[發(fā)明專利]用于金屬基復(fù)合材料工具的機(jī)械互鎖增強(qiáng)顆粒

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580082593.3
• 申請(qǐng)日: 2015-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN107923224A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G·O·庫克三世;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): E21B10/42
• 分類號(hào): E21B10/42;E21B10/46;E21B10/54
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 陳揚(yáng)揚(yáng),江磊

1.一種金屬基復(fù)合材料(MMC)工具，其包括：

具有硬質(zhì)復(fù)合材料部分的主體，所述硬質(zhì)復(fù)合材料部分包括分散在粘合劑材料中的增強(qiáng)顆粒，其中所述增強(qiáng)顆粒中的至少一些包括單體顆粒結(jié)構(gòu)，所述單體顆粒結(jié)構(gòu)包括芯部，所述芯部具有與所述芯部成整體的不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)包括從所述芯部向外延伸的正外表面特征結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)包括向內(nèi)延伸到所述芯部中或限定在所述芯部上的負(fù)外表面特征結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述芯部是實(shí)心結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述芯部是多孔或半多孔的。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些呈現(xiàn)選自由以下各項(xiàng)組成的具有尖銳的、倒圓的或倒角的頂點(diǎn)以及其任何組合的橫截面形狀：圓形、卵形體、卵形、橢圓形、三角形、正方形、矩形、平行四邊形、梯形、四邊形、五邊形、六邊形、八邊形、正多邊形、不規(guī)則多邊形或其任何組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)包括由蝕刻處理產(chǎn)生的多孔或半多孔的外表面特征結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的MMC工具，其中所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些的一些或全部經(jīng)受基于擴(kuò)散的工藝，所述工藝將每個(gè)增強(qiáng)顆粒的至少一部分轉(zhuǎn)化為陶瓷或金屬間化合物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些的一些或全部經(jīng)由增材制造工藝印刷。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的MMC工具，其中所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些的所述一些或全部被印刷并且隨后經(jīng)受基于擴(kuò)散的工藝，所述工藝將每個(gè)增強(qiáng)顆粒的至少一部分轉(zhuǎn)化為陶瓷或金屬間化合物。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些的一些或全部被處理，使得每個(gè)增強(qiáng)顆粒的外表面表現(xiàn)出與所述芯部不同的熱膨脹系數(shù)，并且其中所述不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)是由于所述芯部與所述外表面之間的熱膨脹系數(shù)不匹配而形成的負(fù)特征結(jié)構(gòu)。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的MMC工具，其中所述負(fù)特征結(jié)構(gòu)在使所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些的所述一些或全部經(jīng)受熱處理之后形成。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些的一些或全部由較大的三維結(jié)構(gòu)形成，所述三維結(jié)構(gòu)被粉碎以形成所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些的所述一些或全部。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)與所述粘合劑材料機(jī)械互鎖。

15.一種鉆頭，其包括：

鉆頭體；以及

多個(gè)切割元件，所述多個(gè)切割元件耦接到所述鉆頭體的外部，其中所述鉆頭體的至少一部分包括硬質(zhì)復(fù)合材料部分，所述硬質(zhì)復(fù)合材料部分包括分散在粘合劑材料中的增強(qiáng)顆粒，

其中所述增強(qiáng)顆粒中的至少一些包括單體顆粒結(jié)構(gòu)，所述單體顆粒結(jié)構(gòu)包括芯部，所述芯部具有與所述芯部成整體的不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鉆頭，其中所述不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)包括從所述芯部向外延伸的正表面特征結(jié)構(gòu)和向內(nèi)延伸到所述芯部中或限定在所述芯部上的負(fù)外表面特征結(jié)構(gòu)中的至少一者。

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鉆頭，其中所述不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)包括由蝕刻處理產(chǎn)生的多孔或半多孔的外表面特征結(jié)構(gòu)。

18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鉆頭，其中所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些的一些或全部經(jīng)由增材制造工藝印刷。

19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鉆頭，其中所述增強(qiáng)顆粒中的所述至少一些的一些或全部被處理，使得每個(gè)增強(qiáng)顆粒的外表面表現(xiàn)出與所述芯部不同的熱膨脹系數(shù)，并且其中所述不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)是由于所述芯部與所述外表面之間的熱膨脹系數(shù)不匹配而形成的負(fù)特征結(jié)構(gòu)。

20.一種鉆探組件，其包括：

鉆柱，所述鉆柱可從鉆探平臺(tái)延伸并進(jìn)入井筒中；

鉆頭，所述鉆頭附接到所述鉆柱的端部處；以及

泵，所述泵流體連接到所述鉆柱并且被配置來使鉆井液循環(huán)到所述鉆頭并且通過所述井筒，其中所述鉆頭包括：

鉆頭體；以及

多個(gè)切割元件，所述多個(gè)切割元件耦接到所述鉆頭體的外部，其中所述鉆頭體的至少一部分包括硬質(zhì)復(fù)合材料部分，所述硬質(zhì)復(fù)合材料部分包括分散在粘合劑材料中的增強(qiáng)顆粒，

其中所述增強(qiáng)顆粒中的至少一些包括單體顆粒結(jié)構(gòu)，所述單體顆粒結(jié)構(gòu)包括芯部，所述芯部具有與所述芯部成整體的不規(guī)則外表面特征結(jié)構(gòu)。