In this paper, a fiber reinforced cutting element for a bit and a manufacturing method are disclosed. The multiple fibers are formed and embedded between the PCD table and the attached substrate. The fiber enhances the thermal mechanical integrity and wear resistance of the cutting element, and also helps to minimize the failure of bonding between the PCD platform and the substrate. The fibers can be coated with ceramic materials to help withstand high temperatures during the HTHP sintering process for the formation of the PCD table. The PCD table is leached after the HTHP press cycle, thereby exposing the fiber partially. Then the PCD table with partially exposed fibers is glued to the base through the permeation, hot pressing, or sintering process. An adhesive can be used to enhance the adhesion of the base and the PCD table.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在HTHP烧结过程中使用纤维及其随后与基底的附接
本公开一般涉及钻井工具,诸如掘土钻头,并且更具体地涉及纤维加强金刚石台及其制造方法。背景包括但不限于旋转钻头、扩孔器、取芯钻头和管下扩眼器的各种类型的钻井工具用于在井下地层中形成井筒。在过去的几十年中,已经在用于形成钻头的材料上取得了进步。有时所称的切割元件或切割器曾经由天然金刚石物质形成。由于成本和其他原因,该行业寻求替代材料。在二十世纪七十年代中后期,合成金刚石材料的进步使该行业能够用合成金刚石切割器取代天然金刚石切割器。所使用的最常见的合成金刚石是多晶金刚石材料。这些材料被制成盘,也被称为片。使用这种合成金刚石切割器的钻头通常被称为多晶金刚石复合片(PDC)钻头。PDC切割器通常通过多晶金刚石粉末与通常由烧结碳化钨材料形成的基底的HTHP烧结而形成,其中来自基底的烧结助剂熔化并产生新的金刚石-金刚石键。PDC切割器与碳化钨基底分离(使用EDM、激光切割或其他方法),并且有时沥滤以除去可能存在于间隙空间中的任何烧结助剂,以便在再次附接到另一基底之前形成热稳定的多晶(TSP)金刚石。PCD台安装在其上的基底通常由碳化钨材料形成。使用许多已知方法中的任一种将PCD台附接到基底上。然后将完成的PDC切割器安装到形成在钻头主体上的刀片上。期望改善切割元件的热机械完整性以及这些元件的耐磨耗性,并且还要最大程度减少PCD台与碳化钨基底之间的粘合的失效。这样做将延长作为钻井过程关键部分的切割元件的寿命。附图简述为了更完整地理解本专利技术及其特征和优点,现在参考以下结合附图的描述,其中:图1是示出根据本公开的纤维加 ...
【技术保护点】
一种用于钻头中的多晶金刚石切割器,其包括:多晶金刚石台;附接到所述多晶金刚石台的基底;和多根纤维,每根纤维的一部分嵌入所述多晶金刚石台中,并且每根纤维的一部分嵌入所述基底中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于钻头中的多晶金刚石切割器,其包括:多晶金刚石台;附接到所述多晶金刚石台的基底;和多根纤维,每根纤维的一部分嵌入所述多晶金刚石台中,并且每根纤维的一部分嵌入所述基底中。2.根据权利要求1所述的多晶金刚石切割器,其中所述多根纤维包括选自由以下组成的组的纤维:微纤维、纳米纤维及其组合。3.根据权利要求1所述的多晶金刚石切割器,其中使所述多根纤维大体上在一个方向上和在所述多晶金刚石台的周边上对齐。4.根据权利要求1所述的多晶金刚石切割器,其中所述多根纤维涂覆有陶瓷或耐火材料。5.根据权利要求1所述的多晶金刚石切割器,其中所述多根纤维在化学上耐酸。6.根据权利要求1所述的多晶金刚石切割器,其中所述多根纤维由选自由以下组成的组的材料形成:钨、铂、铬、用氧化钇稳定的锆(ZrO2/Y2O3)、用氧化镁稳定的锆(ZrO2/MgO)、碳化硅(SiC)及其组合。7.一种形成用于钻头中的多晶金刚石切割器的方法,其包括:将金刚石粉末放入模具中;将多根纤维放入所述模具中,每根纤维的至少一部分置于所述金刚石粉末中;以及烧结所述金刚石粉末以便形成多晶金刚石台。8.根据权利要求7所述的方法,其还包括:将形成基底的粉末放入所述模具中与所述多晶金刚石台相邻,所述多根纤维中的每一根的至少一部分置于所述形成基底的粉末中;以及将所述基底粘合到所述多晶金刚石台。9.根据权利要求8所述的方法,其还包括经由渗透、热压或烧结将所述基底粘合到所述多晶金刚石台。10.根据权利要求8所述的方法,其还包括将粘合剂添加到所述模具中与所述形成基底的粉末相邻。...
【专利技术属性】
技术研发人员:G·塞尼,
申请(专利权)人:哈里伯顿能源服务公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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