[发明专利]含有金刚石增强材料的轴承系统及该轴承系统的井下应用

权利要求书

1.一种用于井下工具的轴承组件，所述轴承组件包括：

至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面，所述至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面中的至少一个的至少一部分包括金刚石增强材料。

2.根据权利要求1所述的轴承组件，其中，所述金刚石增强材料包括以下材料中的一种：

碳化钨基材中的金刚石晶粒；

高温、高压烧结的硅结合多晶材料；

高温、低压烧结的金刚石；

高温、低压烧结的硅结合多晶材料；

硅结合碳化物材料；

氮化铝金属间结合的金刚石和碳化物复合材料；

钎焊的金刚石细粒；以及

具有反应钎焊涂层的金刚石颗粒。

3.根据权利要求1所述的轴承组件，其中，所述金刚石增强材料包括体积含量为大约30%至大约70%的金刚石。

4.根据权利要求3所述的轴承组件，其中，所述金刚石增强材料具有大约0.1的滑动摩擦系数。

5.根据权利要求1所述的轴承组件，还包括形成在所述金刚石增强材料中的多个凹部。

6.根据权利要求5所述的轴承组件，其中，所述多个凹部中的每个凹部包括沟槽和凹坑中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的轴承组件，其中，所述至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面基本是平面。

8.根据权利要求1所述的轴承组件，其中，所述金刚石增强材料包括硅结合金刚石材料。

9.根据权利要求8所述的轴承组件，其中，所述至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面具有大约0.1的滑动摩擦系数。

10.根据权利要求8所述的轴承组件，其中，所述硅结合金刚石材料包括体积含量为大约30%至大约70%的金刚石。

11.根据权利要求8所述的轴承组件，其中，每个轴承表面包括位于所述至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面中的至少一个中的多个凹部。

12.根据权利要求8所述的轴承组件，其中，所述硅结合金刚石材料形成在支撑元件上。

13.根据权利要求12所述的轴承组件，其中，所述支撑元件包括碳化钨。

14.根据权利要求12所述的轴承组件，其中，所述硅结合金刚石材料利用硬钎焊、软钎焊、粘结剂以及机械锁定中的一种附接于所述支撑元件，所述机械锁定通过冷缩式配合、销连接、花键或键槽进行。

15.一种潜水泵，包括：

多个泵级，每个泵级包括固定的扩散器和可旋转的叶轮，其中在所述固定的扩散器与所述可旋转的叶轮之间设置有轴承组，所述轴承组包括至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面，所述至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面中的至少一个包括硅结合金刚石材料。

16.根据权利要求15所述的潜水泵，其中，包括硅结合金刚石材料的所述至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面中的至少一个包括位于所述硅结合金刚石材料中的多个凹部，所述多个凹部构造成允许流体润滑并冷却所述至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面。

17.根据权利要求15所述的潜水泵，其中，所述轴承组中的第一轴承附接于所述固定的扩散器，并且所述轴承组中的第二轴承附接于所述可旋转的叶轮。

18.根据权利要求15所述的潜水泵，其中，所述至少两个相对的、能够相互相对旋转的轴承表面包括推力轴承和径向轴承中的至少一种。

19.一种在对地下岩层进行钻孔中使用的马达组件，所述马达组件包括：

马达，所述马达构造成向旋转钻头施加转矩，所述马达可操作地联接于轴承设备，其中所述轴承设备包括：

第一结构，所述第一结构具有限定第一轴承表面的至少一个轴承元件，所述第一结构的所述至少一个轴承元件包括硅结合金刚石材料；以及

第二结构，所述第二结构具有限定第二轴承表面的至少一个轴承元件，所述第一轴承表面和所述第二轴承表面构造成在所述第一结构和所述第二结构的相对位移期间彼此接合。

20.根据权利要求19所述的马达组件，其中，所述轴承设备包括径向轴承设备和推力轴承设备中的至少一种。