用于钻头成型的渗透方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制品成型的渗透方法，包括：提供工作模，该工作模包括穿过工作模内部的固体粘合件，其中固体粘合件由粘合剂材料制成；和，将粉末基质材料层提供在工作模的模型空间内。该方法还包括加热工作模以形成由固体粘合件产生的熔融粘合剂通道，以渗透粉末基质材料层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
下文涉及一种渗透方法，更具体而言，涉及一种用于地面钻井钻头成型的渗透方法。
技术介绍
地面钻井钻头通常用于在地壳上形成井眼来探索自然资源如油、气、地热能和水。 可通过使用不同的钻头来形成这类井眼，这类钻头例如包括旋转钻头或固定刀刃钻头。目前的固定刀刃钻头是复杂的机械部件，其具有特殊设计和流体流动通道，特殊设计包括切削部件在钻头外表面上的布置、刀片的定位和设计；所述流体流动通道贯穿钻头，以使钻井流体通过连接到钻头上的钻杆从地表钻井设备流过。另外，钻头通常由合成材料制成，这样钻头就具有合适的机械性能，能承受严酷的钻井条件。已经使用了各种方法来形成这种钻头的一个或更多个部件，这些方法包括烧结过程、热压过程和渗透过程。烧结过程是通过加热预制混合物来粘结相邻的金属粉末，以使形成部件的材料发生化学和/或物理变化的过程。特别地，烧结过程包括引入难熔成分和粘结材料构成的混合物，将它们放置在模具中加热，直到这两种材料通过扩散粘结或液相材料传送机理而粘结。热压过程中使用低于烧结过程的成型温度、和高压来完成成型、或完成部件连接以形成钻头。钻头也可通过渗透过程来形成，在该渗透过程中，熔融粘合剂材料在高温下通过毛细管作用和重力作用渗透粉末基质材料。在这类过程中，粘合剂材料的熔化温度低于烧结过程中使用的粘合剂材料的熔化温度，从而这种过程使用的温度低于烧结过程所使用的温度。但是，渗透过程耗时，会产生许多其他问题，最终导致成型钻头不合格。
技术实现思路
根据第一方面，用于制品成型的渗透方法包括提供工作模，该工作模包括贯穿其内部延伸的固体粘合件，其中固体粘合件由粘合剂材料制成；以及，将粉末基质材料层提供在工作模的模型空间内。该方法还包括加热工作模过程，这样就可以通过固体粘合件产生熔融粘合剂通道，从而渗透粉末基质材料层。用于制品成型的渗透方法包括提供工作模，该工作模具有模型空间，制品成型在该模型空间内，其中模型空间包括在底部表面和顶部表面之间的模型空间高度(hmv)。工作模还包括与工作模的底半部保持流体连通的凹腔。该方法还包括将粉末基质材料层提供在工作模的模型空间内；和，加热工作模，以及利用从凹腔流到模型空间的熔融粘合剂材料渗透粉末基质材料层的底部区域。在另一方面，用于成型制品的渗透方法包括将粉末基质材料层提供在工作模的模型空间内；加热工作模；以及形成熔融粘合剂通道，所述熔融粘合剂通道延伸穿过一部分粉末基质材料层和工作模内部而进入模型空间以渗透粉末基质材料。熔融粘合剂通道的平均直径远远大于粉末基质材料的平均粒间间隙。根据另一方面，用于制品成型的渗透方法包括将含有粘合剂材料的固体粘合件提供在工作模内；和，将粉末基质材料层提供在工作模内，其中固体粘合剂材料延伸过粉末基质材料层的一部分。该方法还包括在粉末基质材料上提供粉末粘合剂材料层；和，加热工作模以形成熔融粘合剂材料，从而在形成熔融粘合剂材料时，能同时渗透粉末基质材料层的顶部区域和底部区域，其中，渗透所述底部区域是沿着由固体粘合件界定的熔融粘合剂通道进行的。在第四方面，用于制品成型的渗透方法包括形成具有固体粘合件的工作模，该固体粘合件容纳在工作模内部空间内并在界定工作模的模型空间的内表面处伸出，其中固体粘合件含有粘合剂材料；和，将粉末基质材料提供在模型空间内。该方法还包括加热工作模以熔化固体粘合剂材料来形成熔融粘合剂材料，该熔融粘合剂材料渗透粉末基质材料的底部区域。附图说明对于本领域的普通技术人员来说，通过参照附图能更好地理解本专利技术，本专利技术的特征及其优点也是显而易见的。图1包括示意图，表示根据一实施例的、用于钻探地层的钻井系统。图2包括根据一实施例的钻头的透视图。图3包括流程图，表示根据一实施例的钻头成型方法。图4显示了根据一实施例的、包括固体粘合件的主模。图5显示根据一实施例的工作模的一部分，该工作模由含有固体粘合件的主模形成。图6是根据一实施例的、用于形成钻头的工作模的横截面图。图7显示了根据一实施例的、成型之后的钻头。图8显示了根据传统方法形成的钻头。图9显示了根据一实施例形成的钻头。不同附图中的相同附图标记表示类似或相同构件。具体实施例方式下文涉及用于地层钻井钻头，更具体而言，涉及这类钻头的成型方法。下面描述了渗透方法，在该方法中，模具内的粉末基质材料被粘合剂材料渗透，然后用该粉末基质材料浇铸钻头，以使最终形成的钻头由包括基质材料和粘合剂材料的金属基质合金制成。结合本专利技术的教导，本申请中使用的术语“钻头”、“钻井钻头”和“基体钻头”指“旋转切削型钻头”、“切削型钻头”、“固定刀刃钻头”或任何其他地层钻井钻头。这类钻头可用来在地下层形成井眼或钻孔。固定刀刃钻头，例如聚晶金刚石复合片(PDC)钻头，通常用于油和气工业中钻井眼。图1示出了一种用于在地层钻探这类井眼的钻井系统。具体而言，图1示出一种包括钻井装置101的钻井系统，钻井装置101位于地面上，其为供一组工人操作钻柱103的工作站。钻柱103界定伸入地层的井眼，并包括一列钻杆100和103，钻杆100和103通过接头 104连接在一起以便于钻柱103伸入井眼105足够深。钻柱103还包括其他部件，如钻具接头、方钻杆、方钻杆旋塞、方钻杆保护接头、防喷器、安全阀和其他公知部件。另外，钻柱能连接到底部钻具组合107 (BHA)上，底部钻具组合107包括用于穿透地层并伸入井眼105 —定深度的钻头109。BHA107还可包括一个或更多个钻铤、稳定器和井下马达、定向井(MWD)工具、旋转导向钻井(LWD)工具、震击器、加速装置、推拉定向钻孔工具、点对扣(point stab)工具、震动吸收器、弯接头、短管、扩眼器、阀和其他部件。容纳一定量流体的储液池111也位于地表，储液池111中的流体可通过管道113传送到钻柱103 中，具体而言是传送到钻头109中，以便于进行钻井作业。图2包括根据一实施例的固定刀刃钻头的透视图。如图2所示，固定刀刃钻头200 包括可焊接到柄部分214上的钻头体213。柄部分214包括螺纹部分215，用于将钻头200 连接到BHA的其他部件上。钻头体213还包括装卸槽221，其沿钻头体213的圆周侧向延伸以助于钻头200连接到其他部件上和从其他部件上拆卸下来。钻头200包括连接到钻头体213的冠部222。应理解冠部222可与钻头体213整体形成，以使它们构成单个整体式部件。冠部222包括沿突起物或刀片217的侧边定位的保径垫(gage pad) 224，刀片217从冠部222径向延伸。每一刀片217从冠部222伸展，包括一组结合到刀片217上的切削件219，钻头200在钻井过程中旋转时切削件219用于切削、敲碎和剪切地表。切削件219是碳化钨插入件、聚晶金刚石复合片(PDC)、铣制钢齿、或其他合适的硬质材料。涂覆层或表面耐磨堆焊材料施加在切削件219以及钻头体213的其他部分或冠部222上，以减少钻头200的磨损，从而延长其使用寿命。冠部222还可包括形成在刀片217之间的排屑槽227或通道，该排屑槽便于流体流动，从而排除来自井眼的钻屑和碎片。特别地，排屑槽227还可包括通道开口 223，所述通道贯穿冠部222的内部和钻头体213以使钻井流体流经钻头200。开口 223可以不同角度分布在冠部222的外表面上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于制品成型的渗透方法，包括：提供包括固体粘合件的工作模，固体粘合件贯穿该工作模内部，其中，固体粘合件包含粘合剂材料；将粉末基质材料层提供在工作模的模型空间内；和加热工作模，以从固体粘合件形成熔融粘合剂通道，从而渗透粉末基质材料层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·P·乌诺，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：US