения режущего элемента, показанного на фиг.17, сделанного по линии 19-19 на этом чертеже;
на фиг.20 представлен вид с торца еще одного долота для роторного бурения с запрессованными резцами, в общем показывающий углубления, сформированные в носовой и конической частях лопастей бурового долота для размещения в них абразивного износостойкого материала для твердосплавного упрочнения;
на фиг.21 представлена микрофотография абразивного износостойкого материала для твердосплавного упрочнения, в котором используется настоящее изобретение и который включает частицы карбида вольфрама, в основном случайно распределенные по матрице;
на фиг.22 приведен увеличенный вид частицы карбида вольфрама, показанной на фиг.21;
на фиг.23А-23Б представлены микрофотографии абразивного износостойкого материала для твердосплавного упрочнения, в котором используется настоящее изобретение, и который включает частицы карбида вольфрама, в основном случайно распределенные по матрице; и
на фиг.24А-24Д иллюстрируется способ формования корпуса долота, включающего композитный материал "матрица-частицы", аналогичный корпусу долота для роторного бурения, показанному на фиг.20.
Осуществление изобретения
Приведенные здесь иллюстрации, в некоторых случаях, не являются реальными изображениями какого-либо конкретного бурового долота, режущего элемента, материала для твердосплавного упрочнения или иного элемента бурового долота, а иллюстрируют идеализированные представления, используемые для описания изобретения. Кроме того, одни и те же элементы и признаки на разных чертежах, для удобства изложения, имеют одинаковые или аналогичные числовые обозначения.
Варианты осуществления изобретения могут быть использованы для улучшения износостойкости долот для роторного бурения, в особенности буровых долот, на поверхность которых нанесен композитный материал "матрица-частицы" вместе с абразивным износостойким материалом для твердосплавного упрочнения. На фиг.5 показано долото 140 для роторного бурения, в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Буровое долото 140 включает корпус 112 долота, имеющий радиально выступающие и продольно вытянутые лезвия или лопасти 114, разделенные промежутками (углублениями) 116 для выноса бурового шлама. Как показано на фиг.6, каждая из лопастей 114 может включать коническую часть 150, носовую (торцевую) часть 152, боковую часть 154, перегиб (заплечик) 156 и калибрующую (периферийную) часть 158 (боковая часть 154 и перегиб 156 вместе могут быть названы либо "боковой частью", либо "перегибом" лопасти). В некоторых вариантах осуществления лопасти 114 могут и не включать коническую часть 150. Каждая из этих частей имеет наиболее удаленную поверхность, которая должна в процессе бурения соприкасаться с подземными породами, окружающими буровую скважину. Конфигурация и расположение конической части 150, носовой части 152 и боковой части 154 обеспечивает их соприкосновение с поверхностью породы в нижней части буровой скважины, и на них воздействует большая часть так называемой "осевой нагрузки на долото" (ОННД), приложенной через бурильную колонну. На этих частях расположена большая часть режущих элементов 118, закрепленных внутри гнезд 122 на торцевых поверхностях 120 лопастей 114 для срезания и соскребывания находящейся под ними породы на дне буровой скважины. Перегиб 156 по своей конфигурации и расположению обеспечивает переход между дном буровой скважины и ее стенкой, а конфигурация и положение калибрующей части 158 обеспечивает формирование поверхностей боковых стенок буровой скважины.
По мере того, как соприкасающиеся с пластом поверхности разных частей лопастей 114 скользят и скребут породу под воздействием ОННД и вращения для выбуривания породы, материал лопастей 114 и их соприкасающихся с породой поверхностей изнашивается. Этот износ материала лопастей 114 на соприкасающихся с породой поверхностях может приводить к потере режущих элементов и/или нестабильности долота (например, закручиванию долота), что далее может привести к внезапной поломке бурового долота 140.
В стремлении уменьшить износ материала лопастей 114, на поверхностях, соприкасающихся с породой, на эти поверхности лопастей 114 или в них помещаются различные износостойкие конструкции и материалы. Например, в поверхности лопастей 114, соприкасающиеся с породой, вставлялись вставки в виде, например, брусков, столбиков и износостойких вставок, выполненных из абразивных износостойких материалов, например карбида вольфрама.
Как показано на фиг.5, несколько износостойких вставок 126 (каждая из которых может представлять, например, брусок из карбида вольфрама) может быть вставлено в лопасть 114 на взаимодействующей с породой поверхности 121 лопасти 114, в ее калибрующей части 158. В других вариантах осуществления, лопасти 114 могут включать износостойкие конструкции на поверхностях или в поверхностях или иных соприкасающихся с породой частях лопастей 114, в том числе конической части 150, носовой части 152, боковой части 154, перегибе 156, как это было описано в отношении фиг.6. Например, абразивные износостойкие вставки могут использоваться на или в соприкасающихся с породой поверхностях конической части 150 и (или) носовой части 152 лопастей 114, расположенных сзади, относительно направления вращения, одного или более режущих элементов 118.
Абразивный износостойкий материал для твердосплавного упрочнения (т.е., материал для твердосплавного упрочнения) также может наноситься на выбранные места на поверхностях лопастей 114. Например, горелка кислородно-ацетиленовой сварки или дуговая сварка, могут быть использованы для по меньшей мере частичного расплавления износостойкого материала для твердосплавного упрочнения, для облегчения нанесения износостойкого материала для твердосплавного упрочнения на поверхности лопастей 114. Нанесение износостойкого материала для твердосплавного упрочнения, т.е, материала для твердосплавного упрочнения, на корпус 112 долота описано ниже.
Как показано на фиг.5, в лопастях 114 могут быть отформованы углубления 142 для размещения в них абразивного износостойкого материала для твердосплавного упрочнения. В качестве примера, не ограничивающего изобретение, углубления 142 могут проходить в основном вдоль лопастей 114, как это показано на фиг.5. Продольно вытянутые углубления 142 могут быть отформованы, либо выполнены другим путем, вдоль кромки, образованной пересечением поверхности 121 соприкосновения с породой и передней, относительно направления вращения, поверхностью 146 лопасти 114. Кроме того, вытянутые вдоль углубления 142 могут быть отформованы, либо выполнены другим путем, вдоль кромки, образованной пересечением поверхности 121 соприкосновения с породой и задней, относительно направления вращения, поверхностью 148 лопасти 114. Одно или более углублений 142 могут проходить вдоль лопасти 114 вблизи одной или более износостойкой вставки 126.
На фиг.7А представлен вид сечения лопасти 114, показанной на фиг, 5, сделанного по линии 7А-7А на этом виде. Как видно на фиг.7А, углубления 142 могут иметь в целом полукруглую форму поперечного сечения. Изобретение, однако, не ограничено только такой формой, и в других вариантах осуществления углубления 142 могут иметь поперечное сечение в целом треугольной, прямоугольной (например, квадратной) или иной другой формы.
Метод, которым выполняется формирование или создание иным путем углублений 142 в лопастях 114, может зависеть от материала, из которого выполнены лопасти 114. Например, если лопасти 114 содержат цементированный карбид или иной композитный материал "матрица-частицы", как это будет описано далее, углубления 142 могут быть сформированы в лопастях 114 с использованием, например, обычного фрезерного станка или иного инструмента для механической обработки (включая и ручной механический инструмент). Как вариант, углубления 142 могут быть выполнены в лопастях 114 в процессе формовки лопастей 114. Изобретение, однако, не ограничено конкретным способом формирования углублений 142 в лопастях 114 корпуса 112 бурового долота 140, и для формирования углублений 142 в конкретном буровом долоте 140 может использоваться любой подходящий способ, обеспечивающий создание буровых долот, соответствующих настоящему изобретению.
Как показано на фиг.7Б, в углубления 142 может быть помещен абразивный износостойкий материал 160 для твердосплавного упрочнения. В некоторых вариантах осуществления открытые наружные поверхности абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения, помещенного в углубления 142, могут иметь по существу одинаковую протяженность со смежными открытыми наружными поверхностями лопастей 114. Иначе говоря, абразивный износостойкий материал 160 для твердосплавного упрочнения может не выступать существенно над поверхностью лопастей 114. В такой конфигурации, до формирования углублений 142, рельеф наружной поверхности лопастей 114 после заполнения углублений 142 абразивным износостойким материалом 160 для твердосплавного упрочнения может по существу совпадать с рельефом наружной поверхности лопастей 114. Выражаясь другими словами, обнаженные поверхности абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения могут быть по существу на одном уровне, или заподлицо, с поверхностью лопасти 114, прилегающей к абразивному износостойкому материалу 160 для твердосплавного упрочнения в направлении, в основном перпендикулярном области лопасти 114, прилегающей к абразивному износостойкому материалу 160 для твердосплавного упрочнения. По существу, сохраняя исходный рельеф наружных поверхностей лопастей 114, можно обеспечить более равномерное распределение по лопастям 114 сил, приложенных к их наружным поверхностям, в соответствии с замыслом конструктора лопасти. В случае если абразивный износостойкий материал 160 для твердосплавного упрочнения, напротив, выступает от наружных поверхностей лопастей 114, при соприкосновении с породой этих выступов абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения внутри лопастей могут развиться повышенные локальные стрессы в областях вблизи выступов абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения. Величина этих повышенных локальных напряжений может быть в основном пропорциональна высоте, на которую выступы отходят от поверхности лопастей 114 в сторону выбуриваемой породы. Поэтому благодаря по существу совпадению открытых наружных поверхностей абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения с открытыми поверхностями участков лопастей 114, которые были удалены при формировании углублений 142, эти повышенные локальные напряжения могут быть уменьшены или исключены, в результате чего также может быть уменьшен износ и увеличен срок службы бурового долота 140.
В других вариантах осуществления показано, что материал для твердосплавного упрочнения может также быть нанесен непосредственно на торцевую поверхность 120 корпуса 112 долота, без создания углублений 142, с повышением износостойкости поверхностей корпуса долота.
На фиг.8 представлено другое буровое долото 170, в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Буровое долото 170 в основном аналогично буровому долоту 140, описанному ранее со ссылкой на фиг.5, и включает несколько лопастей 114, разделенных промежутками 116 для выноса бурового раствора. Несколько износостойких вставок 126 вставлены в соприкасающуюся с породой поверхность 121 каждой лопасти 114 в калибрующей части 158 корпуса 112 долота. Буровое долото 170 также включает несколько углублений 172, сформированных вблизи области каждой лопасти 114, содержащей несколько износостойких вставок 126. Углубления 172 могут быть в основном аналогичны углублениям 142, ранее описанным со ссылкой на фиг.5, 6 и 7А. Углубления 172 в торцевой поверхности 120 долота, однако, проходят в основном по окружности бурового долота 170 в направлении, в основном параллельном направлению вращения бурового долота 170 в процессе бурения.
На фиг.9 представлено еще одно буровое долото 180, в соответствии с настоящим изобретением. Буровое долото 180 с запрессованными резцами в основном аналогично буровому долоту 140 и буровому долоту 170 и включает несколько лопастей 114, промежутки 116 для выноса бурового раствора и износостойкие вставки 126, вставленные в соприкасающуюся с породой поверхность 121 каждой лопасти 114 в калибрующей ее части 158. Буровое долото 180, однако, включает как в основном продольно вытянутые углубления 142, такие же, как и в буровом долоте 140, так и направленные в основном по окружности углубления 172, такие же, как и в буровом долоте 170. В такой конфигурации, каждые несколько износостойких вставок 126 могут быть по существу окружены углублениями 142, 172, заполненными абразивным износостойким материалом 160 для твердосплавного упрочнения (фиг.7Б), в основном до уровня открытой наружной поверхности лопастей 114. Благодаря такому окружению каждой области лопасти 114, включающей несколько износостойких вставок 126, может быть уменьшен или устранен износ материала в областях лопасти 114, прилегающих к областям с несколькими износостойкими вставками 126, что позволит предотвратить потерю одной или более износостойких вставок 126 в процессе бурения.
В варианте осуществления, показанном на фиг.9, области лопастей 114, содержащие несколько износостойких вставок 126, в основном окружены углублениями 142, 172, которые могут быть заполнены абразивным износостойким материалом 160 для твердосплавного упрочнения (фиг.7Б). В других вариантах осуществления одна или более износостойких вставок в буровом долоте могут быть по отдельности окружены углублениями, заполненными абразивным износостойким материалом для твердосплавного упрочнения.
На фиг.10 представлен вид поперечного сечения лопасти 114 другого бурового долота в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Вид поперечного сечения аналогичен видам поперечного сечения, показанным на фиг.7А-7Б. Лопасть 114, показанная на фиг.10, включает, однако, износостойкую вставку 126, которая отдельно окружена, по существу вокруг, углублениями 182, которые заполнены абразивным износостойким материалом 160 для твердосплавного упрочнения. Углубления 182 могут быть в основном аналогичны описанным ранее углублениям 142, 172 и могут быть заполнены абразивным износостойким материалом 160 для твердосплавного упрочнения. В этой конфигурации открытые наружные поверхности вставки 126, абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения и области лопасти 114, прилегающие к абразивному износостойкому материалу 160 для твердосплавного упрочнения, могут иметь одинаковую протяженность и плоскостность для снижения или устранения локальных концентраций напряжений, обусловленных тем, что какой-либо абразивный износостойкий материал 160 для твердосплавного упрочнения выступает над лопастью 114 в направлении пробуриваемой породы.
В других вариантах осуществления углубления для размещения в них абразивного износостойкого материала для твердосплавного упрочнения могут быть сделаны вокруг режущих элементов. На фиг.11 представлен перспективный вид одного режущего элемента 118, закрепленного внутри гнезда 122 для режущего элемента на лопасти 114 бурового долота, по аналогии с каждым из описанных ранее буровых долот. Как показано на каждой из фиг.11-13, в лопасти 114 могут быть сделаны углубления 190, которые в основном окружают режущий элемент 118. Как показано на фиг.12-13, углубления 190 могут иметь поперечное сечение в основном треугольной формы, хотя, в других вариантах осуществления, углубления 190 могут иметь любую другую форму. Режущие элементы 118 могут быть закреплены внутри гнезда 122 для режущего элемента с использованием связующего материала 124, например, адгезива или тугоплавкого припоя, который может помещаться на стыке и использоваться для фиксации и прикрепления режущего элемента 118 к лопасти 114.
Изображения на фиг.14-16 в основном аналогичны фиг.11-13, соответственно, однако показывают размещение абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения внутри углублений 190, имеющихся вокруг режущего элемента 118. Открытые наружные поверхности абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения и области лопасти 114, прилегающие к абразивному износостойкому материалу 160 для твердосплавного упрочнения, могут иметь в основном одинаковую протяженность. Кроме того, конфигурация абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения может быть такой, чтобы он не выступал за прилегающие поверхности лопасти 114 с тем, чтобы снизить или исключить локальные концентрации напряжений, вызванные тем, что абразивный износостойкий материал 160 для твердосплавного упрочнения выступает над лопастью 114 в основном в направлении пробуриваемой породы.
Кроме того, в данной конфигурации, абразивный износостойкий материал 160 для твердосплавного упрочнения может закрывать и защищать по меньшей мере часть связующего материала 124, используемого для закрепления режущего элемента 118 внутри гнезда 122 для режущего элемента, обеспечивая защиту от износа связующего материала 124 в процессе бурения. Защищая связующий материал 124 от износа во время бурения, абразивный износостойкий материал 160 для твердосплавного упрочнения помогает предотвратить отделение режущего элемента 118 от лопасти 114, повреждения корпуса долота и внезапного разрушения бурового долота.
На фиг.17-19, в основном аналогичных, соответственно, фиг.11-13, также показано расположение абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения поверх связующего материала 124, прикрепляющего режущий элемент 118 к долоту 140 для роторного бурения. Долото 140 для роторного бурения конструктивно аналогично долоту 10 для роторного бурения, показанному на фиг.1, и включает несколько режущих элементов 118, расположенных и закрепленных внутри гнезд, сделанных на наружной поверхности корпуса 112 долота. Как показано на фиг.17, каждый режущий элемент 118 может быть прикреплен к корпусу 112 долота бурового долота 140 вдоль поверхности раздела между ними. Связующий материал 124, например адгезив или тугоплавкий припой, может быть нанесен на поверхность раздела и использоваться для фиксации и прикрепления каждого режущего элемента 118 к корпусу долота 112. Связующий материал 124 может обладать меньшей износоустойчивостью, чем материалы корпуса 112 долота и режущего элемента 118. Каждый режущий элемент 118 может включать пластинку 128 вставки из поликристаллического алмаза, прикрепленную и зафиксированную вдоль поверхности раздела на корпусе режущего элемента или подложке 123.
Долото 140 для роторного бурения также включает абразивный износостойкий материал 160, расположенный на поверхности бурового долота 140. Более того, конфигурация областей абразивного износостойкого материала 160 может быть выбрана так, чтобы защитить открытые поверхности связующего материала 124.
На фиг.18 приведен вид поперечного сечения режущего элемента 118, показанного на фиг.17, сделанного по линии 18-18. Как показано на фиг.18, сплошные участки абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения могут быть скреплены как с частью наружной поверхности корпуса 112 долота, так и с боковой поверхностью режущего элемента 118, и каждый сплошной участок может проходить над по меньшей мере частью границы раздела между корпусом 112 долота и боковыми сторонами режущего элемента 118.
Фиг.19 представляет вид продольного сечения режущего элемента 118, показанного на фиг.17, сделанного по линии сечения 19-19. Как показано на фиг.19, другой сплошной участок абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения может быть скреплен как с областью наружной поверхности корпуса 112 долота, так и с боковой поверхностью режущего элемента 118, и может проходить над по меньшей мере частью границы раздела корпуса 112 долота и продольной концевой поверхностью режущего элемента 118 с противоположной от пластинки 128 вставки из поликристаллического алмаза стороны. При этом другой сплошной участок абразивного износостойкого материала 160 может быть прикреплен как к области наружной поверхности корпуса 112 долота, так и к участку открытой поверхности пластинки 128 вставки из поликристаллического алмаза. Сплошной участок абразивного износостойкого материала 160 может проходить над по меньшей мере частью границы раздела между корпусом 112 долота и торцевой поверхности пластинки 128 вставки из поликристаллического алмаза.
В этой конфигурации сплошные участки абразивного износостойкого материала 160 для твердосплавного упрочнения могут закрывать и защищать от износа в процессе бурильных операций по меньшей мере часть связующего материала 124, помещенного между режущим элементом 118 и корпусом 112 долота. Защищая связующий материал 124 от износа в процессе бурильных операций, абразивный износостойкий материал 160 помогает предотвратить отделение режущего элемента 118 от корпуса 112 долота при выполнении бурильных операций, повреждение корпуса 112 долота и внезапное разрушение долота 140 для роторного бурения.
Сплошные участки абразивного износостойкого материала 160, которые закрывают и защищают открытые поверхности связующего материала 124, могут иметь вид валика или валиков из абразивного износостойкого материала 160, нанесенного вдоль и по краям поверхностей контакта корпуса 112 долота и режущего элемента 118. Абразивный износостойкий материал 160 обеспечивает возможность существенного улучшения износостойкости связующего материала 124, что позволяет предотвратить потерю режущих элементов 118 в процессе бурения.
На фиг.20 приведен вид с торца еще одного долота 200 для роторного бурения. Как показано на фиг.20, в некоторых вариантах осуществления изобретения, между режущими элементами 118 могут быть сделаны углубления 202. Например, углубления 202 могут проходить в основном по кругу вокруг продольной оси долота (не показана) между режущими элементами 118, располагаясь в конической части 150 (фиг.6) и (или) носовой части 152 (фиг.6). Более того, как показано на фиг.20, в некоторых вариантах осуществления изобретения, позади, относительно направления вращения, режущих элементов 118, могут быть расположены углубления 204. Например, углубления 204 могут проходить в основном вдоль лопасти 114 позади, относительно направления вращения, одного или более режущих элементов 118, располагаясь в конической части 150 (фиг.6) и (или) носовой части 152 (фиг.6). В дополнительных вариантах осуществления углубления 204 могут не иметь вытянутой формы и могут иметь в основном круглую или прямоугольную форму. Если смотреть по направлению вращения, такие углубления 204 могут располагаться непосредственно за одним или более режущими элементами 118, или за смежными режущими элементами 118, но с радиальным расположением (измеренным от продольной оси бурового долота 200) между смежными режущими элементами 118. В углубления 202, 204 может быть нанесен абразивный износостойкий материал, либо он может быть нанесен на другие поверхности долота для роторного бурения для уменьшения износа.
Описанные здесь абразивные износостойкие материалы для твердосплавного упрочнения могут содержать, например, металлокерамический композитный материал (т.е., "кермет"), содержащий несколько областей фаз твердой керамики, либо частицы, рассеянные по металлическому матричному материалу. Области фаз твердой керамики или частицы могут содержать карбиды, нитриды, оксиды и бориды (включая карбид бора В4С). В частности, области фаз твердой керамики или частицы могут содержать карбиды или бориды, полученные из таких элементов, как W, Ti, Mo, Nb, V, Hf, Ta, Cr, Zr, Al и Si. В качестве примера, не ограничивающего изобретения, материалы, которые могут быть использованы для формирования областей фазы твердой керамики или частиц, включают карбид вольфрама, карбид титана (TiC), карбид тантала (TaC), диборид титана (TiB2), карбиды хрома, нитрид титана (TiN), двуокись алюминия (Al2O3), нитрид алюминия (A1N) и карбид кремния (SiC). Металлический матричный материал металлокерамического композитного материала может включать, например, сплавы на основе кобальта, железа, никеля, никеля и железа, кобальта и никеля, железа и кобальта, алюминия, меди, магния и титана. Матричный материал может также быть выбран из технически чистых элементов, например кобальта, алюминия, меди, магния, титана, железа и никеля.
В вариантах осуществления изобретения абразивные износостойкие материалы для твердосплавного упрочнения могут наноситься на корпус долота или корпус инструмента и включать описанные ниже материалы. В настоящем описании термином "долото" охватываются не только обычные буровые долота, но также и керновые долота, долота со смещенным центром, эксцентрические долота и инструмент, используемый в бурении ствола скважины.
На фиг.21 представлена отполированная и протравленная поверхность абразивного износостойкого материала 54, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, особенно пригодная для нанесения материала в качестве материала твердосплавного упрочнения на буровое долото, включающее композитный материал "матрица-частицы". На фиг.23А и 23Б приведены микрофотографии реальной полированной и протравленной поверхности абразивного износостойкого материала, соответствующего вариантам осуществления изобретения. Как показано на фиг.21, абразивный износостойкий материал 54 включает множество плотных спеченных зерен 56 карбида вольфрама и множество литых гранул 58 карбида вольфрама, по существу случайно распределенных по матричному материалу 60. Каждое спеченное зерно 56 карбида вольфрама может иметь конфигурацию в основном сферического зерна. Термин "зерно" в настоящем описании означает любую частицу, имеющую в основном сферическую форму. Зерна не являются идеальными сферами, однако не имеют углов, острых краев и выступов, которые обычно присущи дробленым и другим несферическим частицам карбида вольфрама. В некоторых вариантах осуществления изобретения литые гранулы карбида вольфрама могут представлять собой или включать дробленый литой карбид вольфрама или дробленый спеченный карбид вольфрама, как это показано на фиг.23А.
Углы, острые края и выступы могут быть причиной остаточных напряжений, что может приводить к снижению температуры плавления материала карбида вольфрама в области частиц вблизи областей остаточных напряжений при нанесении абразивного износостойкого материала 54 на поверхность бурового долота. Расплавление или частичное расплавление частиц карбида вольфрама в процессе нанесения может способствовать взаимному растворению частиц карбида вольфрама и окружающего матричного материала. Как было показано выше, взаимное растворение матричного материала 60 и спеченных зерен 56 карбида вольфрама и литых гранул 58 карбида вольфрама может делать более хрупким матричный материал 60 в области вокруг зерен 56 карбида вольфрама и литых гранул 58 карбида вольфрама, и может снижать прочность материала твердосплавного упрочнения, особенно когда матричный материал 60 имеет железную основу. В результате такого растворения могут в целом ухудшаться физические свойства абразивного износостойкого материала 54. Использование спеченных зерен 56 карбида вольфрама (и, возможно, литых зерен 58 карбида вольфрама) вместо обычных частиц карбида вольфрама, имеющих углы, острые края и выступы, может уменьшать такое растворение, сохраняя физические свойства матричного материала 60 и спеченных зерен 56 карбида вольфрама (и, возможно, литых зерен 58 карбида вольфрама) в процессе нанесения абразивного износостойкого материала 54 на поверхности буровых долот и другого инструмента.
Матричный материал 60 может составлять примерно от 20 до 60 мас.% абразивного износостойкого материала 54. В частности, матричный материал 60 может составлять примерно от 20 до 50 мас.% или примерно от 35 до 45 мас.% абразивного износостойкого материала 54. Множество спеченных зерен 56 карбида вольфрама может составлять примерно от 30 до 55 мас.% абразивного износостойкого материала 54. Более того, множество литых гранул 58 карбида вольфрама может составлять менее примерно 35 мас.% абразивного износостойкого материала 54. В частности, множество литых гранул 58 карбида вольфрама может составлять примерно от 10 до 35 мас.% абразивного износостойкого материала 54. Например, матричный материал 60 может составлять примерно 40 мас.% абразивного износостойкого материала 54, множество спеченных зерен 56 карбида вольфрама может составлять примерно 48 мас.% абразивного износостойкого материала 54, а множество литых гранул 58 карбида вольфрама может составлять примерно 12 мас.% абразивного износостойкого материала 54.
Спеченные зерна 56 карбида вольфрама могут иметь размер больший, чем литые гранулы 58 карбида вольфрама. Кроме того, количество литых гранул 58 карбида вольфрама на единицу объема абразивного износостойкого материала 54 может превышать количество спеченных зерен 56 карбида вольфрама на единицу объема абразивного износостойкого материала 54.
Спеченные зерна 56 карбида вольфрама могут включать зерна -10 меш по ASTM (стандарт Американского общества по испытанию материалов). В настоящем документе, фраза "зерна -10 меш по ASTM" означает зерна, которые могут пройти через стандартное испытательное сито USA №10 по ASTM. Подобные спеченные зерна карбида вольфрама могут иметь средний диаметр менее примерно 1680 мкм. Средний диаметр спеченных зерен 56 карбида вольфрама может быть примерно от 0,8 до 20 раз больше среднего диаметра литых гранул 58 карбида вольфрама. Литые гранулы 58 карбида вольфрама могут включать гранулы -16 меш по ASTM. В настоящем документе фраза "гранулы -16 меш по ASTM" означает гранулы, которые могут пройти через стандартное испытательное сито USA №16 по ASTM. В частности, литые гранулы 58 карбида вольфрама могут включать гранулы -100 меш по ASTM. В настоящем документе фраза "гранулы -100 меш по ASTM" означает гранулы, которые могут пройти через стандартное испытательное сито USA №100 по ASTM. Такие литые гранулы 58 карбида вольфрама могут иметь средний диаметр менее примерно 150 мкм.
В качестве примера, спеченные зерна 56 карбида вольфрама могут включать зерна -20/+30 меш по ASTM, а литые гранулы 58 карбида вольфрама могут включать гранулы -100/+270 меш по ASTM. В настоящем документе фраза "зерна -20/+30 меш по ASTM" означает зерна, которые могут пройти через стандартное испытательное сито USA №20 по ASTM, но не могут пройти сквозь стандартное испытательное сито USA №30 по ASTM. Такие спеченные зерна 56 карбида вольфрама могут иметь средний диаметр менее примерно 840 мкм и более примерно 590 мкм. Кроме того, фраза, "гранулы -100/+270 меш по ASTM" в настоящем документе означает гранулы, которые могут пройти через стандартное испытательное сито USA №100 по ASTM, но не могут пройти сквозь стандартное испытательное сито USA №270 по ASTM. Такие литые гранулы 58 карбида вольфрама могут иметь средний диаметр в интервале примерно от 50 мкм до 150 мкм.
В другом примере множество спеченных зерен 56 карбида вольфрама может включать множество спеченных зерен карбида вольфрама -60/+80 меш по ASTM и множество спеченных зерен карбида вольфрама -120/+270 меш по ASTM. Множество спеченных зерен карбида вольфрама -60/+80 меш по ASTM может составлять примерно от 30 до 40 мас.% абразивного износостойкого материала 54, а множество спеченных зерен карбида вольфрама -120/+270 меш по ASTM может составлять менее примерно от 15 до 25 мас.% абразивного износостойкого материала 54. В настоящем документе фраза "зерна -120/+270 меш по ASTM" означает зерна, которые могут пройти через стандартное испытательное сито USA №120 по ASTM, но не могут пройти сквозь стандартное испытательное сито USA №270 по ASTM. Такие спеченные зерна 56 карбида вольфрама могут иметь средний диаметр в интервале примерно от 50 мкм до 125 мкм.
В одном конкретном варианте осуществления, приведенном только в качестве примера, абразивный износостойкий материал 54 может включать примерно 40 мас.% матричного материала 60, примерно 48 мас.% спеченных зерен 56 карбида вольфрама -20/+30 меш по ASTM и примерно 12 мас.% литых гранул 58 карбида вольфрама -140/+325 меш по ASTM. В настоящем документе фраза "зерна -20/+30 меш по ASTM" означает зерна, которые могут пройти через стандартное испытательное сито USA №20 по ASTM, но не могут пройти сквозь стандартное испытательное сито USA №30 по ASTM. Аналогично, фраза "зерна -140/+325 меш по ASTM" означает зерна, которые могут пройти через стандартное испытательное сито USA №140 по ASTM, но не могут пройти сквозь стандартное испытательное сито USA №325 по ASTM. Матричный материал 60 может включать слав никеля, который может дополнительно содержать один или несколько элементов, например хром, бор и кремний. Матричный материал 60 также может иметь температуру плавления менее примерно 1100°C и может обладать твердостью примерно от 87 единиц по шкале B Роквелла до 60 единиц по шкале C Роквелла. Величины твердости в настоящем документе представляют фактические, либо преобразованные значения твердости, полученные по измерениям микротвердости. В частности, матричный материал 60 может иметь твердость примерно от <20 до 55 единиц по шкале C Роквелла. Например, матричный материал 60 может иметь твердость примерно 40 единиц по шкале C Роквелла.
Для создания абразивных износостойких материалов в соответствии с настоящим изобретением могут использоваться литые гранулы и спеченные зерна и иных карбидов, помимо карбида вольфрама. Подобными карбидами могут быть карбид хрома, карбид молибдена, карбид ниобия, карбид тантала, карбид титана и карбид ванадия, а также и другие.
Матричный материал 60 может содержать металлический сплав, точка плавления которого ниже примерно 1460°C. Более конкретно, матричный материал 60 может содержать металлический сплав, точка плавления которого ниже примерно 1100°C. Кроме того, каждое спеченное зерно 56 карбида вольфрама из множества спеченных зерен 56 карбида вольфрама может содержать множество частиц карбида вольфрама, скрепленных связующим материалом, имеющим температуру плавления более примерно 1200°C. Например, связующий материал может включать материал на основе сплава кобальта или на основе сплава никеля с температурой плавления ниже примерно 1200°C. В этой конфигурации, матричный материал 60 может быть по существу расплавлен в процессе нанесения абразивного износостойкого материала 54 на поверхность бурильного инструмента, например бурового долота, без заметного расплавления литых гранул 58 карбида вольфрама, или связующего сплава, или частиц карбида вольфрама из спеченных зерен 56 карбида вольфрама. Это позволяет наносить абразивный износостойкий материал 54 на поверхность бурильного инструмента при относительно низких температурах для сведения к минимуму взаимного растворения спеченных зерен 56 карбида вольфрама и матричного материала 60, и литых гранул 58 карбида вольфрама и матричного материала 60.
Как было показано выше, сведение к минимуму диффузии атомов между матричным материалом 60 и спеченными зернами 56 карбида вольфрама и литыми гранулами 58 карбида вольфрама помогает сохранить химический состав и физические свойства матричного материала 60, спеченных зерен 56 карбида вольфрама и литых гранул 58 карбида вольфрама в процессе нанесения абразивного износостойкого материала 54 на поверхность буровых долот и другого инструмента.
Матричный материал 60 также может включать относительно небольшие количества других элементов, например углерода, хрома, кремния, бора, железа и никеля. Кроме того, матричный материал 60 также может включать флюс, например силикомарганец, легирующий элемент, например ниобий, и связующий материал, например полимерный материал.
На фиг.22 представлено в увеличенном виде спеченное зерно 56 карбида вольфрама, показанное на фиг.21. Твердость спеченного зерна 56 карбида вольфрама может быть по существу постоянной по всему зерну. Например, спеченное зерно 56 карбида вольфрама может включать периферийную или наружную область 57 спеченного зерна 56 карбида вольфрама. Наружная область 57 может примерно включать область спеченного зерна 56 карбида вольфрама за пределами пунктирной линии 64. Наружная область 61 может примерно включать область матричного материала 60, ограниченную пунктирной линией 66. Спеченные зерна 56 карбида вольфрама могут обладать первой средней твердостью в центральной области зерна, окруженной пунктирной линией 64, и второй средней твердостью в точках внутри периферийной области 57 зерна за пределами пунктирной линии 64. Вторая средняя твердость спеченного зерна 56 карбида вольфрама может превышать примерно 99% первой средней твердости спеченного зерна 56 карбида вольфрама. Например, первая средняя твердость может составлять примерно 91 единицу по шкале A Роквелла, а вторая средняя твердость может составлять примерно 90 единиц по шкале A Роквелла для матричного материала на основе никеля, и примерно 86 единиц по шкале A Роквелла для матричного материала на основе железа. Следует иметь в виду, что перед нанесением материала 56 твердосплавного упрочнения спеченные зерна карбида вольфрама могут обладать общей твердостью примерно от 85 единиц по шкале A Роквелла до 92 единиц по шкале A Роквелла, при содержании кобальта примерно от 16% до 4%, соответственно. Кроме того, спеченные зерна карбида вольфрама могут обладать средней твердостью в интервале 89-91 по шкале A Роквелла, при содержании кобальта примерно 6%. Как правило, при нанесении материала твердосплавного упрочнения в матричных композитах на основе никеля по существу удается сохранять исходную твердость спеченных зерен карбида вольфрама. Принимая во внимание, что матричные композиты на основе железа могут частично растворять спеченные зерна карбида вольфрама вблизи их кромок, твердость после нанесения может снижаться на несколько единиц по Роквеллу относительно твердости перед нанесением.
Спеченные зерна 56 карбида вольфрама могут обладать высокой ударной вязкостью по сравнению с литыми гранулами 58 карбида вольфрама, в то время как литые гранулы 58 карбида вольфрама могут иметь более высокую твердость по сравнению со спеченными зернами 56 карбида вольфрама. Благодаря использованию описанного здесь матричного материала 60 в абразивном износостойком материале 54 можно сохранить ударную вязкость спеченных зерен 56 карбида вольфрама и твердость литых гранул 58 карбида вольфрама при нанесении абразивного износостойкого материала 54 на буровое долото или иной бурильный инструмент, в результате чего может быть получен абразивный износостойкий материал 54 с лучшими характеристиками по сравнению с известными в уровне техники абразивными износостойкими материалами.
Абразивные износостойкие материалы в соответствии с вариантами осуществления изобретения, например абразивный износостойкий материал 54, показанный на фиг.21-22, могут быть нанесены на выбранные участки на поверхностях долот для роторного бурения (например, долота 10 для роторного бурения, показанного на фиг.1), шарошечных буровых долот (обычно называемых "шарошечными коническими" долотами) и другого бурильного инструмента, подверженного износу, например расширительного бурильного инструмента и расширительного бурильного инструмента с раздвижными лопастями, причем все эти устройства объединены единым термином "буровое долото".
В некоторых местах на поверхности бурового долота требуется относительно высокая твердость, в то время как в других местах на поверхности бурового долота может потребоваться относительно высокая ударная вязкость. Процентное весовое содержание матричного материала 60, множества спеченных зерен 56 карбида вольфрама и множества литых гранул 58 карбида вольфрама может варьироваться нужным образом для получения абразивного износостойкого материала 54, физические свойства которого соответствуют требованиям конкретного инструмента или конкретной области на поверхности инструмента. Например, поверхности режущих зубьев в шарошечных буровых долотах могут подвергаться достаточно высоким ударным воздействиям помимо фрикционных абразивных или размалывающих воздействий. Поэтому абразивный износостойкий материал 54, наносимый на поверхности режущих зубьев, может включать спеченные зерна 56 карбида вольфрама в более высоком процентном отношении для повышения ударной вязкости абразивного износостойкого материала 54. Калибрующие поверхности бурового долота, напротив, могут подвергаться относительно слабым ударным воздействиям, но зато сравнительно высоким фрикционным абразивным и размалывающим воздействиям. Поэтому абразивный износостойкий материал 54, наносимый на калибрующие поверхности бурового долота, может иметь более высокое процентное содержание литых гранул 58 карбида вольфрама для повышения твердости абразивного износостойкого материала 54.
Помимо нанесения на отдельные участки на поверхностях буровых долот и бурильного инструмента, подверженных износу, абразивные износостойкие материалы, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, могут быть использованы для защиты конструктивных элементов или материалов буровых долот и бурильного инструмента, подверженных износу, включая приведенные выше в качестве примера.
Абразивный износостойкий материал 54 может быть использован для укрытия и защиты поверхностей границ раздела между любыми частями конструкции или элементами бурового долота или иного бурильного инструмента. Например, граница раздела между корпусом долота и периферийными областями износостойких вставок или иных вставок в корпусе долота может быть закрыта и защищена абразивным износостойким материалом 54. Кроме того, использование абразивного износостойкого материала 54 не ограничено только границами раздела между конструкциями или элементами, и он может быть использован в любом месте на любой поверхности бурового долота или бурильного инструмента, подверженной износу.
Абразивные износостойкие материалы, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, например абразивный износостойкий материал 54, могут быть нанесены на выбранные поверхности бурового долота или бурильного инструмента с использованием различных известных технологий. Например, абразивный износостойкий материал, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, в подготовленном для нанесения состоянии, может иметь вид сварочного электрода. Сварочный электрод может содержать сплошной, литой или экструдированный стержень, состоящий из абразивного износостойкого материала 54. В другом варианте сварочный электрод может содержать полую цилиндрическую трубку, выполненную из матричного материала 60 и заполненную множеством спеченных зерен 56 из карбида вольфрама и множеством литых гранул 58 из карбида вольфрама. Для нагревания по меньшей мере части сварочного электрода до температуры выше точки плавления матричного материала 60 может использоваться кислородно-ацетиленовая горелка или газовая горелка другого типа. За счет этого может быть снижена глубина диффузии атомов между матричным материалом 60 и спеченными зернами 56 карбида вольфрама и литыми гранулами 58 карбида вольфрама.
Скорость взаимного растворения матричного материала 60 и спеченных зерен 56 карбида вольфрама является по меньшей мере функцией температуры, при которой происходит растворение. Глубина взаимного растворения поэтому является по меньшей мере функцией как температуры, при которой это растворение происходит, так и продолжительности этого процесса. Таким образом, глубиной взаимного растворения матричного материала 60 и спеченных зерен 56 карбида вольфрама и литых гранул 58 карбида вольфрама можно управлять посредством точной регулировки температуры процесса.
Кислородно-ацетиленовая горелка может нагревать материалы до температур, превышающих 1200°C. Может быть полезно слегка оплавить поверхность бурового долота или бурильного инструмента, на которую должен наноситься абразивный износостойкий материал 54, перед нанесением на эту поверхность абразивного износостойкого материала 54. Например, кислородно-ацетиленовая горелка может быть поднесена непосредственно к поверхности бурового долота или бурильного инструмента для нагрева поверхности до температуры, достаточной для ее неглубокого оплавления. Сварочный электрод, включающий подготовленный для нанесения износостойкий материал, может быть, затем, приближен непосредственно к поверхности, и расстояние между горелкой и сварочным электродом может быть отрегулировано так, чтобы нагревать по меньшей мере часть сварочного электрода до температуры выше температуры плавления матричного материала 60, для расплавления матричного материала 60. Расплавленный матричный материал 60, по меньшей мере часть спеченных зерен 56 карбида вольфрама и по меньшей мере часть литых гранул 58 карбида вольфрама могут быть нанесены на поверхность бурового долота, и затвердевание расплавленного матричного материала 60 может происходить при управляемом охлаждении. Изменением скорости охлаждения можно управлять микроструктурой и физическими свойствами абразивного износостойкого материала 54.
В альтернативном варианте, абразивный износостойкий материал 54 может быть нанесен на поверхность бурового долота или бурильного инструмента с использованием дуговой сварки, например технологии плазменно-дуговой сварки. Например, матричный материал 60 может быть в форме порошка (мелкие частицы матричного материала 60). Множество спеченных зерен 56 карбида вольфрама и множество литых гранул 58 карбида вольфрама может быть смешано с порошковым матричным материалом 60 для получения подготовленного к нанесению износостойкого материала в форме порошковой смеси. Далее может быть использован аппарат для плазменно-дуговой сварки для нагревания по меньшей мере части подготовленного к нанесению износостойкого материала до температуры выше температуры плавления матричного материала 60, но менее примерно 1200°C, для расплавления матричного материала 60.
Другие технологии сварки, например сварка плавящимся электродом в инертном газе, сварка вольфрамовым электродом в инертном газе и сварка с использованием пламенного распыления, также могут быть использованы для нанесения абразивного износостойкого материала 54 на поверхность бурового долота или бурильного инструмента.
Абразивные износостойкие материалы, т.е., материалы твердосплавного упрочнения, пригодны для нанесения на корпус долота, выполненного из композитного материала "матрица-частицы" или так называемого "цементированного карбида". Далее приводится описание композитного материала "матрица-частицы", а также некоторая терминология, для облегчения понимания сущности изобретения.
Термин "зеленый", упомянутый в настоящем описании, означает неспеченный (используется далее).
Термин "неспеченный (зеленый) корпус долота" в настоящем описании означает неспеченную конструкцию, содержащую множество отдельных частиц, скрепляемых связующим материалом, при этом размеры и форма конструкции обеспечивают формирование из этой конструкции корпуса долота, подходящего для использования в долоте для бурения земных пород, в ходе последующего технологического процесса, включающего механическую обработку и уплотнение, но не сводящегося исключительно к этим технологиям.
Термин "частично спеченный (коричневый)" в настоящем описании означает частично спеченный.
Термин "частично спеченный (коричневый) корпус долота" в настоящем описании означает частично спеченную конструкцию, содержащую множество частиц, по меньшей мере некоторые из которых частично выращены вместе, с образованием по меньшей мере частичного соединения между соседними частицами, размеры и форма которой обеспечивают формирование из этой конструкции корпуса долота, пригодного для использования в долоте для роторного бурения подземной породы, в ходе последующего технологического процесса, включающего механическую обработку и уплотнение, но не сводящегося исключительно к этим технологиям. Частично спеченные корпуса долота могут быть сформированы посредством, например, частичного спекания неспеченного корпуса долота.
Используемый здесь термин "спекание" означает уплотнение порошкового компонента, включающее удаление по меньшей мере части пор между исходными частицами (сопровождаемое уменьшением объема), в сочетании со сцеплением и скреплением соседних частиц.
Используемый здесь термин "сплав [металла]" (где [металл] представляет собой любой металл) означает технически чистый [металл] в составе сплавов металла, в которых процентное содержание по массе [металла] превышает процентное содержание любого другого компонента сплава.
Используемый здесь термин "состав материала" означает химический состав и микроструктуру материала. Другими словами, материалы, имеющие одинаковый химический состав, но различную микроструктуру, считаются имеющими различный состав материала.
Используемый здесь термин "карбид вольфрама" означает материал с любым содержанием химических соединений вольфрама и углерода, например WC, W2C и комбинаций WC и W2C. Карбид вольфрама включает, например, литой карбид вольфрама, спеченный карбид вольфрама и макрокристаллический карбид вольфрама.
Долото 140 для роторного бурения, показанное на фиг.5, включает корпус 112 долота, по существу отформованный и состоящий из композитного материала "матрица-частицы". Буровое долото также может включать хвостовик (не показан), прикрепленный к корпусу 112 долота. Корпус 112 долота, однако, не включает стальное короночное кольцо, составляющее с ним единое целое, для соединения корпуса 112 долота с хвостовиком, как это обычно требуется при использовании пропитываемых материалов типа "матрица-частицы", описанных выше.
Композитный материал "матрица-частицы" корпуса 112 долота может включать множество твердых частиц, случайно распределенных по матричному материалу. Твердые частицы могут содержать алмазные или керамические материалы, например карбиды, нитриды, оксиды и бориды (включая карбид бора В4С). В частности, твердые частицы могут содержать карбиды или бориды, полученные из таких элементов, как W, Ti, Mo, Nb, V, Hf, Ta, Cr, Zr, Al и Si. В качестве примера, не ограничивающего изобретения, материалы, которые могут быть использованы для формирования твердых частиц, включают карбид вольфрама, карбид титана (TiC), карбид тантала (ТаС), диборид титана (TiB2), карбиды хрома, нитрид титана (TiN), двуокись алюминия (Al2O3), нитрид алюминия (AlN) и карбид кремния (SiC). Кроме того, могут использоваться комбинации различных твердых частиц для подбора физических свойств и характеристик композитного материала "матрица-частицы". Твердые частицы могут быть сформированы с использованием известных специалистам технологий. Большая часть материалов, подходящих для формирования твердых частиц, имеются на рынке, а получение остальных доступно специалистам.
Матричный материал 60 композитного материала "матрица-частицы" может включать, например, сплавы на основе кобальта, железа, никеля, никеля и железа, кобальта и никеля, железа и кобальта, алюминия, меди, магния и титана. Матричный материал может также быть выбран из технически чистых элементов, например кобальта, алюминия, меди, магния, титана, железа и никеля. В качестве примера, не ограничивающего изобретение, матричный материал может включать углеродистую сталь, легированную сталь, нержавеющую сталь, инструментальную сталь, марганцовистую сталь Хадфильда, суперсплавы никеля или кобальта и сплавы на основе железа или никеля с малым температурным расширением, например INVAR®. В настоящем описании термином "суперсплав" обозначаются сплавы на основе железа, никеля и кобальта, имеющие по меньшей мере 12 мас.% хрома. В качестве других примеров сплавов, которые могут быть использованы в качестве матричного материала, можно упомянуть аустенитные стали, суперсплавы на основе никеля, например, INCONEL® 625М или Rene 95, и сплавы типа INVAR®, обладающие коэффициентом температурного расширения, близким к коэффициенту температурного расширения твердых частиц, используемых в композитном материале "матрица-частицы". Согласование коэффициентов температурного расширения матричного материала и твердых частиц позволяет уменьшить остроту проблемы остаточных напряжений и термической усталости. Другим примером подходящего матричного материала может служить аустенитная марганцовистая сталь Хадфильда (железо с примерно 12 мас.% марганца и 1,1 мас.% углерода).
В вариантах осуществления изобретения композитный материал "матрица-частицы" может содержать множество частиц карбида вольфрама - 400 меш по ASTM (стандарт Американского общества по испытанию материалов). В настоящем описании, выражение "частицы - 400 меш по ASTM" означает частицы, которые проходят через сито USA №400 согласно стандарту ASTM, как это указано в спецификации ASTM E-11-04 под названием "Технические нормативы для проволочной ткани и сеток для целей тестирования". Такие частицы карбида вольфрама могут иметь диаметр примерно менее 38 микрон. Матричный материал может включать сплав металла, примерно 50 мас.% которого составляет кобальт и 50 мас.% - никель. Такие частицы карбида вольфрама могут составлять примерно от 60 до 95 мас.% композитного материала "матрица-частицы", а сам матричный материал может составлять примерно от 5 до 40 мас.% композитного материала "матрица-частицы". Более точно, частицы карбида вольфрама могут составлять примерно от 70 до 80 мас.% композитного материала "матрица-частицы", а матричный материал может составлять примерно от 20 до 30 мас.% композитного материала "матрица-частицы".
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения композитный материал "матрица-частицы" может включать множество частиц карбида вольфрама - 635 меш по ASTM. В данном описании выражение "частицы - 635 меш по ASTM" означает частицы, которые проходят через сито USA №635 согласно стандарту ASTM, как это указано в спецификации ASTM E11-04 под названием "Технические нормативы для проволочной ткани и сеток для целей тестирования". Такие частицы карбида вольфрама могут иметь диаметр менее примерно 20 микрон. Матричный материал может содержать сплав металла на основе кобальта, содержащий по существу технически чистый кобальт. Например, содержание кобальта в таком матричном материале может превышать примерно 98 мас.%. При этом частицы карбида вольфрама могут составлять примерно от 60 до 95 мас.% композитного материала "матрица-частицы", а матричный материал может составлять примерно от 5 до 40 мас.% композитного материала "матрица-частицы".
На фиг.24А-24Д приведена иллюстрация способа формования корпуса долота, используемого в соответствии с вариантами осуществления изобретения, приведенными выше. Корпус долота, например корпус 200 долота, показанный на фиг.20, по существу отформован и состоит из композитного материала "матрица-частицы". Способ формования обычно включает подготовку порошковой смеси, прессование порошковой смеси для формирования неспеченного корпуса, и по меньшей мере частичное спекание порошковой смеси.
Как показано на фиг.24А, порошковая смесь 78 может прессоваться при по существу изостатическом давлении в пресс-форме или контейнере 80. Порошковая смесь 78 может включать множество описанных выше твердых частиц и множество частиц, содержащих матричный материал, также описанный ранее. В варианте осуществления порошковая смесь 78 также может включать добавки, обычно используемые при прессовании порошковых смесей, например, связующие вещества для смазки при прессовании и обеспечения конструктивной прочности спрессованного порошкового компонента, пластификаторы для повышения пластичности связующего вещества и смазывающие или уплотняющие добавки для снижения трения между частицами.
Контейнер 80 может включать влагонепроницаемый деформируемый элемент 82. Например, влагонепроницаемый деформируемый элемент 82 может представлять собой по существу цилиндрический мешок, содержащий деформируемый полимерный материал. Контейнер 80 также может включать герметизирующую плиту 84, которая по существу может обладать жесткостью. Деформируемый элемент 82 может быть выполнен из, например, эластомера, например резины, синтетического каучука, силикона или полиуретана. Деформируемый элемент может быть заполнен порошковой смесью 78, которая при воздействии вибрации равномерно распределяется внутри деформируемого элемента 82. Внутри деформируемого элемента 82 может быть установлен по меньшей мере один вытесняющий вкладыш или вставка 86 для формования элементов корпуса долота, например, продольного отверстия 15 (см. фиг.6). В другом варианте вставка 86 может не использоваться, а продольное отверстие 15 может формироваться обычной механической обработкой на следующих этапах изготовления. Затем к деформируемому элементу 82 может быть прикреплена, либо присоединена герметизирующая плита 84, обеспечивающая между ними влагонепроницаемое уплотнение.
Контейнер 80 (вместе с находящимися внутри порошковой смесью 78 и нужными вставками 86) может быть помещен в камеру 90 давления. Для обеспечения доступа внутрь камеры 90 давления может использоваться съемная крышка 91. Текучая среда (которая может быть по существу несжимаемой), например вода, масло или газ (например, воздух или азот), нагнетается под высоким давлением через отверстие 92 посредством насоса (не показан). Под действием высокого давления текучей среды происходит деформация стенок деформируемого элемента 82. Давление текучей среды может передаваться порошковой смеси 78 по существу равномерно. Давление внутри камеры 90 давления при изостатическом прессовании может превышать 35 МПа (примерно 5000 фунтов/кв.дюйм). Более точно, давление внутри камеры 90 давления при изостатическом прессовании может превышать примерно 138 МПа (примерно 20000 фунтов/кв.дюйм). В других способах для уплотнения порошковой смеси 78 внутри контейнера 80 может создаваться вакуум, а к наружной поверхности контейнера 80 может прикладываться давление более примерно 0,1 МПа (примерно 15 фунтов/кв.дюйм, например атмосферное). Изостатическим прессованием порошковой смеси 78 может быть отформован компонент из неспеченного порошка или неспеченный корпус 94 долота, показанный на фиг.24Б, который после прессования может быть извлечен из камеры 90 давления и контейнера 80.
В другом способе прессования порошковой смеси 78 для формования неспеченного корпуса 94 долота, показанного на фиг.24Б, порошковая смесь 78 может прессоваться, например, посредством одноосного пресса в пресс-форме (не показана) с использованием пуансона с механическим или гидравлическим приводом, методами, известными специалистам в области порошкового прессования.
Неспеченный корпус 94 долота, показанный на фиг.24Б, может включать множество частиц (твердых частиц и частиц матричного материала), скрепленных связующим материалом, введенным в порошковую смесь 78 (см. фиг.24А), как было показано ранее. Определенные элементы конструкции могут быть выполнены в неспеченном корпусе 94 долота обычными способами механической обработки, включая, например, токарную, фрезерную обработку и сверление. Также может быть использован и ручной инструмент для формирования или придания формы элементам в неспеченном корпусе 94 долота или на нем, посредством ручной обработки. В качестве примера, не ограничивающего изобретение, лопасти 114, промежутки 116 для выноса бурового шлама (см. фиг.20) и поверхность 96 могут быть подвергнуты механической обработке или сформированы иным способом в неспеченном корпусе 94 долота для формирования неспеченного корпуса 98 долота нужного профиля, показанного на фиг.24В.
Профилированный неспеченный корпус 98 долота, показанный на фиг.24В, может быть по меньшей мере частично спечен для получения частично спеченного корпуса 102 долота, показанного на фиг.24Г, плотность которого ниже, чем требуемая конечная плотность. Перед частичным спеканием профилированного неспеченного корпуса 98 долота, он может быть подвергнут воздействию умеренно повышенной температуры и давления для выжигания или удаления любых летучих добавок, которые были включены в порошковую смесь 78 (см. фиг.24А), как это было описано выше. Кроме того, профилированный неспеченный корпус 98 долота может быть подвергнут подходящему атмосферному воздействию, способствующему удалению таких добавок. Такая атмосфера может включать, например, водород при температуре примерно 500°C.
Частично спеченный корпус 102 долота, благодаря остаточной пористости, по существу пригоден для механической обработки. В частично спеченном корпусе 102 долота механической обработкой могут быть выполнены определенные конструктивные элементы, с использованием обычных способов механической обработки, включая, например, токарную, фрезерную обработку и сверление. Также может быть использован и ручной инструмент для формирования или придания формы элементам в частично спеченном корпусе 102 долота или на нем, посредством ручной обработки. Для облегчения механической обработки частично спеченного корпуса 102 долота может быть использован инструмент, включающий сверхтвердые покрытия и вставки. Кроме того, на механически обрабатываемые поверхности частично спеченного корпуса 102 долота могут быть нанесены покрытия материалов для снижения сколов на частично спеченном корпусе 102 долота. Такие покрытия могут включать закрепляющие составы или иные полимерные материалы.
В качестве примера, не ограничивающего изобретение, посредством механической обработки или иным способом в частично спеченном корпусе 102 долота могут быть выполнены внутренние каналы 119 для текучей среды, гнезда 36 и опорные элементы (не показаны), для формирования профилированного частично спеченного корпуса 106 долота, показанного на фиг.24Д. Кроме того, если буровое долото должно включать несколько режущих элементов, интегрально сформированных с корпусом 112 долота, то эти режущие элементы могут быть помещены внутри гнезд 36, сформированных в частично спеченном корпусе 102 долота. При последующем спекании частично спеченного корпуса 102 долота, режущие элементы оказываются прикрепленными к корпусу 112 долота и образуют с ним единое целое.
Профилированный частично спеченный корпус 106 долота, показанный на фиг.24Д, затем может быть подвергнут окончательному спеканию для достижения требуемой конечной плотности и получения упомянутого ранее корпуса 112 долота, показанного на фиг.20. Поскольку спекание сопряжено с уплотнением и удалением пористости в конструкции, спекаемая конструкция в процессе спекания дает усадку. Усадка линейных размеров конструкции в процессе спекания до требуемой конечной плотности может составлять от 10% до 20% относительно неспеченного состояния. В результате, должно учитываться уменьшение размеров и приниматься во внимание при проектировании инструмента (пресс-форм и др.) или при механической обработке элементов в не полностью спеченных конструкциях.
При проведении всех процессов спекания и частичного спекания для фиксации положения некоторых частей корпуса долота и сохранения нужной формы и размеров в процессе уплотнения могут использоваться жаропрочные конструкции или вытесняющие вкладыши. Такие вытесняющие вкладыши могут использоваться, например, для сохранения размеров и геометрии гнезд 36 и внутренних каналов 119 для текучей среды в процессе спекания. Подобные жаропрочные конструкции могут быть выполнены из, например, графита, диоксида кремния или оксида алюминия. Использование вытесняющих вставок из оксида алюминия вместо графитовых вытесняющих вставок может быть предпочтительным, поскольку оксид алюминия обладает меньшей химической активностью по сравнению с графитом, что снижает диффузию атомов в процессе спекания. Кроме того, на жаропрочные конструкции могут быть нанесены покрытия, например оксида алюминия, нитрида бора, нитрида алюминия или иных производимых промышленностью материалов, для предотвращения диффузии атомов углерода и других веществ в корпус долота при уплотнении.
В других способах неспеченный корпус 94 долота, показанный на фиг.24Б, может быть частично спечен для формирования частично спеченного корпуса долота без предварительной механической обработки, а вся необходимая механическая обработка может быть выполнена на частично спеченном корпусе долота перед окончательным спеканием частично спеченного корпуса долота до требуемой конечной плотности. В альтернативном варианте, вся необходимая механическая обработка может быть выполнена на неспеченном корпусе 94 долота, показанном на фиг.24Б, который затем может быть подвергнут окончательному спеканию до требуемой конечной плотности.
Описанные здесь процессы спекания могут включать обычное спекание в вакуумной печи, спекание в вакуумной печи с дальнейшим обычным горячим изостатическим прессованием, и спекание, непосредственно за которым следует изостатическое прессование при температурах, близких к температуре спекания (часто называется HIP-спекание (HIP - hot isostatic pressing - горячее изостатическое прессование)). Кроме того, описанные здесь процессы спекания могут включать спекание в фазе, находящейся ниже линии плавления на диаграмме состояния сплавов. Другими словами, процесс спекания может проводиться при температурах близких, но не достигающих линии плавления на фазовой диаграмме матричного материала. Например, описанные здесь процессы спекания могут быть проведены с использованием ряда различных способов, известных специалистам, например процесса Быстрого Изотропного Уплотнения (ROC - от англ. rapid omnidirectional compaction), процесса Ceracon™, горячего изостатического прессования (HIP), или модификаций этих процессов.
В качестве примера, ROC-процесс спекания прессованной заготовки из неспеченного порошка в общих чертах включает предварительное спекание прессованной заготовки из неспеченного порошка при сравнительно низкой температуре с тем, чтобы достичь ее прочности, достаточной для манипуляций с этой прессованной порошковой заготовкой. Полученная частично спеченная заготовка обертывается материалом, например графитовой фольгой, герметично закрывающей частично спеченную заготовку. Обернутая частично спеченная заготовка помещается в контейнер, заполненный частицами керамики, полимера или стекла, имеющих температуру плавления по существу ниже температуры плавления матричного материала в частично спеченной заготовке. Контейнер нагревается до требуемой температуры спекания, превышающей температуры плавления частиц керамики, полимера или стекла, но ниже температуры фазового перехода "твердое тело-жидкость" матричного материала в частично спеченной заготовке. Нагретый контейнер с расплавленным керамическим, полимерным или стеклянным материалом (и погруженной в них частично спеченной заготовкой) помещается в механический или гидравлический пресс, например кузнечный пресс, который используется для приложения давления к расплавленному керамическому или полимерному материалу. Изостатические давления внутри расплавленного керамического, полимерного или стеклянного материала способствуют уплотнению и спеканию частично спеченной заготовки при повышенных температурах в контейнере. Расплавленная керамика, полимер или стекло служат для передачи давления и тепла к частично спеченной заготовке. Таким образом, расплавленные керамика, полимер или стекло выступают в качестве среды, передающей давление, через которую давление прикладывается к заготовке при ее спекании. После снятия давления и охлаждения, спеченная конструкция извлекается из керамики, полимера или стекла. Более подробное описание ROC-процесса и необходимого для него оборудования приводится патентами US 4094709, 4233720, 4341557, 4526748, 4547337, 4526990, 4596694, 4597730, 4656002, 4744943 и 5232522.
Процесс Ceracon™, аналогичный описанному ROC-процессу, также может быть приспособлен для использования в настоящем изобретении для окончательного спекания частично спеченный конструкций до конечной плотности. В процессе Ceracon™ частично спеченная конструкция покрывается керамическим покрытием, например оксидом алюминия, оксидом циркония или оксидом хрома. Могут быть использованы и другие аналогичные твердые, в основном инертные, удаляемые защитные покрытия. Частично спеченная конструкция с покрытием полностью уплотняется, благодаря передаче по меньшей мере по существу изостатического давления на покрытую частично спеченную конструкцию, с использованием керамических частиц вместо текучей среды, как в ROC-процессе. Более подробное описание процесса Ceracon™ приведено в US 4499048.
Более того, в вариантах осуществления изобретения, в которых в корпусе долота из композита "матрица-частицы" используется карбид вольфрама, описанные здесь процессы спекания также могут включать цикл управления содержанием углерода, направленный на улучшение стехиометрии материала карбида вольфрама. В качестве примера, не ограничивающего изобретение, если материал карбида вольфрама включает WC, описанный здесь процесс спекания может включать воздействие на материал карбида вольфрама газовой смесью, включающей водород и метан при повышенной температуре. Например, материал карбида вольфрама может быть подвергнут воздействию потока газов, включающих водород и метан при температуре примерно 1000°C. Способ управления содержанием углерода в карбидах описан в US 4579713.
Изготовление корпуса 112 долота заканчивается присоединением к нему хвостовика (не показан), например резьбовой соединительной части АНИ, упомянутой выше. Для присоединения хвостовика к корпусу 112 долота может быть использовано несколько различных способов, описанных в патентной заявке US 11/272439. Корпус 112 долота, содержащий композитные материалы "матрица-частицы" и прикрепленный к нему абразивный износостойкий материал твердосплавного упрочнения, обладает большей устойчивостью к абразивным внешним воздействиям при бурении подземных пластов.
В то время как настоящее изобретение было описано здесь на примере конкретных предпочтительных вариантов осуществления, для специалистов должно быть понятно, что оно только этими вариантами не ограничивается. Напротив, в предпочтительных вариантах осуществления могут быть сделаны многочисленные добавления, изъятия и модификации, не выходящие за пределы области изобретения, определяемой приведенной ниже формулой. Кроме того, признаки одного варианта осуществления могут быть скомбинированы с признаками другого варианта осуществления, оставаясь в пределах области притязаний изобретения. Более того, изобретение может быть применено в буровых и керновых долотах, имеющих отличающиеся и различные профили долота, и типы режущих элементов.
Claims (21)
1. Долото для роторного бурения по меньшей мере одной подземной формации, включающее корпус долота из спеченного материала, в основном сформированный из непропитанного композитного материала "матрица-частицы" и имеющий наружную поверхность, на по меньшей мере части которой размещен абразивный износостойкий материал, полученный путем нанесения композиции, содержащей:
матричный материал, составляющий примерно от 2 до 5 мас.ч. на 10 мас.ч. подготовленных к нанесению материалов, содержащий по меньшей мере 75 мас.% никеля и имеющий температуру плавления менее примерно 1460°С;
множество спеченных зерен карбида вольфрама -10 меш по ASTM, по существу, случайно распределенных по матричному материалу и составляющих примерно от 3 до 5,5 мас.ч. композиции, при этом каждое спеченное зерно карбида вольфрама содержит множество частиц карбида вольфрама, скрепленных связующим сплавом, имеющим температуру плавления более примерно 1200°С; и
множество литых гранул карбида вольфрама -18 меш по ASTM, по существу, случайно распределенных по матричному материалу и составляющих менее примерно 3,5 мас.ч. композиции.
матричный материал, составляющий примерно от 2 до 5 мас.ч. на 10 мас.ч. подготовленных к нанесению материалов, содержащий по меньшей мере 75 мас.% никеля и имеющий температуру плавления менее примерно 1460°С;
множество спеченных зерен карбида вольфрама -10 меш по ASTM, по существу, случайно распределенных по матричному материалу и составляющих примерно от 3 до 5,5 мас.ч. композиции, при этом каждое спеченное зерно карбида вольфрама содержит множество частиц карбида вольфрама, скрепленных связующим сплавом, имеющим температуру плавления более примерно 1200°С; и
множество литых гранул карбида вольфрама -18 меш по ASTM, по существу, случайно распределенных по матричному материалу и составляющих менее примерно 3,5 мас.ч. композиции.
2. Долото по п.1, в котором упомянутые материалы композиции подобраны с возможностью нанесения на наружную поверхность корпуса долота при температуре, превышающей температуру плавления матричного материала, но ниже температуры плавления литых гранул карбида вольфрама и спеченных зерен карбида вольфрама.
3. Долото по п.2, в котором множество спеченных зерен карбида вольфрама -10 меш по ASTM включает множество спеченных зерен карбида вольфрама -60/+80 меш по ASTM, а множество литых гранул карбида вольфрама -18 меш по ASTM включает множество литых гранул карбида вольфрама -100/+270 меш по ASTM.
4. Долото по п.2, в котором множество спеченных зерен карбида вольфрама -10 меш по ASTM включает множество спеченных зерен карбида вольфрама -60/+80 меш по ASTM и множество спеченных зерен карбида вольфрама -120/+270 меш по ASTM, при этом множество спеченных зерен карбида вольфрама -60/+80 меш по ASTM составляет примерно от 30 до 35 мас.% абразивного износостойкого материала, а множество спеченных зерен карбида вольфрама -120/+270 меш по ASTM составляет примерно от 10 до 20 мас.% абразивного износостойкого материала.
5. Долото по любому из пп.1-4, включающее хвостовик, присоединенный непосредственно к корпусу долота и включающий часть, конфигурация которой обеспечивает соединение хвостовика с бурильной колонной, и при этом непропитанный композитный материал корпуса долота содержит множество твердых частиц, случайно распределенных по матричному материалу и выбранных из группы частиц, состоящей из алмаза, карбида бора, нитрида бора, нитрида алюминия и карбидов или боридов металлов из группы, состоящей из W, Ti, Mo, Nb, V, Hf, Zr и Cr, а матричный материал выбран из группы, состоящей из сплавов кобальта, сплавов железа, сплавов никеля, сплавов кобальта и никеля, сплавов железа и никеля, сплавов железа и кобальта, сплавов алюминия, сплавов меди, сплавов магния и сплавов титана.
6. Долото по п.5, в котором упомянутый износостойкий материал расположен в по меньшей мере одном углублении, проходящем в корпус долота от наружной поверхности, причем обнаженные поверхности абразивного износостойкого материала находятся, по существу, на одном уровне с прилегающей к износостойкому материалу наружной поверхностью корпуса долота в направлении, в основном перпендикулярном наружной поверхности корпуса долота, прилегающей к износостойкому материалу.
7. Долото по п.6, в котором корпус долота включает несколько лопастей, а упомянутое по меньшей мере одно углубление проходит вдоль лопасти в ее поверхности, взаимодействующей с породой.
8. Долото по п.6 или 7, в котором конфигурация корпуса долота обеспечивает установку на нем нескольких режущих элементов, а состав композитного материала "матрица-частицы" изменяется внутри корпуса долота.
9. Долото по п.8, в котором состав композитного материала "матрица-частицы" изменяется, по существу, непрерывно по корпусу долота.
10. Долото по п.1 или 2, дополнительно включающее
по меньшей мере один режущий элемент, прикрепленный к корпусу долота, и тугоплавкий припой, размещенный между корпусом долота и упомянутым по меньшей мере одним режущим элементом на границе раздела и прикрепляющий его к корпусу долота, при этом по меньшей мере участок износостойкого материала, являющийся сплошным и прикрепленный к наружной поверхности корпуса долота и поверхности упомянутого по меньшей мере одного режущего элемента, выступает над границей раздела между корпусом долота и режущим элементом и закрывает по меньшей мере часть тугоплавкого припоя.
по меньшей мере один режущий элемент, прикрепленный к корпусу долота, и тугоплавкий припой, размещенный между корпусом долота и упомянутым по меньшей мере одним режущим элементом на границе раздела и прикрепляющий его к корпусу долота, при этом по меньшей мере участок износостойкого материала, являющийся сплошным и прикрепленный к наружной поверхности корпуса долота и поверхности упомянутого по меньшей мере одного режущего элемента, выступает над границей раздела между корпусом долота и режущим элементом и закрывает по меньшей мере часть тугоплавкого припоя.
11. Долото по п.10, в котором корпус долота имеет в своей наружной поверхности гнездо, внутри которого располагается по меньшей мере часть упомянутого по меньшей мере одного режущего элемента, при этом граница раздела проходит вдоль смежных поверхностей корпуса долота и режущего элемента, а корпус долота также имеет по меньшей мере одно углубление, сформированное в его наружной поверхности, смежной с границей раздела, в котором размещается по меньшей мере часть абразивного износостойкого материала.
12. Долото по п.10 или 11, в котором по меньшей мере один режущий элемент включает в себя корпус режущего элемента и пластинку вставки из поликристаллического алмаза, прикрепленную к концу этого корпуса режущего элемента.
13. Способ изготовления долота для роторного бурения с корпусом из спеченного материала и с упрочненной наружной поверхностью, при осуществлении которого:
подготавливают буровое долото, включающее корпус бурового долота, сформированный из непропитанного композитного материала "матрица-частицы", имеющий наружную поверхность,
подготавливают к нанесению абразивный износостойкий материал путем смешивания в матричном материале множества спеченных зерен карбида вольфрама -10 меш по ASTM и множество литых гранул карбида вольфрама -18 меш по ASTM для создания подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала, при этом матричный материал содержит по меньшей мере 75 мас.% никеля и имеет температуру плавления менее примерно 1460°С, каждое зерно спеченного карбида вольфрама содержит множество частиц карбида вольфрама, скрепленных скрепляющим сплавом, имеющим температуру плавления более примерно 1200°С, и матричный материал составляет примерно от 20 до 60 мас.% подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала, множество спеченных зерен карбида вольфрама составляет примерно от 30 до 55 мас.% подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала, а множество литых гранул карбида вольфрама составляет менее примерно 35 мас.% подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала,
нагревают матричный материал, включая нагрев по меньшей части подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала до температуры, превышающей температуру плавления матричного материала,
наносят расплавленный матричный материал, по меньшей мере некоторые из спеченных зерен карбида вольфрама и по меньшей мере некоторые из литых гранул карбида вольфрама на по меньшей мере часть наружной поверхности корпуса долота и
обеспечивают затвердевание расплавленного матричного материала.
подготавливают буровое долото, включающее корпус бурового долота, сформированный из непропитанного композитного материала "матрица-частицы", имеющий наружную поверхность,
подготавливают к нанесению абразивный износостойкий материал путем смешивания в матричном материале множества спеченных зерен карбида вольфрама -10 меш по ASTM и множество литых гранул карбида вольфрама -18 меш по ASTM для создания подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала, при этом матричный материал содержит по меньшей мере 75 мас.% никеля и имеет температуру плавления менее примерно 1460°С, каждое зерно спеченного карбида вольфрама содержит множество частиц карбида вольфрама, скрепленных скрепляющим сплавом, имеющим температуру плавления более примерно 1200°С, и матричный материал составляет примерно от 20 до 60 мас.% подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала, множество спеченных зерен карбида вольфрама составляет примерно от 30 до 55 мас.% подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала, а множество литых гранул карбида вольфрама составляет менее примерно 35 мас.% подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала,
нагревают матричный материал, включая нагрев по меньшей части подготовленного к нанесению абразивного износостойкого материала до температуры, превышающей температуру плавления матричного материала,
наносят расплавленный матричный материал, по меньшей мере некоторые из спеченных зерен карбида вольфрама и по меньшей мере некоторые из литых гранул карбида вольфрама на по меньшей мере часть наружной поверхности корпуса долота и
обеспечивают затвердевание расплавленного матричного материала.
14. Способ по п.13, в котором при нагревании матричного материала используют один из методов, включающих нагревание матричного материала электрической дугой, плазменно-дуговую наплавку и сжигание ацетилена в, по существу, чистом кислороде.
15. Способ по п.13, в котором подготовка бурового долота, сформированного из непропитанного композитного материала "матрица-частицы", включает формирование корпуса долота из этого композитного материала, при осуществлении которого:
подготавливают порошковую смесь, содержащую:
множество твердых частиц, выбранных из группы, состоящей из алмаза, карбида бора, нитрида бора, нитрида алюминия и карбидов или боридов металлов из группы, состоящей из W, Ti, Mo, Nb, V, Hf, Zr и Cr, и множество частиц, содержащих матричный материал, выбранный из группы, состоящей из сплавов кобальта, сплавов железа, сплавов никеля, сплавов кобальта и никеля, сплавов железа и никеля, сплавов железа и кобальта, сплавов алюминия, сплавов меди, сплавов магния и сплавов титана, и
связующий материал,
прессуют порошковую смесь при воздействии, по существу, изостатического давления для формования неспеченного корпуса, по существу, состоящего из композитного материала "матрица-частицы", и
спекают этот неспеченный корпус для получения полностью спеченного корпуса долота, по существу, состоящего из композитного материала "матрица-частицы" и имеющего требуемую конечную плотность.
подготавливают порошковую смесь, содержащую:
множество твердых частиц, выбранных из группы, состоящей из алмаза, карбида бора, нитрида бора, нитрида алюминия и карбидов или боридов металлов из группы, состоящей из W, Ti, Mo, Nb, V, Hf, Zr и Cr, и множество частиц, содержащих матричный материал, выбранный из группы, состоящей из сплавов кобальта, сплавов железа, сплавов никеля, сплавов кобальта и никеля, сплавов железа и никеля, сплавов железа и кобальта, сплавов алюминия, сплавов меди, сплавов магния и сплавов титана, и
связующий материал,
прессуют порошковую смесь при воздействии, по существу, изостатического давления для формования неспеченного корпуса, по существу, состоящего из композитного материала "матрица-частицы", и
спекают этот неспеченный корпус для получения полностью спеченного корпуса долота, по существу, состоящего из композитного материала "матрица-частицы" и имеющего требуемую конечную плотность.
16. Способ по п.15, в котором при упомянутом спекании для получения полностью спеченного корпуса:
частично спекают неспеченный корпус для получения частично спеченного корпуса,
выполняют механическую обработку поверхности частично спеченного корпуса и
спекают частично спеченный корпус для получения полностью спеченного корпуса долота.
частично спекают неспеченный корпус для получения частично спеченного корпуса,
выполняют механическую обработку поверхности частично спеченного корпуса и
спекают частично спеченный корпус для получения полностью спеченного корпуса долота.
17. Способ по п.15, в котором спекание неспеченного корпуса для получения полностью спеченного корпуса долота осуществляют с обеспечением линейной усадки размеров неспеченного корпуса на примерно от 10% до 20%.
18. Способ по п.15, при осуществлении которого дополнительно: подготавливают хвостовик, конфигурация которого обеспечивает его соединение с бурильной колонной,
прикрепляют хвостовик непосредственно к полностью спеченному корпусу долота по меньшей мере одним из методов, включающих сварку, пайку тугоплавким припоем и пайку по границе раздела между полностью спеченным корпусом долота и хвостовиком, и
прикрепляют несколько режущих элементов к поверхности полностью спеченного корпуса долота.
прикрепляют хвостовик непосредственно к полностью спеченному корпусу долота по меньшей мере одним из методов, включающих сварку, пайку тугоплавким припоем и пайку по границе раздела между полностью спеченным корпусом долота и хвостовиком, и
прикрепляют несколько режущих элементов к поверхности полностью спеченного корпуса долота.
19. Способ по п.13, при осуществлении которого при подготовке бурового долота, сформированного из непропитанного композитного материала "матрица-частицы", формируют корпус долота, имеющий наружную поверхность с гнездом, конфигурация которого обеспечивает размещение в нем части режущего элемента, и далее:
размещают часть режущего элемента внутри гнезда в наружной поверхности корпуса долота,
расплавляют тугоплавкий припой,
наносят расплавленный тугоплавкий припой на границу раздела между режущим элементом и наружной поверхностью корпуса долота, отверждают расплавленный тугоплавкий припой и наносят на наружную поверхность корпуса долота абразивный износостойкий материал так, что по меньшей мере его участок, являющийся сплошным, прикреплен к поверхности режущего элемента и части наружной поверхности корпуса долота, и проходит над границей раздела между режущим элементом и наружной поверхностью корпуса долота, и закрывает тугоплавкий припой.
размещают часть режущего элемента внутри гнезда в наружной поверхности корпуса долота,
расплавляют тугоплавкий припой,
наносят расплавленный тугоплавкий припой на границу раздела между режущим элементом и наружной поверхностью корпуса долота, отверждают расплавленный тугоплавкий припой и наносят на наружную поверхность корпуса долота абразивный износостойкий материал так, что по меньшей мере его участок, являющийся сплошным, прикреплен к поверхности режущего элемента и части наружной поверхности корпуса долота, и проходит над границей раздела между режущим элементом и наружной поверхностью корпуса долота, и закрывает тугоплавкий припой.
20. Способ по п.19, при осуществлении которого также формируют по меньшей мере одно углубление в наружной поверхности корпуса долота, прилегающей к гнезду, конфигурация которого обеспечивает размещение в нем режущего элемента, а при нанесении абразивного износостойкого материала также наносят абразивный износостойкий материал на наружную поверхность корпуса долота внутри этого по меньшей мере одного углубления.
21. Способ по п.13, при осуществлении которого также обеспечивают по меньшей мере одно углубление, проходящее в наружной поверхности корпуса бурового долота, наносят подготовленный к нанесению абразивный износостойкий материал в это по меньшей мере одно углубление, нагревают подготовленный к нанесению абразивный износостойкий материал для расплавления матричного материала и выравнивают поверхность расплавленного матричного материала, по существу, с уровнем прилегающей к износостойкому материалу наружной поверхности корпуса долота в направлении, по существу, перпендикулярном этой поверхности.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US84815406P | 2006-09-29 | 2006-09-29 | |
| US60/848,154 | 2006-09-29 | ||
| US11/823,800 | 2007-06-27 | ||
| US11/823,800 US8002052B2 (en) | 2005-09-09 | 2007-06-27 | Particle-matrix composite drill bits with hardfacing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009115953A RU2009115953A (ru) | 2010-11-10 |
| RU2457281C2 true RU2457281C2 (ru) | 2012-07-27 |
Family
ID=38955201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009115953/02A RU2457281C2 (ru) | 2006-09-29 | 2007-09-28 | Буровые долота на основе композита "матрица-частицы" с твердосплавным упрочнением и способы изготовления и ремонта таких долот с использованием твердосплавных материалов |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8002052B2 (ru) |
| EP (1) | EP2084305A1 (ru) |
| CA (1) | CA2667079C (ru) |
| RU (1) | RU2457281C2 (ru) |
| WO (1) | WO2008042329A1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2588532C2 (ru) * | 2014-10-01 | 2016-06-27 | Акционерное общество "Волгабурмаш" (АО "Волгабурмаш") | Алмазное буровое долото |
| RU2643397C2 (ru) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Способ крепления вставок из карбида вольфрама на подложке колонных центраторов |
| RU2753565C2 (ru) * | 2017-05-01 | 2021-08-17 | ЭРЛИКОН МЕТКО (ЮЭс) ИНК. | Буровое долото, способ изготовления корпуса бурового долота, композит с металлической матрицей и способ изготовления композита с металлической матрицей |
| RU2753932C2 (ru) * | 2017-03-09 | 2021-08-24 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Режущий инструмент с покрытием |
Families Citing this family (52)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7757793B2 (en) * | 2005-11-01 | 2010-07-20 | Smith International, Inc. | Thermally stable polycrystalline ultra-hard constructions |
| US8028771B2 (en) | 2007-02-06 | 2011-10-04 | Smith International, Inc. | Polycrystalline diamond constructions having improved thermal stability |
| US8821603B2 (en) * | 2007-03-08 | 2014-09-02 | Kennametal Inc. | Hard compact and method for making the same |
| US7942219B2 (en) | 2007-03-21 | 2011-05-17 | Smith International, Inc. | Polycrystalline diamond constructions having improved thermal stability |
| EP2156003B1 (en) * | 2007-05-18 | 2013-02-13 | Baker Hughes Incorporated | Method of repairing diamond rock bit |
| US9297211B2 (en) | 2007-12-17 | 2016-03-29 | Smith International, Inc. | Polycrystalline diamond construction with controlled gradient metal content |
| US9217296B2 (en) * | 2008-01-09 | 2015-12-22 | Smith International, Inc. | Polycrystalline ultra-hard constructions with multiple support members |
| US7909121B2 (en) * | 2008-01-09 | 2011-03-22 | Smith International, Inc. | Polycrystalline ultra-hard compact constructions |
| US8061454B2 (en) * | 2008-01-09 | 2011-11-22 | Smith International, Inc. | Ultra-hard and metallic constructions comprising improved braze joint |
| US8079429B2 (en) * | 2008-06-04 | 2011-12-20 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming earth-boring tools using geometric compensation and tools formed by such methods |
| US8220566B2 (en) * | 2008-10-30 | 2012-07-17 | Baker Hughes Incorporated | Carburized monotungsten and ditungsten carbide eutectic particles, materials and earth-boring tools including such particles, and methods of forming such particles, materials, and tools |
| US20100175926A1 (en) * | 2009-01-15 | 2010-07-15 | Baker Hughes Incorporated | Roller cones having non-integral cutting structures, drill bits including such cones, and methods of forming same |
| US8360176B2 (en) * | 2009-01-29 | 2013-01-29 | Smith International, Inc. | Brazing methods for PDC cutters |
| US20100193254A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Matrix Drill Bit with Dual Surface Compositions and Methods of Manufacture |
| US8355815B2 (en) * | 2009-02-12 | 2013-01-15 | Baker Hughes Incorporated | Methods, systems, and devices for manipulating cutting elements for earth-boring drill bits and tools |
| WO2010108178A1 (en) | 2009-03-20 | 2010-09-23 | Smith International, Inc. | Hardfacing compositions, methods of applying the hardfacing compositions, and tools using such hardfacing compositions |
| US20100242375A1 (en) * | 2009-03-30 | 2010-09-30 | Hall David R | Double Sintered Thermally Stable Polycrystalline Diamond Cutting Elements |
| US8381844B2 (en) | 2009-04-23 | 2013-02-26 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring tools and components thereof and related methods |
| WO2010129813A2 (en) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Smith International, Inc. | Methods of making and attaching tsp material for forming cutting elements, cutting elements having such tsp material and bits incorporating such cutting elements |
| US8016057B2 (en) * | 2009-06-19 | 2011-09-13 | Kennametal Inc. | Erosion resistant subterranean drill bits having infiltrated metal matrix bodies |
| JP5462549B2 (ja) * | 2009-08-20 | 2014-04-02 | 住友電気工業株式会社 | 超硬合金 |
| US20110073233A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Baker Hughes Incorporated | Method of Applying Hardfacing Sheet |
| EP2513013A1 (en) * | 2009-12-16 | 2012-10-24 | Smith International, Inc. | Thermally stable diamond bonded materials and compacts |
| US8985244B2 (en) | 2010-01-18 | 2015-03-24 | Baker Hughes Incorporated | Downhole tools having features for reducing balling and methods of forming such tools |
| CN101812970A (zh) * | 2010-05-20 | 2010-08-25 | 天津立林钻头有限公司 | 高转速耐高压耐冲击牙轮钻头 |
| CN103608543A (zh) * | 2011-01-28 | 2014-02-26 | 贝克休斯公司 | 非磁性堆焊材料 |
| WO2012103494A2 (en) | 2011-01-28 | 2012-08-02 | Baker Hughes Incorporated | Non-magnetic drill string member with non-magnetic hardfacing and method of making the same |
| US9421671B2 (en) | 2011-02-09 | 2016-08-23 | Longyear Tm, Inc. | Infiltrated diamond wear resistant bodies and tools |
| JOP20200150A1 (ar) * | 2011-04-06 | 2017-06-16 | Esco Group Llc | قطع غيار بأوجه مقواه باستخدام عملية التقسية المصلدة والطريقة والتجميع المرافق للتصنيع |
| EP2527480B1 (de) * | 2011-05-27 | 2017-05-03 | H.C. Starck GmbH | NiFe-Binder mit universeller Einsetzbarkeit |
| MX370222B (es) | 2012-01-31 | 2019-12-05 | Esco Group Llc | Material resistente al desgaste, y sistema y metodo para crear un material resistente al desgaste. |
| CN102744401B (zh) * | 2012-07-24 | 2014-04-02 | 王伟德 | 一种地质矿产勘查装置及其制备方法 |
| US20140202774A1 (en) * | 2013-01-21 | 2014-07-24 | Ulterra Drilling Technologies, L.P. | Wear Element for Downhole Tool with a Cold-Pressed Graphite Wear Layer |
| US9677344B2 (en) | 2013-03-01 | 2017-06-13 | Baker Hughes Incorporated | Components of drilling assemblies, drilling assemblies, and methods of stabilizing drilling assemblies in wellbores in subterranean formations |
| AT514133B1 (de) * | 2013-04-12 | 2017-06-15 | Feistritzer Bernhard | Ringförmiges Werkzeug |
| CN103388145A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-11-13 | 天津德华石油装备制造有限公司 | Tc轴承金属基复合型硬面材料层的堆焊方法 |
| GB201314892D0 (en) * | 2013-08-20 | 2013-10-02 | Hunting Energy Services Well Intervention Ltd | Improvements in or relating to tools |
| CA2865794A1 (en) | 2013-10-02 | 2015-04-02 | Black Tip Services, LLC | A method for making a bearing component, a bearing component, a down hole device and a down hole bearing assembly |
| ES2725904T3 (es) | 2013-10-02 | 2019-09-30 | Oerlikon Metco Us Inc | Barra de soldadura fuerte para formar un recubrimiento resistente al desgaste y un recubrimiento resistente al desgaste |
| US9987726B2 (en) | 2013-10-17 | 2018-06-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Particulate reinforced braze alloys for drill bits |
| EP3062955A4 (en) | 2013-10-31 | 2017-08-30 | Vermeer Manufacturing Co., Inc | Hardfacing incorporating carbide particles |
| CN103691961B (zh) * | 2014-01-01 | 2015-07-01 | 苍山县得力石膏有限公司 | 一种用于采矿的合金钻头 |
| CN103758463A (zh) * | 2014-01-24 | 2014-04-30 | 四川万吉金刚石钻头有限公司 | 弧形齿的孕镶金刚石钻头 |
| PE20170018A1 (es) * | 2014-05-13 | 2017-03-04 | Longyear Tm Inc | Barrena rotatoria complemente infiltrada |
| KR102028161B1 (ko) * | 2017-01-10 | 2019-10-02 | 경희대학교 산학협력단 | 형질전환 미생물을 이용한 2,3-부탄디올 생산방법 |
| US11591857B2 (en) | 2017-05-31 | 2023-02-28 | Schlumberger Technology Corporation | Cutting tool with pre-formed hardfacing segments |
| WO2019164534A1 (en) * | 2018-02-26 | 2019-08-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variable density downhole devices |
| CA3109233A1 (en) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | Us Synthetic Corporation | Polycrystalline diamond compact including erosion and corrosion resistant substrate |
| CN113490757A (zh) * | 2019-03-27 | 2021-10-08 | 日本碍子株式会社 | 耐摩耗部材 |
| USD991993S1 (en) * | 2020-06-24 | 2023-07-11 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Cutting tool |
| US12031386B2 (en) | 2020-08-27 | 2024-07-09 | Schlumberger Technology Corporation | Blade cover |
| CN113699294A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-26 | 北京瑞尔非金属材料有限公司 | 一种高炉开铁口机用复合钻头 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5954147A (en) * | 1997-07-09 | 1999-09-21 | Baker Hughes Incorporated | Earth boring bits with nanocrystalline diamond enhanced elements |
| RU2167262C2 (ru) * | 1995-08-03 | 2001-05-20 | Дрессер Индастриз, Инк. | Наплавка твердым сплавом с покрытыми алмазными частицами (варианты), присадочный пруток для наплавки твердым сплавом, способ наплавки твердым сплавом (варианты), коническое шарошечное долото для вращательного бурения (варианты), коническая шарошка |
| WO2005106183A1 (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Tdy Industries, Inc. | Earth-boring bits |
| WO2006099629A1 (en) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | Baker Hughes Incorporated | Bit leg and cone hardfacing for earth-boring bit |
Family Cites Families (245)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2033594A (en) | 1931-09-24 | 1936-03-10 | Stoody Co | Scarifier tooth |
| US2407642A (en) | 1945-11-23 | 1946-09-17 | Hughes Tool Co | Method of treating cutter teeth |
| US2660405A (en) | 1947-07-11 | 1953-11-24 | Hughes Tool Co | Cutting tool and method of making |
| US2906654A (en) | 1954-09-23 | 1959-09-29 | Abkowitz Stanley | Heat treated titanium-aluminumvanadium alloy |
| US2819958A (en) | 1955-08-16 | 1958-01-14 | Mallory Sharon Titanium Corp | Titanium base alloys |
| US2819959A (en) | 1956-06-19 | 1958-01-14 | Mallory Sharon Titanium Corp | Titanium base vanadium-iron-aluminum alloys |
| US2961312A (en) | 1959-05-12 | 1960-11-22 | Union Carbide Corp | Cobalt-base alloy suitable for spray hard-facing deposit |
| NL275996A (ru) | 1961-09-06 | |||
| US3260579A (en) | 1962-02-14 | 1966-07-12 | Hughes Tool Co | Hardfacing structure |
| US3158214A (en) | 1962-03-15 | 1964-11-24 | Hughes Tool Co | Shirttail hardfacing |
| CH432858A (fr) | 1963-11-07 | 1967-03-31 | Eutectic Welding Alloys | Alliage chargé de carbure de tungstène |
| US3368881A (en) | 1965-04-12 | 1968-02-13 | Nuclear Metals Division Of Tex | Titanium bi-alloy composites and manufacture thereof |
| US3471921A (en) | 1965-12-23 | 1969-10-14 | Shell Oil Co | Method of connecting a steel blank to a tungsten bit body |
| US3800891A (en) | 1968-04-18 | 1974-04-02 | Hughes Tool Co | Hardfacing compositions and gage hardfacing on rolling cutter rock bits |
| US3660050A (en) | 1969-06-23 | 1972-05-02 | Du Pont | Heterogeneous cobalt-bonded tungsten carbide |
| BE791741Q (ru) | 1970-01-05 | 1973-03-16 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | |
| US3790353A (en) | 1972-02-22 | 1974-02-05 | Servco Co Division Smith Int I | Hard-facing article |
| US3768984A (en) | 1972-04-03 | 1973-10-30 | Buell E | Welding rods |
| US3757879A (en) | 1972-08-24 | 1973-09-11 | Christensen Diamond Prod Co | Drill bits and methods of producing drill bits |
| US3989554A (en) | 1973-06-18 | 1976-11-02 | Hughes Tool Company | Composite hardfacing of air hardening steel and particles of tungsten carbide |
| US3987859A (en) | 1973-10-24 | 1976-10-26 | Dresser Industries, Inc. | Unitized rotary rock bit |
| US4017480A (en) | 1974-08-20 | 1977-04-12 | Permanence Corporation | High density composite structure of hard metallic material in a matrix |
| US4229638A (en) | 1975-04-01 | 1980-10-21 | Dresser Industries, Inc. | Unitized rotary rock bit |
| US4059217A (en) | 1975-12-30 | 1977-11-22 | Rohr Industries, Incorporated | Superalloy liquid interface diffusion bonding |
| US4043611A (en) | 1976-02-27 | 1977-08-23 | Reed Tool Company | Hard surfaced well tool and method of making same |
| US4047828A (en) | 1976-03-31 | 1977-09-13 | Makely Joseph E | Core drill |
| US4094709A (en) | 1977-02-10 | 1978-06-13 | Kelsey-Hayes Company | Method of forming and subsequently heat treating articles of near net shaped from powder metal |
| US4243727A (en) | 1977-04-25 | 1981-01-06 | Hughes Tool Company | Surface smoothed tool joint hardfacing |
| DE2722271C3 (de) | 1977-05-17 | 1979-12-06 | Thyssen Edelstahlwerke Ag, 4000 Duesseldorf | Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen durch Verbundsinterung |
| US4128136A (en) | 1977-12-09 | 1978-12-05 | Lamage Limited | Drill bit |
| US4173457A (en) | 1978-03-23 | 1979-11-06 | Alloys, Incorporated | Hardfacing composition of nickel-bonded sintered chromium carbide particles and tools hardfaced thereof |
| US4233720A (en) | 1978-11-30 | 1980-11-18 | Kelsey-Hayes Company | Method of forming and ultrasonic testing articles of near net shape from powder metal |
| US4221270A (en) | 1978-12-18 | 1980-09-09 | Smith International, Inc. | Drag bit |
| US4255165A (en) | 1978-12-22 | 1981-03-10 | General Electric Company | Composite compact of interleaved polycrystalline particles and cemented carbide masses |
| JPS5937717B2 (ja) | 1978-12-28 | 1984-09-11 | 石川島播磨重工業株式会社 | 超硬合金の溶接方法 |
| US4252202A (en) | 1979-08-06 | 1981-02-24 | Purser Sr James A | Drill bit |
| US4341557A (en) | 1979-09-10 | 1982-07-27 | Kelsey-Hayes Company | Method of hot consolidating powder with a recyclable container material |
| US4262761A (en) | 1979-10-05 | 1981-04-21 | Dresser Industries, Inc. | Long-life milled tooth cutting structure |
| US4611673A (en) | 1980-03-24 | 1986-09-16 | Reed Rock Bit Company | Drill bit having offset roller cutters and improved nozzles |
| US4526748A (en) | 1980-05-22 | 1985-07-02 | Kelsey-Hayes Company | Hot consolidation of powder metal-floating shaping inserts |
| CH646475A5 (de) | 1980-06-30 | 1984-11-30 | Gegauf Fritz Ag | Zusatzvorrichtung an naehmaschine zum beschneiden von materialkanten. |
| US4398952A (en) | 1980-09-10 | 1983-08-16 | Reed Rock Bit Company | Methods of manufacturing gradient composite metallic structures |
| US4455278A (en) | 1980-12-02 | 1984-06-19 | Skf Industrial Trading & Development Company, B.V. | Method for producing an object on which an exterior layer is applied by thermal spraying and object, in particular a drill bit, obtained pursuant to this method |
| CH647818A5 (de) | 1980-12-05 | 1985-02-15 | Castolin Sa | Pulverfoermiger beschichtungswerkstoff zum thermischen beschichten von werkstuecken. |
| US4666797A (en) | 1981-05-20 | 1987-05-19 | Kennametal Inc. | Wear resistant facings for couplings |
| US4414029A (en) | 1981-05-20 | 1983-11-08 | Kennametal Inc. | Powder mixtures for wear resistant facings and products produced therefrom |
| CA1216158A (en) | 1981-11-09 | 1987-01-06 | Akio Hara | Composite compact component and a process for the production of the same |
| US4547337A (en) | 1982-04-28 | 1985-10-15 | Kelsey-Hayes Company | Pressure-transmitting medium and method for utilizing same to densify material |
| US4674802A (en) | 1982-09-17 | 1987-06-23 | Kennametal, Inc | Multi-insert cutter bit |
| US4596694A (en) | 1982-09-20 | 1986-06-24 | Kelsey-Hayes Company | Method for hot consolidating materials |
| US4597730A (en) | 1982-09-20 | 1986-07-01 | Kelsey-Hayes Company | Assembly for hot consolidating materials |
| US4499048A (en) | 1983-02-23 | 1985-02-12 | Metal Alloys, Inc. | Method of consolidating a metallic body |
| US4499958A (en) | 1983-04-29 | 1985-02-19 | Strata Bit Corporation | Drag blade bit with diamond cutting elements |
| US4562990A (en) | 1983-06-06 | 1986-01-07 | Rose Robert H | Die venting apparatus in molding of thermoset plastic compounds |
| US4499795A (en) | 1983-09-23 | 1985-02-19 | Strata Bit Corporation | Method of drill bit manufacture |
| US4552232A (en) | 1984-06-29 | 1985-11-12 | Spiral Drilling Systems, Inc. | Drill-bit with full offset cutter bodies |
| US4889017A (en) | 1984-07-19 | 1989-12-26 | Reed Tool Co., Ltd. | Rotary drill bit for use in drilling holes in subsurface earth formations |
| US4597456A (en) | 1984-07-23 | 1986-07-01 | Cdp, Ltd. | Conical cutters for drill bits, and processes to produce same |
| US4554130A (en) | 1984-10-01 | 1985-11-19 | Cdp, Ltd. | Consolidation of a part from separate metallic components |
| US4630692A (en) | 1984-07-23 | 1986-12-23 | Cdp, Ltd. | Consolidation of a drilling element from separate metallic components |
| US4562892A (en) | 1984-07-23 | 1986-01-07 | Cdp, Ltd. | Rolling cutters for drill bits |
| EP0182759B2 (en) | 1984-11-13 | 1993-12-15 | Santrade Ltd. | Cemented carbide body used preferably for rock drilling and mineral cutting |
| GB8501702D0 (en) | 1985-01-23 | 1985-02-27 | Nl Petroleum Prod | Rotary drill bits |
| US4630693A (en) | 1985-04-15 | 1986-12-23 | Goodfellow Robert D | Rotary cutter assembly |
| US4579713A (en) | 1985-04-25 | 1986-04-01 | Ultra-Temp Corporation | Method for carbon control of carbide preforms |
| US4656002A (en) | 1985-10-03 | 1987-04-07 | Roc-Tec, Inc. | Self-sealing fluid die |
| US4781770A (en) | 1986-03-24 | 1988-11-01 | Smith International, Inc. | Process for laser hardfacing drill bit cones having hard cutter inserts |
| GB8611448D0 (en) | 1986-05-10 | 1986-06-18 | Nl Petroleum Prod | Rotary drill bits |
| US4667756A (en) | 1986-05-23 | 1987-05-26 | Hughes Tool Company-Usa | Matrix bit with extended blades |
| US4676124A (en) | 1986-07-08 | 1987-06-30 | Dresser Industries, Inc. | Drag bit with improved cutter mount |
| US4871377A (en) | 1986-07-30 | 1989-10-03 | Frushour Robert H | Composite abrasive compact having high thermal stability and transverse rupture strength |
| EP0264674B1 (en) | 1986-10-20 | 1995-09-06 | Baker Hughes Incorporated | Low pressure bonding of PCD bodies and method |
| US4809903A (en) | 1986-11-26 | 1989-03-07 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method to produce metal matrix composite articles from rich metastable-beta titanium alloys |
| US4744943A (en) | 1986-12-08 | 1988-05-17 | The Dow Chemical Company | Process for the densification of material preforms |
| US4814234A (en) | 1987-03-25 | 1989-03-21 | Dresser Industries | Surface protection method and article formed thereby |
| US4938991A (en) | 1987-03-25 | 1990-07-03 | Dresser Industries, Inc. | Surface protection method and article formed thereby |
| GB2203774A (en) | 1987-04-21 | 1988-10-26 | Cledisc Int Bv | Rotary drilling device |
| US4726432A (en) | 1987-07-13 | 1988-02-23 | Hughes Tool Company-Usa | Differentially hardfaced rock bit |
| US5090491A (en) | 1987-10-13 | 1992-02-25 | Eastman Christensen Company | Earth boring drill bit with matrix displacing material |
| US4944774A (en) | 1987-12-29 | 1990-07-31 | Smith International, Inc. | Hard facing for milled tooth rock bits |
| US4836307A (en) | 1987-12-29 | 1989-06-06 | Smith International, Inc. | Hard facing for milled tooth rock bits |
| US4884477A (en) | 1988-03-31 | 1989-12-05 | Eastman Christensen Company | Rotary drill bit with abrasion and erosion resistant facing |
| US5051112A (en) | 1988-06-29 | 1991-09-24 | Smith International, Inc. | Hard facing |
| US4968348A (en) | 1988-07-29 | 1990-11-06 | Dynamet Technology, Inc. | Titanium diboride/titanium alloy metal matrix microcomposite material and process for powder metal cladding |
| US5593474A (en) | 1988-08-04 | 1997-01-14 | Smith International, Inc. | Composite cemented carbide |
| US4838366A (en) | 1988-08-30 | 1989-06-13 | Jones A Raymond | Drill bit |
| US4919013A (en) | 1988-09-14 | 1990-04-24 | Eastman Christensen Company | Preformed elements for a rotary drill bit |
| US4956012A (en) | 1988-10-03 | 1990-09-11 | Newcomer Products, Inc. | Dispersion alloyed hard metal composites |
| DE3835234A1 (de) | 1988-10-15 | 1990-04-19 | Woka Schweisstechnik Gmbh | Verfahren zur herstellung von wolframschmelzcarbid-kugeln |
| US4923512A (en) | 1989-04-07 | 1990-05-08 | The Dow Chemical Company | Cobalt-bound tungsten carbide metal matrix composites and cutting tools formed therefrom |
| US5010225A (en) | 1989-09-15 | 1991-04-23 | Grant Tfw | Tool joint and method of hardfacing same |
| GB8921017D0 (en) | 1989-09-16 | 1989-11-01 | Astec Dev Ltd | Drill bit or corehead manufacturing process |
| US5000273A (en) | 1990-01-05 | 1991-03-19 | Norton Company | Low melting point copper-manganese-zinc alloy for infiltration binder in matrix body rock drill bits |
| US5038640A (en) | 1990-02-08 | 1991-08-13 | Hughes Tool Company | Titanium carbide modified hardfacing for use on bearing surfaces of earth boring bits |
| CA2009987A1 (en) | 1990-02-14 | 1991-08-14 | Kenneth M. White | Journal bearing type rock bit |
| SE9001409D0 (sv) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | Sandvik Ab | Metod foer framstaellning av haardmetallkropp foer bergborrverktyg och slitdelar |
| US5049450A (en) | 1990-05-10 | 1991-09-17 | The Perkin-Elmer Corporation | Aluminum and boron nitride thermal spray powder |
| US5030598A (en) | 1990-06-22 | 1991-07-09 | Gte Products Corporation | Silicon aluminum oxynitride material containing boron nitride |
| US5032352A (en) | 1990-09-21 | 1991-07-16 | Ceracon, Inc. | Composite body formation of consolidated powder metal part |
| US5286685A (en) | 1990-10-24 | 1994-02-15 | Savoie Refractaires | Refractory materials consisting of grains bonded by a binding phase based on aluminum nitride containing boron nitride and/or graphite particles and process for their production |
| GB2253642B (en) | 1991-03-11 | 1995-08-09 | Dresser Ind | Method of manufacturing a rolling cone cutter |
| US5152194A (en) | 1991-04-24 | 1992-10-06 | Smith International, Inc. | Hardfaced mill tooth rotary cone rock bit |
| US5150636A (en) | 1991-06-28 | 1992-09-29 | Loudon Enterprises, Inc. | Rock drill bit and method of making same |
| US5161898A (en) | 1991-07-05 | 1992-11-10 | Camco International Inc. | Aluminide coated bearing elements for roller cutter drill bits |
| JPH05209247A (ja) | 1991-09-21 | 1993-08-20 | Hitachi Metals Ltd | サーメット合金及びその製造方法 |
| US5232522A (en) | 1991-10-17 | 1993-08-03 | The Dow Chemical Company | Rapid omnidirectional compaction process for producing metal nitride, carbide, or carbonitride coating on ceramic substrate |
| US5250355A (en) | 1991-12-17 | 1993-10-05 | Kennametal Inc. | Arc hardfacing rod |
| US5281260A (en) | 1992-02-28 | 1994-01-25 | Baker Hughes Incorporated | High-strength tungsten carbide material for use in earth-boring bits |
| US5311958A (en) | 1992-09-23 | 1994-05-17 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring bit with an advantageous cutting structure |
| US5373907A (en) | 1993-01-26 | 1994-12-20 | Dresser Industries, Inc. | Method and apparatus for manufacturing and inspecting the quality of a matrix body drill bit |
| GB2274467A (en) | 1993-01-26 | 1994-07-27 | London Scandinavian Metall | Metal matrix alloys |
| US5328763A (en) | 1993-02-03 | 1994-07-12 | Kennametal Inc. | Spray powder for hardfacing and part with hardfacing |
| SE9300376L (sv) | 1993-02-05 | 1994-08-06 | Sandvik Ab | Hårdmetall med bindefasanriktad ytzon och förbättrat eggseghetsuppförande |
| US5560440A (en) | 1993-02-12 | 1996-10-01 | Baker Hughes Incorporated | Bit for subterranean drilling fabricated from separately-formed major components |
| GB2276886B (en) | 1993-03-19 | 1997-04-23 | Smith International | Rock bits with hard facing |
| US6068070A (en) | 1997-09-03 | 2000-05-30 | Baker Hughes Incorporated | Diamond enhanced bearing for earth-boring bit |
| JP3709200B2 (ja) | 1993-04-30 | 2005-10-19 | ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー | 高密度化した微粒子の耐火性金属または固溶体（混合金属）炭化物セラミック |
| US5443337A (en) | 1993-07-02 | 1995-08-22 | Katayama; Ichiro | Sintered diamond drill bits and method of making |
| US5351768A (en) | 1993-07-08 | 1994-10-04 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring bit with improved cutting structure |
| US5441121A (en) | 1993-12-22 | 1995-08-15 | Baker Hughes, Inc. | Earth boring drill bit with shell supporting an external drilling surface |
| US5980602A (en) | 1994-01-19 | 1999-11-09 | Alyn Corporation | Metal matrix composite |
| US6073518A (en) | 1996-09-24 | 2000-06-13 | Baker Hughes Incorporated | Bit manufacturing method |
| US6209420B1 (en) | 1994-03-16 | 2001-04-03 | Baker Hughes Incorporated | Method of manufacturing bits, bit components and other articles of manufacture |
| US5433280A (en) | 1994-03-16 | 1995-07-18 | Baker Hughes Incorporated | Fabrication method for rotary bits and bit components and bits and components produced thereby |
| US5543235A (en) | 1994-04-26 | 1996-08-06 | Sintermet | Multiple grade cemented carbide articles and a method of making the same |
| US5778301A (en) | 1994-05-20 | 1998-07-07 | Hong; Joonpyo | Cemented carbide |
| US5482670A (en) | 1994-05-20 | 1996-01-09 | Hong; Joonpyo | Cemented carbide |
| US5893204A (en) | 1996-11-12 | 1999-04-13 | Dresser Industries, Inc. | Production process for casting steel-bodied bits |
| US5506055A (en) | 1994-07-08 | 1996-04-09 | Sulzer Metco (Us) Inc. | Boron nitride and aluminum thermal spray powder |
| DE4424885A1 (de) | 1994-07-14 | 1996-01-18 | Cerasiv Gmbh | Vollkeramikbohrer |
| US5439068B1 (en) | 1994-08-08 | 1997-01-14 | Dresser Ind | Modular rotary drill bit |
| US5492186A (en) | 1994-09-30 | 1996-02-20 | Baker Hughes Incorporated | Steel tooth bit with a bi-metallic gage hardfacing |
| US6051171A (en) | 1994-10-19 | 2000-04-18 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for controlling firing shrinkage of ceramic green body |
| US5753160A (en) | 1994-10-19 | 1998-05-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for controlling firing shrinkage of ceramic green body |
| US5663512A (en) | 1994-11-21 | 1997-09-02 | Baker Hughes Inc. | Hardfacing composition for earth-boring bits |
| US5541006A (en) | 1994-12-23 | 1996-07-30 | Kennametal Inc. | Method of making composite cermet articles and the articles |
| US5762843A (en) | 1994-12-23 | 1998-06-09 | Kennametal Inc. | Method of making composite cermet articles |
| US5679445A (en) | 1994-12-23 | 1997-10-21 | Kennametal Inc. | Composite cermet articles and method of making |
| GB9500659D0 (en) | 1995-01-13 | 1995-03-08 | Camco Drilling Group Ltd | Improvements in or relating to rotary drill bits |
| US5586612A (en) | 1995-01-26 | 1996-12-24 | Baker Hughes Incorporated | Roller cone bit with positive and negative offset and smooth running configuration |
| US5589268A (en) | 1995-02-01 | 1996-12-31 | Kennametal Inc. | Matrix for a hard composite |
| DE19512146A1 (de) | 1995-03-31 | 1996-10-02 | Inst Neue Mat Gemein Gmbh | Verfahren zur Herstellung von schwindungsangepaßten Keramik-Verbundwerkstoffen |
| WO1996035817A1 (en) | 1995-05-11 | 1996-11-14 | Amic Industries Limited | Cemented carbide |
| US6453899B1 (en) | 1995-06-07 | 2002-09-24 | Ultimate Abrasive Systems, L.L.C. | Method for making a sintered article and products produced thereby |
| US5697462A (en) | 1995-06-30 | 1997-12-16 | Baker Hughes Inc. | Earth-boring bit having improved cutting structure |
| US6214134B1 (en) | 1995-07-24 | 2001-04-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method to produce high temperature oxidation resistant metal matrix composites by fiber density grading |
| US5755299A (en) | 1995-08-03 | 1998-05-26 | Dresser Industries, Inc. | Hardfacing with coated diamond particles |
| US5662183A (en) | 1995-08-15 | 1997-09-02 | Smith International, Inc. | High strength matrix material for PDC drag bits |
| US5641921A (en) | 1995-08-22 | 1997-06-24 | Dennis Tool Company | Low temperature, low pressure, ductile, bonded cermet for enhanced abrasion and erosion performance |
| US5653299A (en) | 1995-11-17 | 1997-08-05 | Camco International Inc. | Hardmetal facing for rolling cutter drill bit |
| GB2307918B (en) * | 1995-12-05 | 1999-02-10 | Smith International | Pressure molded powder metal "milled tooth" rock bit cone |
| SE513740C2 (sv) | 1995-12-22 | 2000-10-30 | Sandvik Ab | Slitstark hårmetallkropp främst för användning vid bergborrning och mineralbrytning |
| GB2311085B (en) | 1996-03-12 | 2000-03-08 | Smith International | Rock bit with hardfacing material incorporating spherical cast carbide particles |
| US5740872A (en) | 1996-07-01 | 1998-04-21 | Camco International Inc. | Hardfacing material for rolling cutter drill bits |
| GB2315777B (en) | 1996-08-01 | 2000-12-06 | Smith International | Double cemented carbide composites |
| US5880382A (en) | 1996-08-01 | 1999-03-09 | Smith International, Inc. | Double cemented carbide composites |
| US5791423A (en) | 1996-08-02 | 1998-08-11 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring bit having an improved hard-faced tooth structure |
| US5765095A (en) | 1996-08-19 | 1998-06-09 | Smith International, Inc. | Polycrystalline diamond bit manufacturing |
| US6063333A (en) | 1996-10-15 | 2000-05-16 | Penn State Research Foundation | Method and apparatus for fabrication of cobalt alloy composite inserts |
| US5904212A (en) | 1996-11-12 | 1999-05-18 | Dresser Industries, Inc. | Gauge face inlay for bit hardfacing |
| US5924502A (en) | 1996-11-12 | 1999-07-20 | Dresser Industries, Inc. | Steel-bodied bit |
| US5897830A (en) | 1996-12-06 | 1999-04-27 | Dynamet Technology | P/M titanium composite casting |
| SE510763C2 (sv) | 1996-12-20 | 1999-06-21 | Sandvik Ab | Ämne för ett borr eller en pinnfräs för metallbearbetning |
| WO1998040525A1 (de) | 1997-03-10 | 1998-09-17 | Widia Gmbh | Hartmetall- oder cermet-sinterkörper und verfahren zu dessen herstellung |
| US5921330A (en) | 1997-03-12 | 1999-07-13 | Smith International, Inc. | Rock bit with wear-and fracture-resistant hardfacing |
| US5865571A (en) | 1997-06-17 | 1999-02-02 | Norton Company | Non-metallic body cutting tools |
| US5896940A (en) | 1997-09-10 | 1999-04-27 | Pietrobelli; Fausto | Underreamer |
| US5967248A (en) | 1997-10-14 | 1999-10-19 | Camco International Inc. | Rock bit hardmetal overlay and process of manufacture |
| GB2330787B (en) | 1997-10-31 | 2001-06-06 | Camco Internat | Methods of manufacturing rotary drill bits |
| ZA99430B (en) | 1998-01-23 | 1999-07-21 | Smith International | Hardfacing rock bit cones for erosion protection. |
| US6124564A (en) | 1998-01-23 | 2000-09-26 | Smith International, Inc. | Hardfacing compositions and hardfacing coatings formed by pulsed plasma-transferred arc |
| US20010015290A1 (en) | 1998-01-23 | 2001-08-23 | Sue J. Albert | Hardfacing rock bit cones for erosion protection |
| DE19806864A1 (de) | 1998-02-19 | 1999-08-26 | Beck August Gmbh Co | Reibwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US6220117B1 (en) | 1998-08-18 | 2001-04-24 | Baker Hughes Incorporated | Methods of high temperature infiltration of drill bits and infiltrating binder |
| US6206115B1 (en) | 1998-08-21 | 2001-03-27 | Baker Hughes Incorporated | Steel tooth bit with extra-thick hardfacing |
| US6241036B1 (en) | 1998-09-16 | 2001-06-05 | Baker Hughes Incorporated | Reinforced abrasive-impregnated cutting elements, drill bits including same |
| US6287360B1 (en) | 1998-09-18 | 2001-09-11 | Smith International, Inc. | High-strength matrix body |
| GB9822979D0 (en) | 1998-10-22 | 1998-12-16 | Camco Int Uk Ltd | Methods of manufacturing rotary drill bits |
| JP3559717B2 (ja) | 1998-10-29 | 2004-09-02 | トヨタ自動車株式会社 | エンジンバルブの製造方法 |
| AU1932300A (en) | 1998-12-04 | 2000-06-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method for applying hardfacing material to a steel bodied bit and bit formed by such a method |
| GB2385618B (en) | 1999-01-12 | 2003-10-22 | Baker Hughes Inc | Rotary drag drilling device with a variable depth of cut |
| US6454030B1 (en) | 1999-01-25 | 2002-09-24 | Baker Hughes Incorporated | Drill bits and other articles of manufacture including a layer-manufactured shell integrally secured to a cast structure and methods of fabricating same |
| US6200514B1 (en) | 1999-02-09 | 2001-03-13 | Baker Hughes Incorporated | Process of making a bit body and mold therefor |
| US6254658B1 (en) | 1999-02-24 | 2001-07-03 | Mitsubishi Materials Corporation | Cemented carbide cutting tool |
| WO2000055467A1 (en) | 1999-03-03 | 2000-09-21 | Earth Tool Company, L.L.C. | Method and apparatus for directional boring |
| US20010017224A1 (en) | 1999-03-18 | 2001-08-30 | Evans Stephen Martin | Method of applying a wear-resistant layer to a surface of a downhole component |
| GB9906114D0 (en) | 1999-03-18 | 1999-05-12 | Camco Int Uk Ltd | A method of applying a wear-resistant layer to a surface of a downhole component |
| SE519106C2 (sv) | 1999-04-06 | 2003-01-14 | Sandvik Ab | Sätt att tillverka submikron hårdmetall med ökad seghet |
| SE519603C2 (sv) | 1999-05-04 | 2003-03-18 | Sandvik Ab | Sätt att framställa hårdmetall av pulver WC och Co legerat med korntillväxthämmare |
| US6248149B1 (en) | 1999-05-11 | 2001-06-19 | Baker Hughes Incorporated | Hardfacing composition for earth-boring bits using macrocrystalline tungsten carbide and spherical cast carbide |
| DE60030246T2 (de) | 1999-06-11 | 2007-07-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Titanlegierung und verfahren zu deren herstellung |
| US6375706B2 (en) | 1999-08-12 | 2002-04-23 | Smith International, Inc. | Composition for binder material particularly for drill bit bodies |
| CA2391933A1 (en) | 1999-11-16 | 2001-06-28 | Triton Systems, Inc. | Laser fabrication of discontinuously reinforced metal matrix composites |
| US6511265B1 (en) | 1999-12-14 | 2003-01-28 | Ati Properties, Inc. | Composite rotary tool and tool fabrication method |
| US6360832B1 (en) | 2000-01-03 | 2002-03-26 | Baker Hughes Incorporated | Hardfacing with multiple grade layers |
| US6615936B1 (en) | 2000-04-19 | 2003-09-09 | Smith International, Inc. | Method for applying hardfacing to a substrate and its application to construction of milled tooth drill bits |
| US6474425B1 (en) | 2000-07-19 | 2002-11-05 | Smith International, Inc. | Asymmetric diamond impregnated drill bit |
| US6450271B1 (en) | 2000-07-21 | 2002-09-17 | Baker Hughes Incorporated | Surface modifications for rotary drill bits |
| US6349780B1 (en) * | 2000-08-11 | 2002-02-26 | Baker Hughes Incorporated | Drill bit with selectively-aggressive gage pads |
| US6592985B2 (en) | 2000-09-20 | 2003-07-15 | Camco International (Uk) Limited | Polycrystalline diamond partially depleted of catalyzing material |
| US6651756B1 (en) | 2000-11-17 | 2003-11-25 | Baker Hughes Incorporated | Steel body drill bits with tailored hardfacing structural elements |
| SE522845C2 (sv) | 2000-11-22 | 2004-03-09 | Sandvik Ab | Sätt att tillverka ett skär sammansatt av olika hårdmetallsorter |
| WO2002050324A1 (fr) | 2000-12-20 | 2002-06-27 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Alliage de titane a capacite de deformation elastique elevee et procede de production dudit alliage de titane |
| US6454028B1 (en) | 2001-01-04 | 2002-09-24 | Camco International (U.K.) Limited | Wear resistant drill bit |
| US6428858B1 (en) | 2001-01-25 | 2002-08-06 | Jimmie Brooks Bolton | Wire for thermal spraying system |
| ITRM20010320A1 (it) | 2001-06-08 | 2002-12-09 | Ct Sviluppo Materiali Spa | Procedimento per la produzione di un composito a base di lega di titanio rinforzato con carburo di titanio, e composito rinforzato cosi' ott |
| DE10130860C2 (de) | 2001-06-28 | 2003-05-08 | Woka Schweistechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung von sphäroidischen Sinterpartikeln und Sinterpartikel |
| US6725952B2 (en) | 2001-08-16 | 2004-04-27 | Smith International, Inc. | Bowed crests for milled tooth bits |
| US6849231B2 (en) | 2001-10-22 | 2005-02-01 | Kobe Steel, Ltd. | α-β type titanium alloy |
| US6772849B2 (en) | 2001-10-25 | 2004-08-10 | Smith International, Inc. | Protective overlay coating for PDC drill bits |
| US6659206B2 (en) | 2001-10-29 | 2003-12-09 | Smith International, Inc. | Hardfacing composition for rock bits |
| EP1997575B1 (en) | 2001-12-05 | 2011-07-27 | Baker Hughes Incorporated | Consolidated hard material and applications |
| KR20030052618A (ko) | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 대우종합기계 주식회사 | 초경합금 접합체의 제조방법 |
| US7381283B2 (en) | 2002-03-07 | 2008-06-03 | Yageo Corporation | Method for reducing shrinkage during sintering low-temperature-cofired ceramics |
| US6782958B2 (en) | 2002-03-28 | 2004-08-31 | Smith International, Inc. | Hardfacing for milled tooth drill bits |
| JP4280539B2 (ja) | 2002-06-07 | 2009-06-17 | 東邦チタニウム株式会社 | チタン合金の製造方法 |
| US7410610B2 (en) | 2002-06-14 | 2008-08-12 | General Electric Company | Method for producing a titanium metallic composition having titanium boride particles dispersed therein |
| JP3945455B2 (ja) | 2002-07-17 | 2007-07-18 | 株式会社豊田中央研究所 | 粉末成形体、粉末成形方法、金属焼結体およびその製造方法 |
| US6766870B2 (en) | 2002-08-21 | 2004-07-27 | Baker Hughes Incorporated | Mechanically shaped hardfacing cutting/wear structures |
| US7250069B2 (en) | 2002-09-27 | 2007-07-31 | Smith International, Inc. | High-strength, high-toughness matrix bit bodies |
| US6742608B2 (en) | 2002-10-04 | 2004-06-01 | Henry W. Murdoch | Rotary mine drilling bit for making blast holes |
| EP1569806A2 (en) | 2002-12-06 | 2005-09-07 | Ikonics Corporation | Metal engraving method, article, and apparatus |
| US7044243B2 (en) | 2003-01-31 | 2006-05-16 | Smith International, Inc. | High-strength/high-toughness alloy steel drill bit blank |
| US20060032677A1 (en) | 2003-02-12 | 2006-02-16 | Smith International, Inc. | Novel bits and cutting structures |
| US7048081B2 (en) | 2003-05-28 | 2006-05-23 | Baker Hughes Incorporated | Superabrasive cutting element having an asperital cutting face and drill bit so equipped |
| US7270679B2 (en) | 2003-05-30 | 2007-09-18 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Implants based on engineered metal matrix composite materials having enhanced imaging and wear resistance |
| US20040245024A1 (en) * | 2003-06-05 | 2004-12-09 | Kembaiyan Kumar T. | Bit body formed of multiple matrix materials and method for making the same |
| US7625521B2 (en) | 2003-06-05 | 2009-12-01 | Smith International, Inc. | Bonding of cutters in drill bits |
| US20050084407A1 (en) | 2003-08-07 | 2005-04-21 | Myrick James J. | Titanium group powder metallurgy |
| US7384443B2 (en) | 2003-12-12 | 2008-06-10 | Tdy Industries, Inc. | Hybrid cemented carbide composites |
| WO2006073428A2 (en) | 2004-04-19 | 2006-07-13 | Dynamet Technology, Inc. | Titanium tungsten alloys produced by additions of tungsten nanopowder |
| US20060016521A1 (en) | 2004-07-22 | 2006-01-26 | Hanusiak William M | Method for manufacturing titanium alloy wire with enhanced properties |
| US7182162B2 (en) | 2004-07-29 | 2007-02-27 | Baker Hughes Incorporated | Shirttails for reducing damaging effects of cuttings |
| JP4468767B2 (ja) | 2004-08-26 | 2010-05-26 | 日本碍子株式会社 | セラミックス成形体の割掛率制御方法 |
| US7240746B2 (en) | 2004-09-23 | 2007-07-10 | Baker Hughes Incorporated | Bit gage hardfacing |
| US7513320B2 (en) | 2004-12-16 | 2009-04-07 | Tdy Industries, Inc. | Cemented carbide inserts for earth-boring bits |
| US7373997B2 (en) * | 2005-02-18 | 2008-05-20 | Smith International, Inc. | Layered hardfacing, durable hardfacing for drill bits |
| US7687156B2 (en) | 2005-08-18 | 2010-03-30 | Tdy Industries, Inc. | Composite cutting inserts and methods of making the same |
| US7776256B2 (en) | 2005-11-10 | 2010-08-17 | Baker Huges Incorporated | Earth-boring rotary drill bits and methods of manufacturing earth-boring rotary drill bits having particle-matrix composite bit bodies |
| US7703555B2 (en) | 2005-09-09 | 2010-04-27 | Baker Hughes Incorporated | Drilling tools having hardfacing with nickel-based matrix materials and hard particles |
| US7597159B2 (en) | 2005-09-09 | 2009-10-06 | Baker Hughes Incorporated | Drill bits and drilling tools including abrasive wear-resistant materials |
| US7913779B2 (en) | 2005-11-10 | 2011-03-29 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring rotary drill bits including bit bodies having boron carbide particles in aluminum or aluminum-based alloy matrix materials, and methods for forming such bits |
| US7802495B2 (en) | 2005-11-10 | 2010-09-28 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming earth-boring rotary drill bits |
| US7644786B2 (en) | 2006-08-29 | 2010-01-12 | Smith International, Inc. | Diamond bit steel body cutter pocket protection |
| WO2008027484A1 (en) | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Baker Hughes Incorporated | Methods for applying wear-resistant material to exterior surfaces of earth-boring tools and resulting structures |
-
2007
- 2007-06-27 US US11/823,800 patent/US8002052B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-09-28 WO PCT/US2007/021071 patent/WO2008042329A1/en active Application Filing
- 2007-09-28 EP EP07839096A patent/EP2084305A1/en not_active Withdrawn
- 2007-09-28 CA CA2667079A patent/CA2667079C/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-09-28 RU RU2009115953/02A patent/RU2457281C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2167262C2 (ru) * | 1995-08-03 | 2001-05-20 | Дрессер Индастриз, Инк. | Наплавка твердым сплавом с покрытыми алмазными частицами (варианты), присадочный пруток для наплавки твердым сплавом, способ наплавки твердым сплавом (варианты), коническое шарошечное долото для вращательного бурения (варианты), коническая шарошка |
| US5954147A (en) * | 1997-07-09 | 1999-09-21 | Baker Hughes Incorporated | Earth boring bits with nanocrystalline diamond enhanced elements |
| WO2005106183A1 (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Tdy Industries, Inc. | Earth-boring bits |
| WO2006099629A1 (en) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | Baker Hughes Incorporated | Bit leg and cone hardfacing for earth-boring bit |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2588532C2 (ru) * | 2014-10-01 | 2016-06-27 | Акционерное общество "Волгабурмаш" (АО "Волгабурмаш") | Алмазное буровое долото |
| RU2643397C2 (ru) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Способ крепления вставок из карбида вольфрама на подложке колонных центраторов |
| RU2753932C2 (ru) * | 2017-03-09 | 2021-08-24 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Режущий инструмент с покрытием |
| RU2753565C2 (ru) * | 2017-05-01 | 2021-08-17 | ЭРЛИКОН МЕТКО (ЮЭс) ИНК. | Буровое долото, способ изготовления корпуса бурового долота, композит с металлической матрицей и способ изготовления композита с металлической матрицей |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20080029310A1 (en) | 2008-02-07 |
| WO2008042329B1 (en) | 2008-06-12 |
| RU2009115953A (ru) | 2010-11-10 |
| US8002052B2 (en) | 2011-08-23 |
| CA2667079A1 (en) | 2008-04-10 |
| WO2008042329A1 (en) | 2008-04-10 |
| EP2084305A1 (en) | 2009-08-05 |
| CA2667079C (en) | 2012-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2457281C2 (ru) | Буровые долота на основе композита "матрица-частицы" с твердосплавным упрочнением и способы изготовления и ремонта таких долот с использованием твердосплавных материалов | |
| RU2456427C2 (ru) | Буровое долото с режущим элементом, спеченным с корпусом шарошки | |
| US10076824B2 (en) | Polycrystalline diamond construction with controlled gradient metal content | |
| CA2668192C (en) | Earth-boring rotary drill bits including bit bodies having boron carbide particles in aluminum or aluminum-based alloy matrix materials, and methods for forming such bits | |
| CA2520319C (en) | Thermally stable diamond polycrystalline diamond constructions | |
| RU2429104C2 (ru) | Буровое долото для роторного бурения и способ изготовления бурового долота с корпусом из композита из связующего материала с другими частицами | |
| CA2630917C (en) | Earth-boring rotary drill bits and methods of forming earth-boring rotary drill bits | |
| AU2016201337B9 (en) | Infiltrated diamond wear resistant bodies and tools | |
| US20080010905A1 (en) | Thermally stable diamond polycrystalline diamond constructions | |
| US20100006345A1 (en) | Infiltrated, machined carbide drill bit body | |
| US20080073125A1 (en) | Abrasive wear resistant hardfacing materials, drill bits and drilling tools including abrasive wear resistant hardfacing materials, and methods for applying abrasive wear resistant hardfacing materials to drill bits and drilling tools | |
| CN103003011A (zh) | 形成钻地工具的至少一部分的方法 | |
| EP2089604A1 (en) | Earth-boring rotary drill bits including bit bodies comprising reinforced titanium or titanium-based alloy matrix materials, and methods for forming such bits | |
| MX2011005856A (es) | Barrena de perforacion rotativa de matriz de particulas de perforacion terrestre y metodos para fabricarla. | |
| WO2010056476A2 (en) | Carburized monotungsten and ditungsten carbide eutectic particles, materials and earth-boring tools including such particles, and methods of forming such particles, materials, and tools | |
| US10364612B2 (en) | Roller cutting element construction | |
| IE20110187A1 (en) | Thermally stable diamond polycrystalline diamond constructions | |
| IE86019B1 (en) | Thermally stable diamond polycrystalline diamond constructions | |
| IE86017B1 (en) | Thermally stable diamond polycrystalline diamond constructions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20160801 |