СИСТЕМА, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ БУРОВЫХ ДОЛОТ

1. Буровое долото, имеющее
корпус, снабженный режущим элементом и
по меньшей мере часть, изготовленную из композита, содержащего кристаллы карбида вольфрама и связующий материал, где данные кристаллы имеют в основном сфероидальную форму, а их распределение по величине характеризуется посредством распределения Гаусса.
2. Буровое долото по п.1, в котором указанная по меньшей мере часть бурового долота представляет собой компонент твердосплавного покрытия на буровом долоте, где средний размер зерна указанных кристаллов находится в интервале приблизительно от 0,5 до 8 мкм.
3. Буровое долото по п.1, в котором связующий материал представляет собой связующий сплав или связующий переходной металл, или кобальтовый сплав, содержащий приблизительно от 6 до 8% кобальта.
4. Буровое долото по п.1, в котором композит содержит двухтипные спеченные сфероидальные гранулы, включающие множество кристаллов двух разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 7:1 с обеспечением композита с содержанием карбида вольфрама приблизительно 88%, при этом кристаллы большего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, а кристаллы меньшего размера имеют среднюю величину приблизительно 1 мкм.
5. Буровое долото по п.1, в котором композит содержит трехтипные спеченные сфероидальные гранулы, включающие множество кристаллов трех разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 35:7:1 с обеспечением композита с содержанием карбида вольфрама превышающем 90%, при этом кристаллы наибольшего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, кристаллы среднего размера имеют среднюю величину приблизительно 1 мкм, а кристаллы наименьшего размера имеют среднюю величину приблизительно 0,03 мкм.
6. Буровое долото по п.1, в котором режущий компонент содержит режущие элементы из поликристаллических алмазов с опорными частями, имеющими сформированные на них алмазные слои, а упомянутая по меньшей мере часть бурового долота включает одну из таких опорных частей, компонент твердосплавного покрытия бурового долота, а также материал, использовавшийся для формирования по меньшей мере части бурового долота.
7. Буровое долото по п.1, содержащее матричную головку, сформированную по крайней мере частично из указанного композита.
8. Буровое долото по п.1, содержащее коническую шарошку, а упомянутая по меньшей мере часть бурового долота включает один из компонентов твердосплавного покрытия корпуса бурового долота, а также материал, использовавшийся для формирования по крайней мере части бурового долота.
9. Буровое долото по п.1, в котором режущий элемент содержит фрезерованные зубья, а упомянутая по меньшей мере часть бурового долота включает один из компонентов твердосплавного покрытия этих фрезерованных зубьев, части корпуса бурового долота, а также материал, использовавшийся для формирования по крайней мере части бурового долота.
10. Буровое долото, содержащее
корпус с режущим элементом и
твердосплавное покрытие на буровом долоте, содержащее композит, включающий кристаллы карбида вольфрама и связующий материал, где данные кристаллы имеют в основном сфероидальную форму, средний размер зерна этих кристаллов находится в интервале приблизительно от 0,5 до 8 мкм, а распределение этих кристаллов по величине характеризуется посредством распределения Гаусса со стандартным отклонением в интервале приблизительно от 0,25 до 0,50 мкм.
11. Буровое долото по п.10, в котором композит содержит двухтипные спеченные сфероидальные гранулы, включающие множество кристаллов двух разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама приблизительно равным 88%, при этом кристаллы большего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, а кристаллы меньшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм.
12. Буровое долото по п.10, в котором композит содержит трехтипные спеченные сфероидальные гранулы, включающие множество кристаллов трех разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 35:7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама превышающем 90%, при этом кристаллы наибольшего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, кристаллы среднего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм, а кристаллы наименьшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 0,03 мкм.
13. Буровое долото по п.10, в котором режущий элемент содержит режущие элементы из поликристаллических алмазов с опорными частями, имеющими сформированные на них алмазные слои, где данные опорные части содержат указанный композит.
14. Буровое долото по п.10, имеющее матричную головку, содержащую указанный композит, а связующий материал представляет собой связующий сплав или связующий переходной металл, или кобальтовый сплав, содержащий приблизительно от 6 до 8% кобальта.
15. Буровое долото по п.10, содержащее коническую шарошку, а композит формирует по меньшей мере часть бурового долота.
16. Буровое долото по п.10, в котором режущий элемент содержит фрезерованные зубья с твердосплавным покрытием, а композит формирует по меньшей мере часть бурового долота.
17. Композит, содержащий кристаллы карбида вольфрама и связующий материал, где кристаллы имеют в основном сфероидальную форму, средний размер зерна в интервале приблизительно от 0,5 до 8 мкм, и распределение по величине, характеризующееся посредством распределения Гаусса с величиной стандартного отклонения в интервале приблизительно от 0,25 до 0,50 мкм.
18. Композит по п.17, в котором связующий материал представляет собой связующий сплав или связующий переходной металл, или кобальтовый сплав, содержащий приблизительно от 6 до 8% кобальта.
19. Композит по п.17, содержащий двухтипные спеченные сфероидальные гранулы, включающие множество кристаллов двух разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама приблизительно равным 88%, при этом кристаллы большего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, а кристаллы меньшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм.
20. Композит по п.17, содержащий трехтипные спеченные сфероидальные гранулы, включающие множество кристаллов трех разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 35:7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама превышающем 90%, при этом кристаллы наибольшего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, кристаллы среднего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм, а кристаллы наименьшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 0,03 мкм.
21. Материал твердосплавного покрытия для буровых долот, содержащий твердофазные компоненты, удерживающиеся вместе при помощи металлической матрицы и включающие кристаллы карбида вольфрама и связующий материал, где данные кристаллы в основном имеют сфероидальную форму и средний размер зерна в интервале приблизительно от 0,5 до 8 мкм, а распределение этих кристаллов по величине характеризуется посредством распределения Гаусса с величиной стандартного отклонения, находящейся в интервале приблизительно от 0,25 до 0,50 мкм.
22. Материал по п.21, где твердофазные компоненты содержат по меньшей мере литой карбид вольфрама или зацементированные гранулы карбида вольфрама.
23. Материал по п.21, где металлическая матрица содержит железо или никель.
24. Материал по п.21, в котором связующий материал представляет собой связующий сплав или связующий переходной металл, или кобальтовый сплав, содержащий приблизительно от 6 до 8% кобальта.
25. Материал по п.21, содержащий двухтипные спеченные сфероидальные гранулы, включающие множество кристаллов двух разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама приблизительно равным 88%, при этом кристаллы большего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, а кристаллы меньшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм.
26. Материал по п.21, содержащий трехтипные спеченные сфероидальные гранулы, включающие множество кристаллов трех разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 35:7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама превышающем 90%, при этом кристаллы наибольшего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, кристаллы среднего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм, а кристаллы наименьшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 0,03 мкм.
27. Способ получения композита, включающий:
а) подготовку кристаллов карбида вольфрама, средняя величина которых находится в интервале приблизительно от 0,5 до 8 мкм, а распределение по величине характеризуется посредством распределения Гаусса,
б) формирование порошкообразой смеси из кристаллов и связующего материала,
в) спекание порошкообразой смеси,
г) дробление указанной смеси с образованием дробленных частиц неоднородной неправильной формы, и
д) сортировка дробленых частиц по размерам для различного использования.
28. Способ по п.27, в котором шаг (б) включает формирование заготовки из кристаллов и связующего материала.
29. Способ по п.27, в котором шаг (б) включает выбор связующего материала из связующего сплава или связующего переходного металла, или кобальтового сплава, содержащего приблизительно от 6 до 8% кобальта.
30. Способ по п.27, в котором шаг (а) включает образование двухтипных спеченных сфероидальных гранул, которые содержат множество кристаллов двух разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама приблизительно равным 88%, при этом кристаллы большего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, а кристаллы меньшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм.
31. Способ по п.27, в котором шаг (а) включает образование трехтипных спеченных сфероидальных гранул, которые содержат множество кристаллов трех разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 35:7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама, превышающем 90%, при этом кристаллы наибольшего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, кристаллы среднего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм, а кристаллы наименьшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 0,03 мкм.
32. Способ изготовления бурового долота включающий:
а) подготовку кристаллов карбида вольфрама, средняя величина которых находится в интервале приблизительно от 0,5 до 8 мкм, а распределение по величине характеризуется посредством распределения Гаусса,
б) формирование порошкообразой смеси из кристаллов и связующего материала,
в) дробление данной смеси с целью образования дробленых частиц неоднородной неправильной формы,
г) сортировка дробленых частиц определенного размера по величине для создания композита,
д) изготовление бурового долота и
е) формирование по меньшей мере части бурового долота из указанного композита.
33. Способ по п.32, в котором шаг (а) включает формирование заготовки из кристаллов и связующего материала, а также дальнейшее спекание данной заготовки.
34. Способ по п.32, в котором шаг (д) включает формирование твердосплавного покрытия бурового долота, содержащего композит.
35. Способ по п.32, в котором шаг (б) включает выбор связующего материала из связующего сплава или связующего переходного металла, или кобальтового сплава, содержащего приблизительно от 6 до 8% кобальта.
36. Способ по п.32, в котором шаг (а) включает образование двухтипных спеченных сфероидальных гранул, которые содержат множество кристаллов двух разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама приблизительно равным 88%, при этом кристаллы большего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, а кристаллы меньшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм.
37. Способ по п.32, в котором шаг (а) включает образование трехтипных спеченных сфероидальных гранул, которые содержат множество кристаллов трех разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 35:7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама превышающем 90%, при этом кристаллы наибольшего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, кристаллы среднего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм, а кристаллы наименьшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 0,03 мкм.
38. Способ по п.32, в котором шаги (д) и (е) включают изготовление режущих элементов из поликристаллических алмазов с опорными частями, содержащими сформированные на них алмазные слои, и формирование из указанного композита одной из опорных частей, компонента твердосплавного покрытия бурового долота, а также материала, использующегося для формирования по меньшей мере части бурового долота.
39. Способ по п.32, в котором шаги (д) и (е) включают изготовление бурового данного долота с матричной головкой, по меньшей мере часть которой формируется из указанного композита.
40. Способ по п.32, в котором шаги (е) и (ж) включают изготовление бурового долота в виде долота с коническими шарошками, а упомянутая по меньшей мере часть бурового долота содержит один из компонентов твердосплавного покрытия на корпусе бурового долота, а также материал, применяющийся для изготовления по меньшей мере части бурового долота.
41. Способ по п.32, в котором шаги (е) и (ж) включают изготовление бурового долота в виде долота с фрезерованными зубьями, а упомянутая по меньшей мере часть бурового долота содержит один из компонентов твердосплавного покрытия на фрезерованных зубьях, частях корпуса долота, а также материал, использующийся для изготовления по меньшей мере части бурового долота.
42. Способ изготовления бурового долота, включающий:
а) подготовку композита из связующего материала и кристаллов карбида вольфрама, средняя величина зерна которых находится в интервале приблизительно от 0,5 до 8 мкм, а распределение по величине характеризуется посредством распределения Гаусса,
б) изготовление бурового долота и
в) формирование по меньшей мере части бурового долота из указанного композита.
43. Способ по п.42, в котором шаг (в) включает формирование на буровом долоте твердосплавного покрытия, содержащего указанный композит.
44. Способ по п.42, в котором шаг (а) включает выбор связующего материала из связующего сплава или связующего переходного металла, или кобальтового сплава, содержащего приблизительно от 6 до 8% кобальта.
45. Способ по п.42, в котором шаг (а) включает образование двухтипных спеченных сфероидальных гранул, которые содержат множество кристаллов двух разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама приблизительно равным 88%, при этом кристаллы большего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, а кристаллы меньшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм.
46. Способ по п.42, в котором шаг (а) включает образование трехтипных спеченных сфероидальных гранул, которые содержат множество кристаллов трех разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 35:7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама превышающем 90%, при этом кристаллы наибольшего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, кристаллы среднего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм, а кристаллы наименьшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 0,03 мкм.
47. Способ по п.42, в котором шаги (б) и (в) включают изготовление режущих элементов из поликристаллических алмазов с опорными частями, содержащими сформированные на них алмазные слои, а также формирование из указанного композита одной из опорных частей, компонента твердосплавного покрытия на буровом долоте и материала, используемого для изготовления по меньшей мере части бурового долота.
48. Способ по п.42, в котором шаги (б) и (в) включают изготовление бурового долота с матричной головкой, по меньшей мере часть которой сформирована из указанного композита.
49. Способ по п.42, в котором шаги (б) и (в) включают изготовление бурового долота в виде долота с коническими шарошками, а упомянутая по меньшей мере часть бурового долота содержит один из компонентов твердосплавного покрытия на корпусе бурового долота, а также материал, используемый для изготовления по меньшей мере части бурового долота.
50. Способ по п.42, в котором шаги (б) и (в) включают изготовление бурового долота в виде долота с фрезерованными зубьями, а упомянутая по меньшей мере часть бурового долота содержит один из компонентов твердосплавного покрытия на фрезерованных зубьях, частях корпуса долота, а также материал, используемый для изготовления по меньшей мере части бурового долота.
51. Способ получения композита, включающий:
а) подготовку кристаллов карбида вольфрама, средняя величина зерна которых находится в интервале приблизительно от 0,5 до 8 мкм, а распределение по величине характеризуется посредством распределения Гаусса, и
б) изготовление гранул из кристаллов и связующего материала.
52. Способ по п.51, в котором шаг (б) включает выбор связующего материала из связующего сплава или связующего переходного металла, или кобальтового сплава, содержащего приблизительно от 6 до 8% кобальта.
53. Способ по п.51, в котором шаг (а) включает образование двухтипных спеченных сфероидальных гранул, содержащих множество кристаллов двух разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама приблизительно равным 88%, при этом кристаллы большего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, а кристаллы меньшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм.
54. Способ по п.51, в котором шаг (а) включает образование трехтипных спеченных сфероидальных гранул, содержащих множество кристаллов трех разных размеров, отношение размеров которых составляет приблизительно 35:7:1 с образованием композита с содержанием карбида вольфрама превышающем 90%, при этом кристаллы наибольшего размера имеют среднюю величину, равную или меньше 8 мкм, кристаллы среднего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 1 мкм, а кристаллы наименьшего размера имеют среднюю величину, приблизительно равную 0,03 мкм.