[发明专利]具有碳化物基体的卵形切削元件的机械锁定

说明书

一种用于钻头中的切削组件具有包括超硬材料的卵形嵌件。所述卵形嵌件铸造在基体中，使得所述基体围绕所述卵形嵌件的至少一部分，从而限制所述卵形嵌件的移动。从所述切削组件的顶部表面和侧壁移除材料以产生切削刃。

相关申请的交叉引用

不适用

背景技术

井筒可以钻进地表位置或海床中进行各种勘探或开采目的。例如，可以钻探井筒以接近存储在地下地层中的流体(诸如液态和气态烃)并从地层中提取流体。用于生产或提取流体的井筒可以在井筒壁周围套上套管。部分取决于钻探的井筒所穿过的地层的特性，可以利用各种钻进方法。

钻井系统可以通过各种地层钻探井筒或其他钻孔。地层可能包括范围从疏松物质到岩层(诸如花岗岩、玄武岩或变质岩层)的地质层。钻井系统可以包括钻头，其中多个切削元件位于钻头上，以松动材料和/或从地层移除材料以创建井筒。通常使用超硬材料以在切削元件上提供切削刃或表面，所述切削刃或表面足够耐用以穿透地层并维持钻井系统的期望的正常运行时间。

超硬材料本身不可钎焊，并且使用若干种材料来将超硬材料层固定到钻头。例如，在常规的固定切削刃钻头中，超硬材料制造在单个切削元件中，然后将单个切削元件固定到可润湿的基体，以允许超硬材料间接钎焊到钻头。超硬材料通过浸渗基体和超硬材料两者的中间材料固定到基体。在部分超硬材料被磨损之后，在钻头中更换切削元件。

发明内容

在一些实施方案中，切削组件包括包含超硬材料的嵌件和包含基体材料的基体。嵌件的至少一部分具有卵形外表面。基体在至少一根轴线上围绕嵌件达至少50％以将嵌件限制在基体中，并且嵌件和基体之间的接触表面包括卵形外表面。

在其他实施方案中，切削组件包括包含超硬材料的嵌件和包含基体材料的基体。嵌件具有在两个方向上弯曲的接触表面、在第一方向上弯曲且在正交的第二方向上笔直的前表面以及平坦端表面。基体在至少一根轴线上围绕嵌件达至少50％以将嵌件限制在基体中，并且基体定位成在接触表面处靠近嵌件。

在另外的其他实施方案中，制造切削组件的方法包括：提供包括超硬材料的卵形嵌件，铸造基本上围绕卵形嵌件的至少一部分的基体，研磨卵形嵌件和基体的顶部表面，以及研磨卵形嵌件和基体的侧壁。

提供本发明概要来介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本发明概要既不旨在确定要求保护的主题的关键或基本特征，也不旨在用作限制要求保护的主题的范围的辅助。

本公开的实施方案的另外特征和优点将在下面的描述中阐述，并且部分将根据描述而显而易见，或者可以通过实践这类实施方案而领会。这类实施方案的特征和优点可以通过在所附权利要求中特别指出的仪器和组合来实现和获得。这些以及其他特征将根据以下描述和所附权利要求而变得更加完整清楚，或者可以通过如在下文中阐述的这类实施方案的实践而领会。

附图说明

为了描述可以获得本公开的上述和其他特征的方式，将通过参考其在附图中示出的具体实施方案来呈现更特定的描述。为了更好地理解，贯穿各个附图，相似的元件已经由相似的参考标号指定。尽管一些附图可以是概念的示意性或扩大表示，但至少一些附图可能是按比例绘制的。理解了附图描绘一些示例性实施方案之后，将通过使用附图以另外的特征和细节来描述和解释实施方案，在附图中：

图1是根据本公开的切削组件的实施方案的透视图；

图2-1是根据本公开的具有大致球形形状的卵形嵌件的实施方案的侧视图；

图2-2是根据本公开的具有长轴和短轴的卵形嵌件的实施方案的侧视图；

图3是根据本公开的用于卵形嵌件的铸模的实施方案的侧视横截面图；

图4是根据本公开的切削组件的另一个实施方案的透视图；

图5是根据本公开的切削组件的又另一个实施方案的透视图；