[發明專利]包含同素異形體材料的MMC井下工具區域

在審

• 申請號: 201580078417.2
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN107438695A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: V·P·帕德瑪瑞卡;G·O·庫克三世;D·B·沃格爾韋德
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B10/42
• 分類號: E21B10/42;E21B17/10
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 黃艷,聶慧荃

1.一種增加井下工具的抗裂性的方法，所述方法包括在所述井下工具中形成前體區域，其中所述前體區域包含同素異形材料的第一同素異形體，所述同素異形材料能夠響應于由所述第一同素異形體中的裂紋導致的應變而經受變至第二同素異形體的同素異形相轉變，從而產生同素異形相轉變的區域。

2.如權利要求1所述的方法，其還包括當響應于所述應變時使所述第一同素異形體轉變成所述第二同素異形體。

3.如權利要求2所述的方法，其中所述第一同素異形體僅在所述前體區域的接近所述裂紋的部分中轉變成所述第二同素異形體。

4.如權利要求2所述的方法，其還包括使所述同素異形相轉變在處于所述前體區域下面的相穩定區域處停止。

5.如權利要求1所述的方法，其中所述同素異形材料是二氧化鋯。

6.如權利要求4所述的方法，其中所述相穩定區域包含位于所述同素異形相轉變的區域的表面之下的相穩定材料或位于所述井下工具的外部之下的同素異形材料。

7.如權利要求6所述的方法，其中所述相穩定材料包括氧化釔、氧化鈰、氧化鎂、氧化鈣中的至少一種。

8.一種井下工具，其包括包含同素異形材料的第一同素異形體的前體區域，所述同素異形材料能夠響應于由所述第一同素異形體中的裂紋導致的應變而經受變至第二同素異形體的同素異形相轉變，從而產生同素異形相轉變的區域。

9.如權利要求8所述的井下工具，其還包括同素異形相轉變的區域，其中所述第一同素異形體響應于所述應變轉變成所述第二同素異形體。

10.如權利要求9所述的井下工具，其中所述同素異形相轉變的區域接近所述裂紋。

11.如權利要求8所述的井下工具，相穩定區域位于所述前體區域的下面。

12.如權利要求8所述的井下工具，其中所述同素異形材料是二氧化鋯。

13.如權利要求11所述的井下工具，其中所述相穩定區域包含位于所述同素異形相轉變的區域的表面之下的相穩定材料或位于所述井下工具的外部之下的同素異形材料。

14.如權利要求13所述的井下工具，其中所述相穩定材料包括氧化釔、氧化鈰、氧化鎂、氧化鈣中的至少一種。

15.一種硬化井下鉆頭的鉆頭頭部區域的方法，所述方法包括加熱所述鉆頭頭部上的前體區域以在相同物理空間中使所述前體區域中的同素異形材料的第一同素異形體轉變成第二同素異形體，從而在所述前體區域中引起壓縮殘余應力并且硬化所述前體區域以形成對應的壓縮殘余應力硬化的區域。

16.如權利要求15所述的方法，其中與所述第一同素異形體相比，所述第二同素異形體具有減小的原子堆積密度，從而引起所述壓縮殘余應力。

17.如權利要求15所述的方法，其中加熱包括感應、火焰、激光、電子束、熱輻射、對流、摩擦或其組合。

18.如權利要求15所述的方法，其中加熱包括碳化、氮化、硼化或其組合。

19.如權利要求15所述的方法，其中所述第一同素異形體包括鐵(Fe)的奧氏體同素異形體并且具有面心立方(FCC)晶體結構，并且所述第二同素異形體包括Fe的鐵氧體同素異形體并且具有體心立方(BCC)晶體結構。

20.如權利要求15所述的方法，其中所述第一同素異形體包括鐵(Fe)的奧氏體同素異形體并且具有面心立方(FCC)晶體結構，并且所述第二同素異形體包括具有包埋的碳(C)的Fe的鐵氧體同素異形體并且具有體心四方(BCT)晶體結構。

21.如權利要求15所述的方法，其中所述同素異形材料包括镅(Am)、鈹(Be)、鈣(Ca)、鈰(Ce)、鋦(Cm)、鈷(Co)、鏑(Dy)、鐵(Fe)、釓(Gd)、鉿(Hf)、鈥(Ho)、鑭(La)、錳(Mn)、釹(Nd)、镎(Np)、钷(Pm)、鐠(Pr)、钚(Pu)、硫(S)、鈧(Sc)、釤(Sm)、錫(Sn)、鍶(Sr)、鋱(Tb)、釷(Th)、鈦(Ti)、鈾(U)、釔(Y)、鐿(Yb)、鋯(Zr)、或其合金。