[发明专利]薄壁钻地工具及其制造方法

说明书

本发明题为“薄壁钻地工具及其制造方法”。本文描述了钻地工具，所述钻地工具采用烧结硬质碳化物组合物结合薄壁架构。在一些实施方案中，钻地工具包括钻头，所述钻头包括切削部分和主体部分，所述主体部分包括烧结硬质碳化物壳，所述烧结硬质碳化物壳的壁厚度为钻头直径的5％至25％。

技术领域

本发明涉及钻地工具，并且具体地讲，涉及包括薄壁架构的钻头。

背景技术

用于石油和天然气勘探的钻地工具通常通过加工石墨模具并且用碳化钨(WC)粉末填充该模具来生产。将较低熔点的合金(通常是铜基的)放置在WC粉末的顶部上作为熔渗金属粘结剂。将模具放置到真空炉中，该真空炉熔化熔渗剂以通过毛细管力填充WC颗粒之间的空隙空间，从而将WC颗粒粘结在一起并且形成钻地工具形状的硬金属增强复合结构。该工艺限于具有有限体积分数(最多60体积％)和低熔点熔渗剂的粗粒碳化钨。Cu基熔渗WC材料相对于WC-Co等级具有较差的机械特性和耐磨性，该WC-Co等级具有更细的晶粒粒度、更高体积的WC含量和更强的钴、镍或铁金属粘结剂。石墨模具加工、芯插入件和熔渗工艺的当前技术是具有几何限制的耗时且昂贵的工艺。此外，固体碳化物结构使用过量的WC，这导致镗孔工具的重量增加。

发明内容

在一个方面，本文描述了采用烧结硬质碳化物组合物结合薄壁架构的钻地工具。简而言之，钻地工具包括钻头，该钻头包括切削部分和主体部分，该主体部分包括烧结硬质碳化物壳，该烧结硬质碳化物壳的壁厚度为钻头直径的5％至25％。在一些实施方案中，烧结硬质碳化物壳的厚度为钻头直径的10％至20％。

在另一方面，提供了制造钻地工具的方法。在一些实施方案中，制造钻地工具的钻头的方法包括通过增材制造技术将等级粉末固结到钻头中，该钻头包括切削部分和主体部分，该主体部分包括烧结硬质碳化物壳，该烧结硬质碳化物壳的壁厚度为钻头直径的5％至25％。等级粉末可包括金属碳化物和金属粘结剂。在一些实施方案中，等级粉末包括烧结硬质碳化物颗粒。

这些和其他实施方案在以下具体实施方式中进一步描述。

附图说明

图1是根据本文所述的一些实施方案的钻地工具的钻头。

图2是图1的钻头的烧结碳化物壳的内部的透视图。

图3A是根据本文所述的一些实施方案的烧结硬质碳化物颗粒的SEM图像。

图3B是比较烧结硬质碳化物颗粒的SEM图像。

图4示出根据一些实施方案的联接到钻头的烧结硬质碳化物壳的格子结构。

具体实施方式

参考以下具体实施方式和实施例以及前述和下述内容可更容易地理解本文所述的实施方案。然而，本文所述的元素、设备和方法并不限于具体实施方式和实施例中所述的具体实施方案。应当认识到，这些实施方案仅示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明实质和范围的情况下，多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

I.钻地工具