[發(fā)明專利]隔離的多材料金屬基體復(fù)合工具

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580075445.9
• 申請(qǐng)日: 2015-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN107206492A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G·O·庫(kù)克三世;V·帕塔薩拉蒂 帕德瑪瑞哈;潘藝;D·B·沃格拉維地;G·T·奧爾森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈里伯頓能源服務(wù)公司
• 主分類號(hào): B22F3/03
• 分類號(hào): B22F3/03;B22F5/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 丁曉峰

背景

在石油和天然氣工業(yè)中通常使用各種工具來形成井筒、使已鉆探的井筒完井以及從已完成的井中生產(chǎn)烴類如石油和天然氣。此類工具的實(shí)例包括：切削工具如鉆頭、擴(kuò)孔器、穩(wěn)定器和取芯鉆頭；鉆孔工具如旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向裝置和泥漿馬達(dá)；以及其他井下工具如開窗銑刀、封隔器、鉆具接頭和其他易磨損工具。這些工具以及石油和天然氣工業(yè)領(lǐng)域以外其他幾種類型的工具通常形成為金屬基體復(fù)合物(MMC)，且在本文中稱為“MMC工具”。

通常通過將松散粉末增強(qiáng)材料放入模具中并用粘結(jié)劑材料如金屬合金浸潤(rùn)粉末材料來制造MMC工具。可以通過使模腔成形和/或通過將臨時(shí)置換材料定位在模腔的內(nèi)部來提供所得MMC工具的各種特征。然后可以將一定量的增強(qiáng)材料與一定量的粘結(jié)劑材料放置在模腔內(nèi)。隨后將模具放在熔爐內(nèi)并且使模具的溫度增大到所需溫度以允許粘結(jié)劑(例如，金屬合金)液化并浸潤(rùn)基體增強(qiáng)材料。

MMC工具通常是抗侵蝕的并具有較高的沖擊強(qiáng)度。MMC工具的外表面通常需要在極端條件下操作。因此，定制MMC工具的外表面的材料性質(zhì)以延長(zhǎng)給定MMC工具的操作壽命可能是有利的。

附圖簡(jiǎn)述

以下圖示被包括來說明本公開的某些方面，并且不應(yīng)該被看作是排他性實(shí)施方案。所公開的主題能夠在不脫離本公開的范圍的情況下在形式和功能上進(jìn)行相當(dāng)多的修改、改變、組合以及等效化。

圖1是可以根據(jù)本公開的原理制造的示例性鉆頭的透視圖。

圖2是圖1的鉆頭的橫截面圖。

圖3是可用于制造圖1和圖2的鉆頭的模具組件的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖4A和圖4B是另一個(gè)示例性模具組件的橫截面?zhèn)纫晥D并且包括示例性邊界形式。

圖5是包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖6是包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖7A和圖7B描繪了包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件。

圖8A和圖8B描繪了包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件。

圖9A和圖9B描繪了包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件。

圖10A和圖10B描繪了包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件。

圖11A和圖11B描繪了可用于本文所述的任何模具組件的示例性邊界形式的橫截面頂視圖。

圖12是包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖13A至圖13D是上面示意性地覆蓋有相應(yīng)示例性邊界形式的示例性鉆頭的頂端視圖。

圖14是包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖15A至圖15C描繪了圖14的環(huán)形隔離件與心軸之間的各種界面構(gòu)型。

圖16是包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖17是包括另一個(gè)示例性邊界形式的另一個(gè)示例性模具組件的橫截面?zhèn)纫晥D。

詳述

本公開涉及工具制造，并且更具體地講，涉及使用浸潤(rùn)室內(nèi)的邊界形式制造的金屬基體復(fù)合工具，以隔離開具有宏觀不同性質(zhì)的區(qū)域以及與此相關(guān)的相關(guān)聯(lián)生產(chǎn)和使用方法。

本文所述的實(shí)施方案可用于制造具有至少兩個(gè)帶宏觀不同性質(zhì)的區(qū)的浸潤(rùn)的金屬基體復(fù)合工具。這可通過使用位于浸潤(rùn)室內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)邊界形式容納至少兩種類型的增強(qiáng)材料和/或粘結(jié)劑材料來實(shí)現(xiàn)。這可有利于允許將呈現(xiàn)不同宏觀性質(zhì)的特定增強(qiáng)材料選擇性地放置在浸潤(rùn)的金屬基體復(fù)合工具中，這可導(dǎo)致浸潤(rùn)的金屬基體復(fù)合工具在期望的局部區(qū)域獲得較高的剛度和/或耐腐蝕性。例如，在一個(gè)實(shí)例中，可以將耐腐蝕性或高性能材料選擇性地放置在浸潤(rùn)的金屬基體復(fù)合工具的外表面上，而浸潤(rùn)的金屬基體復(fù)合工具的內(nèi)部可由較堅(jiān)韌且較低成本的材料制成。