[发明专利]井下使用的纤维增强工具

权利要求书

1.一种井筒工具，所述井筒工具包括：

纤维增强硬复合材料部分，其包括分散在粘合剂中的增强颗粒和增强纤维，其中所述增强纤维具有范围为1到15倍临界纵横比A_c的纵横比，其中A_c＝σ_f/(2T_c)，σ_f是所述增强纤维的极限拉伸强度，且T_c是以下数值中较小的那个：(a)所述增强纤维与所述粘合剂之间的界面剪切粘结强度以及(b)所述粘合剂的屈服应力，并且其中所述增强颗粒和所述增强纤维各具有由d₁₀和d₂₅表征的直径分布，使得满足以下项中的一个：(1)所述增强颗粒的所述直径分布的所述d₁₀大于所述增强纤维的所述直径分布的所述d₂₅或(2)所述增强纤维的所述直径分布的所述d₁₀大于所述增强颗粒的所述直径分布的所述d₂₅，且所述井筒工具是钻头，所述钻头包括：

基体钻头体，其包括所述纤维增强硬复合材料部分；

流体腔，其限定在所述基体钻头体内；

至少一个流体流动通道，其从所述流体腔延伸到所述基体钻头体的外部；和

至少一个喷嘴开口，其限定在邻近所述基体钻头体的所述外部的所述至少一个流体流动通道的端部，其中所述纤维增强硬复合材料部分被定位成邻近所述至少一个喷嘴开口。

2.根据权利要求1所述的井筒工具，其中满足所述(1)且所述增强颗粒的所述直径分布的所述d₁₀大于25微米且所述增强纤维的所述直径分布的所述d₂₅小于250微米。

3.根据权利要求1所述的井筒工具，其中满足所述(2)且所述增强纤维的所述直径分布的所述d₁₀大于25微米且所述增强颗粒的所述直径分布的所述d₂₅小于250微米。

4.根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述钻头还包括：

多个切削元件，其联接到所述基体钻头体的外部。

5.根据权利要求4所述的井筒工具，其中所述基体钻头体还包括另一硬复合材料部分，所述另一硬复合材料部分包括分散于所述粘合剂中的所述增强颗粒，但不包括所述增强纤维。

6.根据权利要求5所述的井筒工具，所述井筒工具还包括：

多个刀具刀片，其形成于所述基体钻头体的所述外部上；和

多个凹口，其形成于所述多个刀具刀片中，其中所述纤维增强硬复合材料部分被定位成邻近所述至少一个喷嘴开口和所述多个凹口。

7.根据权利要求5所述的井筒工具，其中所述纤维增强硬复合材料部分位于所述基体钻头体的顶点处。

8.根据权利要求4所述的井筒工具，其中基本上整个所述基体钻头体由所述纤维增强硬复合材料部分组成。

9.根据权利要求4所述的井筒工具，其中所述增强纤维的浓度在整个所述纤维增强硬复合材料部分中是均匀的。

10.根据权利要求9所述的井筒工具，所述井筒工具还包括：

多个刀具刀片，其形成于所述基体钻头体的所述外部上；

多个凹口，其形成于所述多个刀具刀片中，其中所述增强纤维的所述浓度在邻近所述至少一个喷嘴开口和所述多个凹口处最大。

11.根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述增强纤维的浓度在整个所述纤维增强硬复合材料部分中是均匀的。

12.根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述增强纤维中的至少一些具有2到1000的纵横比。