БУРОВЫЕ ДОЛОТА ДЛЯ РОТОРНОГО БУРЕНИЯ, КОРПУСА КОТОРЫХ ВКЛЮЧАЮТ УПРОЧЕННЫЕ МАТРИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ТИТАНА ИЛИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, И СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКИХ ДОЛОТ

1. Долото для роторного бурения подземных пород, снабженное корпусом долота, включающим композитный материал "матрица-частицы", содержащий множество областей твердой фазы, распределенных по матричному материалу на основе титана или титанового сплава, и
по меньшей мере одной режущей конструкцией, расположенной на торцевой поверхности корпуса долота.
2. Долото по п.1, включающее хвостовик, непосредственно прикрепленный к части корпуса долота, включающей композитный материал "матрица-частицы".
3. Долото по п.2, включающее по меньшей мере один стопорный элемент, проходящий сквозь по меньшей мере часть наружной стенки хвостовика и упирающийся в по меньшей мере одну поверхность корпуса долота, причем механическая посадка между хвостовиком, стопорным элементом и корпусом долота по меньшей мере частично прикрепляет хвостовик к корпусу долота.
4. Долото по п.1, в котором входящий в композитный материал матричный материал на основе титана или титанового сплава содержит титановый (α+β)-сплав или титановый β-сплав.
5. Долото по п.1, в котором входящий в композитный матричный материал матричный материал на основе титана или титанового сплава содержит по меньшей мере примерно 87, 5 мас.% титана, примерно 6,0 мас.% алюминия и примерно 4,0 мас.% ванадия.
6. Долото по п.1, в котором матричный материал на основе титана или титанового сплава также содержит по меньшей мере незначительные количества по меньшей мере одного из элементов: олова, меди, железа и углерода.
7. Долото по п.1, в котором упомянутые области твердой фазы включают по меньшей мере одно из следующего: множество частиц карбида титана, множество частиц борида титана и множество частиц вольфрама, распределенных по матричному материалу на основе титана или титанового сплава.
8. Долото по п.1, в котором корпус долота включает
первую часть, имеющую материал первого состава, конфигурация поверхности которой обеспечивает расположение на ней нескольких режущих элементов для захвата породы, и
вторую часть, имеющую материал второго состава, отличающегося от первого состава.
9. Долото по п.8, в котором материал первого состава обладает первой твердостью, а материал второго состава обладает второй твердостью меньшей, чем первая твердость.
2
10. Долото по п.8, в котором первая часть содержит по меньшей мере один из сплавов, включающих (α+β)-сплав и β-сплав, имеющих твердость более примерно 350 единиц по шкале твердости Викерса, а вторая часть содержит по меньшей мере один из сплавов, включающих (α+β)-сплав и β-сплав, имеющих ударную вязкость более примерно 100 МПа/м.
11. Долото по п.8, в котором вторая часть содержит титановый β-сплав.
12. Долото по п.11, в котором первая часть содержит один из сплавов, включающих титановый β-сплав и титановый (α+β)-сплав.
13. Долото по п.8, в котором вторая часть содержит титановый (α+β)-сплав.
14. Долото по п.13, в котором первая часть содержит один из сплавов, включающих титановый (β)-сплав и титановый (α+β)-сплав.
15. Долото по п.1, включающее слой нитрида титана, расположенный на по меньшей мере части поверхности долота, имеющей конфигурацию, обеспечивающую захват породы в процессе бурения.
16. Долото по п.1, в котором коэффициент линейного термического расширения композитного материала "матрица-частицы" при комнатой температуре составляет примерно от 7,5 до 9,5 мкм/м°С.
17. Способ формирования долота для роторного бурения подземных пород, при осуществлении которого:
подготавливают корпус долота, содержащий композитный материал "матрица-частицы", при этом используют компонент из неспеченного порошка, содержащий множество частиц, каждая из которых содержит твердый материал, и множество частиц, каждая из которых содержит материал на основе титана или титанового сплава, и по меньшей мере частично спекают этот компонент из неспеченного порошка,
подготавливают хвостовик, конфигурация которого обеспечивает его соединение с бурильной колонной, и
прикрепляют хвостовик непосредственно к корпусу долота.
18. Способ по п.17, в котором по меньшей мере при частичном спекании компонента из неспеченного порошка
частично спекают компонент из неспеченного порошка для формирования частично спеченной конструкции,
механической обработкой выполняют по меньшей мере один элемент в частично спеченной конструкции и
спекают эту частично спеченную конструкцию до требуемой конечной плотности.
19. Способ по п.17, при осуществлении которого также наносят слой нитрида титана на по меньшей мере часть поверхности корпуса долота, конфигурация которой обеспечивает захват подземной породы в процессе бурения.
20. Способ по п.17, в котором механической обработкой также выполняют по меньшей мере один элемент в компоненте из неспеченного порошка перед его по меньшей мере частичном спеканием.