ЧАСТИ БУРОВОГО ДОЛОТА, СОДЕРЖАЩИЕ ГИБРИДНЫЕ ЦЕМЕНТИРОВАННЫЕ КАРБИДЫ, И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Изделие, выбранное из корпуса долота, конической шарошки и насадки для подачи бурового раствора, содержащее гибридный цементированный карбидный композит, включающий в себя цементированную карбидную дисперсную фазу и цементированную карбидную непрерывную фазу.
2. Изделие по п.1, в котором коэффициент связности цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбидного композита составляет не более 0,48.
3. Изделие по п.1, в котором коэффициент связности цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбидного композита составляет менее 0,4.
4. Изделие по п.1, в котором коэффициент связности цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбидного композита составляет менее 0,2.
5. Изделие по п.1, в котором твердость цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбидного композита превышает твердость непрерывной фазы гибридного цементированного карбидного композита.
6. Изделие по п.1, в котором гибридный цементированный карбидный композит содержит первую цементированную карбидную дисперсную фазу и вторую цементированную карбидную дисперсную фазу и, по меньшей мере, одна характеристика, выбранная из состава и свойства, второй цементированной карбидной дисперсной фазы, отличается от указанной характеристики первой цементированной карбидной дисперсной фазы.
7. Изделие по п.6, в котором указанное свойство выбрано из группы, состоящей из твердости, ударной вязкости Палмквиста и прочности на износ.
8. Изделие по п.1, в котором цементированная карбидная дисперсная фаза гибридного цементированного карбида составляет от 2 до 50 об.% гибридного цементированного карбида.
9. Изделие по п.1, в котором цементированная карбидная дисперсная фаза гибридного цементированного карбида составляет от 2 до 25 об.% гибридного цементированного карбида.
10. Изделие по п.1, в котором твердость цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбида составляет по меньшей мере 88 и не более 95 единиц твердости по шкале А Роквелла.
1/2
11. Изделие по п.10, в котором ударная вязкость Палмквиста цементированной карбидной непрерывной фазы гибридного цементированного карбида составляет более 10 МПа·м.
12. Изделие по п.10, в котором твердость цементированной карбидной непрерывной фазы гибридного цементированного карбида составляет по меньшей мере 78 и не более 91 единиц твердости по шкале А Роквелла.
13. Изделие по п.1, в котором цементированная карбидная дисперсная фаза и цементированная карбидная непрерывная фаза гибридного цементированного карбидного композита независимо содержат, по меньшей мере, один карбид металла, выбранного из групп IVB, VB и VIB периодической таблицы, и связующий материал, содержащий, по меньшей мере, один металл, выбранный из кобальта, сплава кобальта, никеля, сплава никеля, железа и сплава железа.
14. Изделие по п.13, в котором связующий материал по меньшей мере одной из цементированной карбидной дисперсной фазы и цементированной карбидной непрерывной фазы гибридного цементированного карбида далее содержит легирующий элемент, выбранный из вольфрама, титана, тантала, ниобия, алюминия, хрома, меди, марганца, молибдена, бора, углерода, кремния и рутения.
15. Изделие по п.14, в котором легирующий элемент составляет до 20 мас.% связующего материала.
16. Изделие по п.13, в котором концентрация связующего материала дисперсной фазы составляет от 2 до 15 мас.%, и концентрация связующего материала непрерывной фазы составляет от 6 до 30 мас.%.
17. Изделие по п.13, в котором каждая из цементированной карбидной дисперсной фазы и цементированной карбидной непрерывной фазы содержит карбид вольфрама и кобальт.
18. Часть бурового долота, содержащая гибридный цементированный карбидный композит, содержащий цементированную карбидную дисперсную фазу, объемная доля которой составляет менее 50 об.% гибридного цементированного карбидного композита, и цементированную карбидную непрерывную фазу, при этом физические свойства цементированной карбидной дисперсной фазы и цементированной карбидной непрерывной фазы различаются, и цементированная карбидная дисперсная фаза имеет коэффициент связности менее 1,5 объемной доли цементированной карбидной дисперсной фазы.
19. Часть бурового долота по п.18, в которой каждая из цементированной карбидной дисперсной фазы и цементированной карбидной непрерывной фазы независимо содержит, по меньшей мере, один карбид, по меньшей мере, одного переходного металла, выбранного из группы, состоящей из титана, хрома, ванадия, циркония, гафния, тантала, молибдена, ниобия и вольфрама, и связующий материал, содержащий, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из кобальта, сплава кобальта, никеля, сплава никеля, железа и сплава железа.
20. Часть бурового долота по п.19, в которой связующий материал дополнительно включает легирующий элемент, выбранный из вольфрама, титана, тантала, ниобия, алюминия, хрома, меди, марганца, молибдена, бора, углерода, кремния и рутения.
-3
1/2
21. Часть бурового долота по п.19, в которой гибридный цементированный карбидный композит имеет прочность на износ более 0,7 мм и ударную вязкость Палмквиста более 10 МПа·м.
22. Часть по п.18, где часть бурового долота выбрана из корпуса долота, конической шарошки и насадки для подачи бурового раствора.
23. Способ изготовления части для бурового долота, содержащий следующие стадии:
объединение части первого сорта цементированного карбидного порошка и части второго сорта цементированного карбидного порошка для образования порошковой смеси;
уплотнение по меньшей мере части порошковой смеси в неспеченную прессовку, при этом первый сорт цементированного карбидного порошка представляет собой дисперсную фазу неспеченной прессовки, а второй сорт цементированного карбидного порошка представляет собой непрерывную фазу неспеченной прессовки; и
по меньшей мере, одно из частичного или полного спекания неспеченной прессовки для формирования уплотненной прессовки, содержащей гибридный цементированный карбидный композит, содержащий цементированную карбидную дисперсную фазу и цементированную карбидную непрерывную фазу.
24. Способ по п.23, в котором коэффициент связности цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбидного композита составляет не более 0,48.
25. Способ по п.23, в котором коэффициент связности цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбидного композита составляет менее 0,4.
26. Способ по п.23, в котором коэффициент связности цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбидного композита составляет менее 0,2.
27. Способ по п.23, в котором твердость цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбидного композита превышает твердость цементированной карбидной непрерывной фазы гибридного цементированного карбидного композита.
28. Способ по п.23, в котором третий сорт цементированного карбидного порошка объединяют с первым и вторым сортами цементированного карбидного порошка в порошковую смесь, гибридный цементированный карбидный композит содержит цементированную карбидную непрерывную фазу, первую цементированную карбидную дисперсную фазу и вторую цементированную карбидную дисперсную фазу, и, по меньшей мере, одна характеристика, выбранная из состава и свойства первой цементированной карбидной дисперсной фазы отличается от указанной характеристики второй цементированной карбидной дисперсной фазы.
29. Способ по п.28, в котором указанное свойство выбрано из группы, состоящей из твердости, ударной вязкости Палмквиста и прочности на износ.
30. Способ по п.23, в котором цементированная карбидная дисперсная фаза гибридного цементированного карбида составляет от 2 до 50 об.% гибридного цементированного карбида.
31. Способ по п.23, в котором цементированная карбидная дисперсная фаза гибридного цементированного карбидного композита составляет от 2 до 25 об.% гибридного цементированного карбида.
32. Способ по п.23, в котором твердость цементированной карбидной дисперсной фазы гибридного цементированного карбида составляет по меньшей мере 88 и не более 95 единиц твердости по шкале А Роквелла.
1/2
33. Способ по п.32, в котором ударная вязкость Палмквиста цементированной карбидной непрерывной фазы гибридного цементированного карбидного композита составляет более чем 10 МПа·м.
34. Способ по п.33, в котором твердость цементированной карбидной непрерывной фазы гибридного цементированного карбида составляет по меньшей мере 78 и не более 91 единиц твердости по шкале А Роквелла.
35. Способ по п.23, в котором цементированная карбидная дисперсная фаза и цементированная карбидная непрерывная фаза гибридного цементированного карбидного композита независимо содержат, по меньшей мере, один карбид металла, выбранного из группы IVB, VB и VIB периодической таблицы, и связующий материал, включающий, по меньшей мере, один металл, выбранный из кобальта, сплава кобальта, никеля, сплава никеля, железа и сплава железа.
36. Способ по п.35, в котором связующий материал дополнительно включает по меньшей мере один легирующий элемент, выбранный из группы, состоящей из вольфрама, титана, тантала, ниобия, алюминия, хрома, меди, марганца, молибдена, бора, углерода, кремния и рутения.
37. Способ по п.36, в котором легирующий элемент составляет до 20 мас.% связующего материала.
38. Способ по п.35, в котором концентрация связующего материала цементированной карбидной дисперсной фазы составляет от 2 до 15 мас.%, и концентрация связующего материала цементированной карбидной непрерывной фазы составляет от 6 до 30 мас.%.
39. Способ по п.35, в котором цементированная карбидная дисперсная фаза содержит карбид вольфрама и кобальт, и цементированная карбидная непрерывная фаза содержит карбид вольфрама и кобальт.
40. Способ по п.23, в котором объемная доля цементированной карбидной дисперсной фазы составляет менее 50 об.% гибридного цементированного карбидного композита, и цементированная карбидная дисперсная фаза имеет коэффициент связности менее 1,5 объемной доли цементированной карбидной дисперсной фазы в гибридном цементированном карбидном композите.
-3
1/2
41. Способ по п.23, в котором гибридный цементированный карбидный композит имеет прочность на износ более 0,7 мм и ударную вязкость Палмквиста более 10 МПа·м.
42. Способ по п.23, в котором часть бурового долота выбрана из корпуса долота, конической шарошки и насадки для подачи бурового раствора.
43. Способ по п.23, в котором часть бурового долота представляет собой формованный корпус бурового долота с фиксированными режущими вставками.
44. Способ по п.43, дополнительно содержащий размещение режущих вставок в гнезде, образованном формованным корпусом бурового долота с фиксированными режущими вставками.
45. Способ по п.23, в котором, по меньшей мере, одно из частичного или полного спекания неспеченной прессовки содержит предварительное спекание неспеченной прессовки с формированием предварительно спеченной прессовки, и спекание предварительно спеченной прессовки.
46. Способ по п.45, дополнительно содержащий перед спеканием предварительно спеченной прессовки механическую обработку предварительно спеченной прессовки.
47. Способ по п.47, в котором механическая обработка предварительно спеченной прессовки содержит механическую обработку по меньшей мере одного гнезда для режущих вставок в предварительно спеченной прессовке.
48. Способ по п.45, дополнительно содержащий перед спеканием неспеченной прессовки механическую обработку неспеченной прессовки.
49. Способ по п.47, в котором механическая обработка неспеченной прессовки содержит механическую обработку, по меньшей мере, одного гнезда для режущих вставок в неспеченной прессовке.
50. Способ по п.23, в котором уплотнение, по меньшей мере, части порошковой смеси включает ее прессование.
51. Способ по п.49, в котором прессование, по меньшей мере, части порошковой смеси включает ее изостатическое прессование.
52. Способ по п.23, в котором каждый из первого сорта цементированного карбида и второго сорта цементированного карбида содержит карбид переходного металла, выбранный из группы, состоящей из карбида титана, карбида хрома, карбида ванадия, карбида циркония, карбида гафния, карбида тантала, карбида молибдена, карбида ниобия и карбида вольфрама.
53. Способ по п.45, в котором спекание предварительно спеченной прессовки осуществляется при температуре жидкой фазы.
54. Способ по п.45, в котором спекание предварительно спеченной прессовки осуществляется при давлении от 300 до 2000 фунт/кв. дюйм (от 2068,5 до 13790 кПа) и температуре от 1350°C до 1500°C.
55. Способ по п.23, в котором гибридный цементированный карбидный композит содержит первую область, имеющую первый состав гибридного цементированного карбидного композита, и вторую область, имеющую второй состав гибридного цементированного карбидного композита.
56. Способ по п.54, дополнительно содержащий перед уплотнением, по меньшей мере, части порошковой смеси в неспеченную прессовку, помещение, по меньшей мере, части первой порошковой смеси для формирования первого состава гибридного цементированного карбидного композита в первую область полости формы, помещение, по меньшей мере, части второй порошковой смеси для формирования второго состава цементированного карбидного композита во вторую область полости формы, и уплотнение, по меньшей мере, части порошковой смеси включает прессование порошковых смесей в полости формы для формирования неспеченной прессовки.
57. Способ по п.43, дополнительно содержащий присоединение хвостовика к формованному корпусу бурового долота с фиксированными режущими вставками.
58. Способ по п.43, в котором формованный корпус бурового долота с фиксированными режущими вставками имеет сопротивление поперечному разрыву более 300 тысяч фунт/кв. дюйм (2,068 МПа).
59. Способ по п.58, в котором формованный корпус бурового долота с фиксированными режущими вставками имеет модуль Юнга более 55000000 фунт/кв. дюйм (379,225 МПа).