沉淀硬化基质钻头的制作方法
【专利摘要】一种钻头可包括基质钻头体和耦接到所述基质钻头体的外部部分的多个切割元件，其中所述基质钻头体包括分散在粘合剂中的基质颗粒和沉淀金属间颗粒，所述基质颗粒中的至少一些具有50微米或更大的直径，并且所述沉淀金属间颗粒中的至少一些具有1微米至30微米的至少一个维度。
【专利说明】
沉淀硬化基质钻头
技术领域
[0001] 本公开设及基质钻头体，包括与其相关的生产和使用的方法。
【背景技术】
[0002] 旋转钻头通常用于钻探油气井、地热井和水井。旋转钻头通常可被分类为牙轮或 固定切割器钻头。固定切割器钻头通常形成有基质钻头体，基质钻头体具有被放置在基质 钻头体的外部附近的选择位置处的切割元件或嵌件。在钻探期间，运些切割元件晒合并移 除地层的相邻部分。
[0003] 用于形成基质钻头体的复合材料通常是抗腐蚀的且具有高冲击强度。然而，在基 质钻头体的制造期间形成的复合材料的缺点可减少钻头的寿命。
【附图说明】
[0004] W下附图被包括W示出实施方案的某些方面，并且不应被视为独有实施方案。所 公开的主题能够经受大量修改、更改、组合W及形式和功能上的等同物，如将由本领域中受 益于该公开的技术人员想到的。
[0005] 图1是示出根据本公开的教示的具有有至少一个纤维增强部分的基质钻头体的钻 头的一个实例的截面视图。
[0006] 图2是图1的钻头的等距视图。
[0007] 图3是示出根据本公开的教示的用于形成基质钻头体的模具组件的一个实例的截 面视图。
[000引图4是示出根据本公开的教示的用于形成基质钻头体的模具组件的一个实例的端 视图。
[0009] 图5是示出适于结合本公开的基质钻头体使用的钻探组件的一个实例的示意图。
【具体实施方式】
[0010] 本公开设及具有包括沉淀硬化复合材料的基质钻头体的钻头，包括与其相关的生 产和使用方法。
[0011] 在一些实施方案中，本公开的基质钻头体至少部分使用包括分散在粘合剂中的基 质颗粒和沉淀金属间颗粒的沉淀硬化复合材料形成。如本文中使用，术语"沉淀金属间颗 粒"指包括在使用粘合剂材料浸润基质颗粒之后从粘合剂材料沉淀的（析出的， precip;Uated)两个或更多个金属(非碳化物）的颗粒。
[0012] 在一些实施方案中，基质颗粒中的至少一些具有50微米或更大的直径，并且沉淀 金属间颗粒中的至少一些在至少一个维度中是1微米至30微米。较小尺寸的沉淀金属间颗 粒可增强基质钻头体的抗腐蚀性，而较大尺寸的基质颗粒对基质钻头体提供强度。
[0013] 在其它基质钻头体形成过程中，小基质颗粒和大基质颗粒二者可分别用于提供抗 腐蚀性和强度。然而，在一些情况下，不同尺寸的基质颗粒在使用粘合剂浸润之前容易隔 离。当基质颗粒使用粘合剂浸润并锁定在适当位置中时，隔离可导致基质钻头体表现出较 小强度的部分（即，更少大颗粒)和表现出较小抗腐蚀性的部分（即，更少小颗粒）。基质钻头 体的抗腐蚀性和强度中的变化提供减少钻头的寿命的故障点。
[0014] 通过在体形成较小颗粒(例如，经由本文描述的沉淀方法），较小颗粒可通过沉淀 硬化复合材料进行更均匀地分布(与从混合尺寸的基质颗粒形成的硬质复合材料相比）。因 此，本文描述的沉淀硬化复合材料可在抗腐蚀性和强度中提供类似增强，同时缓和与大尺 寸基质颗粒和小尺寸基质颗粒的混合物的隔离相关联的故障点。
[0015] 图1是根据本公开的教示的形成有包括沉淀硬化复合材料131的基质钻头体50的 基质钻头20的截面视图。如本文使用，术语"基质钻头"包括旋转刮刀钻头、刮刀钻头、固定 切割器钻头和能够合并本公开的教示的任何其它钻头。
[0016] 对于诸如图1中示出的实施方案，基质钻头20可包括金属刀柄30，其具有牢固附接 到其(例如，在焊接位置39处)的金属巧件36。金属巧件36延伸到基质钻头体50中。金属刀柄 30包括在金属巧件36远端的螺纹连接34。
[0017] 金属刀柄30和金属巧件36通常为圆柱结构，其至少部分限定彼此流体连通的多个 对应流体腔32。金属巧件36的流体腔32可进一步纵向延伸到基质钻头50中。至少一个流动 通道(示出为两个流动通道42和44)可从流体腔32延伸到基质钻头体50的外部部分。喷嘴开 口 54可被定义在基质钻头体50的外部部分处的流动通道42和44的端部处。
[0018] 多个缺口或袋体58形成于基质钻头体50中，并被成形或W其它方式被配置来容纳 切割元件(在图2中示出）。
[0019] 图2是根据本公开的教示的形成有包括沉淀硬化复合材料的基质钻头体50的基质 钻头20的等距视图。如示出，基质钻头20包括金属巧件36和金属刀柄30,如通常在上文关于 图1描述。
[0020] 基质钻头体50包括形成于基质钻头体50的外部上的多个切割器刀片52。切割器刀 片52在基质钻头体50的外部上可彼此分隔，W在其中形成流体流动路径或排屑槽62。
[0021] 如示出，多个袋体58可形成于切割器刀片52中的选择位置处。切割元件60(替代地 称为切割嵌件)可牢固地安装(例如，经由针焊)在每个袋体58中，W在钻探操作期间晒合并 移除地层的一部分。更具体而言，切割元件60可在通过附接钻柱旋转基质钻头20期间从井 筒的底部和侧面刮掉并挖出地层材料。对于一些应用，各种类型的聚晶金刚石复合片(PDC) 切割器可用作切割元件60。具有运种PDC切割器的基质钻头有时可被称为"PDC钻头"。
[0022] 可将喷嘴56放置在每个喷嘴开口54中。对于一些应用，喷嘴56可被描述或W其它 方式被表征为"可互换"喷嘴。
[0023] 图3是示出用于形成合并本公开的教示的基质钻头体的模具组件100的一个实例 的端视图。可将多个模具嵌件106放置在模具组件100的腔104内，W在基质钻头体的每个刀 片中形成相应袋体。模具嵌件106在腔104中的位置与用于将切割元件安装在相关联刀片中 的期望位置对应。模具嵌件106可由各种类型的材料(诸如但不限于固结砂和石墨)形成。
[0024] 可将各种类型的临时材料安装在模具腔104内，运取决于所产生的基质钻头的期 望配置。额外的模具嵌件(未明确示出）可由诸如固结砂的各种材料形成和/或可将石墨放 置在模具腔104内。运种模具嵌件可具有与基质钻头的期望外部特征(例如，排屑槽)对应的 配置。
[0025]图4是可用于形成合并本公开的教示的基质钻头体的图3的模具组件100的截面视 图。各种各样的模具可用于根据本公开的教示形成基质钻头体。
[00%]模具组件100可包括若干部件，诸如模具102、规环或连接器环110、和漏斗120。模 具102、规环110和漏斗120可由例如石墨或其它合适的材料形成。腔104可被定义或W其它 方式提供在模具组件100中。各种技术可用于制造模具组件100及其部件，包括但不限于加 工石墨巧件W生产具有相关联腔104的模具102,腔104具有所产生的基质钻头体的期望外 部特征的反向剖面或逆向剖面。例如，腔104可具有与刀片52和形成于其间的排屑槽62的外 部剖面或配置对应的反向剖面，如图1-2中示出。
[0027] 仍参考图4,可将材料(例如，固结砂)安装在模具组件100内的期望位置处，W形成 基质钻头的外部特征(例如，流体腔和流动通道）。运种材料可具有各种配置。例如，固结砂 腿142和144的定向和配置可被选择W与相关联的流动通道及其相应的喷嘴开口的期望位 置和配置对应。固结砂腿142和144可禪接到螺纹插座(未明确示出），螺纹插座用于形成与 相应喷嘴禪接的喷嘴开口的螺纹。
[0028] 可将相对较大、通常为圆柱形的固结砂忍150放置在腿142和144上。忍150W及腿 142和144有时可被描述为具有"鸦爪"的形状，W及忍150可被称为"茎状物"。从忍150延伸 的腿142和144的数量将取决于所产生的基质钻头体中的流动通道和对应喷嘴开口的期望 数量。腿142和144W及忍150还可由石墨或其它合适的材料形成。
[0029] 在已将包括忍150W及腿142和144的期望材料安装在模具组件100内之后，随后可 将基质材料130放置或W其它方式引入模块组件100中。在已将足够量的基质材料130添加 到模具组件100之后，随后可将金属巧件36放置在模具组件100内。在添加金属巧件36之前 被添加到模具组件100的基质材料130的量取决于金属巧件36的配置和金属巧件36在模具 组件100内的期望定位。通常，金属巧件36至少部分由基质材料130支撑。
[0030] 金属巧件36优选地包括比砂忍150的外径154大的内径37。各种夹具(未明确示出） 可用于将金属巧件36定位在模具组件100内的期望位置处。然后，可将基质材料130填充到 腔104的期望水平。
[0031] 可将粘合剂材料160放置在基质材料130、金属巧件36和忍150的顶部上。在一些实 施方案中，粘合剂材料160可覆盖有焊剂层(未明确示出）。被添加到腔104的粘合剂材料160 和可选焊剂材料的量应至少足W在浸润过程中浸润基质材料130。在一些情况下，可使用过 量的粘合剂材料160，其在浸润之后可通过加工移除。
[0032] 可将封盖或盖子(未明确示出）放置在模具组件100上方。模具组件100和放置于其 中的材料随后可被预热并且随后被放在烙炉(未明确示出）中。当烙炉溫度达到粘合剂材料 160的烙点时，粘合剂材料160可继续液化并浸润基质材料130。
[0033] 在分配给液化粘合剂材料160浸润基质材料130的预定时间量之后，模具组件100 可随后被冷却，从而生产硬质复合材料（即，粘合剂浸润基质材料）（未示出）。一旦被冷却， 硬质复合材料可暴露于被设计来从粘合剂材料沉淀金属间颗粒的热处理(本文中进行更详 细描述），从而生产沉淀硬化复合材料。在热处理之后，模具组件100可被脱离W暴露包括沉 淀硬化复合材料的基质钻头体。根据众所周知的技术的后续处理和加工可用于产生包括基 质钻头体的基质钻头。
[0034] 适于从粘合剂材料沉淀金属间颗粒的热处理的条件可尤其取决于粘合剂材料的 特定组分、沉淀金属间颗粒的期望尺寸范围等。在一些情况下，热处理可设及将复合材料加 热到从下限为300°C、320°C或340°C至上限为400°(：、380°(：、360°(：或340°(：的溫度范围内一 段时间（从下限为1小时、2小时或2.5小时至上限为5小时、4小时或3小时的范围内），且其中 溫度和时间各自的范围可从任何下限至任何上限，并且涵盖其间的任何子集。
[0035] 在一些实施方案中，可执行适于沉淀金属间颗粒的一系列热处理。在一些情况下， 所述系列中的热处理中的每一种可能相同。在一些情况下，所述系列中的热处理中的一种 或多种(包括全部)可能不同。
[0036] 适于结合本文描述的实施方案使用的粘合剂的实例可包括但不限于铜、儀、钻、 铁、侣、钢、铭、儘、锡、锋、铅、娃、鹤、棚、憐、金、银、钮、铜、其任何混合物、其任何合金和其任 何组合。粘合剂的非限制性实例可包括铜憐、铜憐银、铜儘憐、铜儀、铜儘儀、铜儘锋、铜儘儀 锋、铜儀铜、铜锡儘儀、铜锡儘儀铁、金儀、金钮儀、金铜儀、银铜锋儀、银儘、银铜锋儒、银铜 锋、钻娃铭儀鹤、钻娃铭儀鹤棚、儘儀钻棚、儀娃铭、儀铭娃儘、儀钻娃、儀娃棚、儀娃铭棚铁、 儀憐、儀儘、铜侣、铜侣儀、铜侣儀铁、铜侣儀锋锡铁等及其任何组合。可商购的粘合剂的实 例可包括但不限于VIRGIN? Binder 453D(可从Belmont Metals,Inc.购买的铜-儘-儀-锋）；可从ATI Firth Sterling购买的铜-锡-儘-儀和铜-锡-儘-儀-铁等级516,519,523, 512,518,520;及其任何组合。
[0037] 在一些实施方案中，沉淀金属间颗粒中的至少一些可包括过渡金属。在一些实施 方案中，沉淀金属间颗粒中的至少一些可包括儘、儀、铜、侣、铁、铁、铭、锋、饥等中的至少两 者。例如，沉淀金属间颗粒可包括CuM、CusM或二者，其中M是过渡金属（例如，上述过渡金 属)。
[0038] 在一些实施方案中，沉淀金属间颗粒中的至少一些在至少一个维度中具有从上限 为1微米、5微米或10微米至上限为30微米、25微米或20微米的范围的尺寸，且其中至少一个 维度中的尺寸的范围可从任何下限至任何上限，并涵盖其间的任何子集。例如，沉淀金属间 颗粒中的至少一些可为具有长度范围在1微米至30微米之间(包括其间的任何子集)的细长 颗粒。在另一实例中，沉淀颗粒中的至少一些可实质上为球状，其具有范围从1微米至30微 米(包括期间的任何子集)的直径。
[0039] 在一些情况下，适于结合本文描述的实施方案使用的基质颗粒可包括金属、金属 合金、金属碳化物、金属氮化物、金刚石、超合金等或其任何组合的颗粒。适于结合本文描述 的实施方案使用的基质颗粒的实例可包括W下颗粒，其包括但不限于氮化物、氮化娃、氮化 棚、立方氮化棚、天然金刚石、人造金刚石、硬质合金、球状碳化物、低合金烧结材料、诱铸碳 化物、碳化娃、碳化棚、立方碳化棚、碳化钢、碳化铁、碳化粗、碳化妮、碳化铭、碳化饥、碳化 铁、碳化鹤、粗晶碳化鹤、诱铸碳化鹤、压碎烧结碳化鹤、渗碳碳化鹤、钢、不诱钢、双相不诱 钢、陶瓷、铁合金、儀合金、铭合金、HASTELLOY?合金（可从化ynes International购 买的含儀铭合金）、INCONEL⑥合金(可从Special Metals Corporation购买的含奥氏体 儀铭超合金）、WASPALOYS⑥（可从化ited Technologies Corp.购买的奥氏体儀基超 合金）、民ENE⑩合金（可从Altemp Alloys, Inc.购买的含儀铭合金KHAYNES猿合金 (可从化ynes International购买的含儀铭超合金）、INC0L0Y吸合金（可从Mega Mex购 买的含铁-儀超合金）、MP98T(可从SPS Technologies购买的儀-铜-铭超合金）、TMS合金、 CMSX饭合金(可从C-M Group购买的儀基超合金KN-155合金、其任何混合物及其任何组 合。在一些实施方案中，基质颗粒可被涂覆。通过非限制实例的方式，基质颗粒可包括涂有 铁的金刚石。
[0040] 在一些实施方案中，本文描述的基质颗粒中的至少一些可具有范围从下限为50微 米、100微米或200微米至上限为1000微米、800微米、500微米、400微米或200微米的直径，其 中基质颗粒的直径的范围可从任何下限至任何上限，并涵盖其间的任何子集。
[0041] 在一些实施方案中，本文描述的基质颗粒中的至少一些可具有较小直径(例如，小 于5微米），并提供用于形成沉淀金属间颗粒的形核位置。在一些实施方案中，本文描述的基 质颗粒中的至少一些可具有范围从下限为0.1微米、0.5微米或1微米至上限为5微米、3微米 或1微米的直径，其中基质颗粒的直径的范围可从任何下限至任何上限，并且涵盖其间的任 何子集。
[0042] 在一些实施方案中，具有较小直径(例如，小于5微米)的基质颗粒可小于基质颗粒 的重量的5% (或小于基质颗粒的重量的1%)。在一些实施方案中，具有较小直径(例如，小 于5微米）的基质颗粒可处于范围从下限为基质颗粒的重量的0.1%、0.5%或1%至上限为 基质颗粒的重量的5%、3%或1%的浓度处，其中基质颗粒的浓度的范围可从任何下限至任 何上限，并且涵盖其间的任何子集。
[0043] 图5是示出适于结合本公开的基质钻头使用的钻探组件200的一个实例的示意图。 应注意，虽然图5通常描绘基于地面的钻探组件，但是本领域的技术人员将容易认识到，在 不脱离本公开的范围的情况下，本文描述的原理同样适用于采用浮式或海基平台和钻机的 地层钻探操作。
[0044] 钻探组件200包括禪接到钻柱204的钻探平台202。钻柱204可包括但不限于钻杆和 连续管，如通常由本领域技术人员从本公开的特定教示得知。根据本文描述的实施方案的 基质钻头206被附接到钻柱204的远端，并由井下马达和/或经由来自井面的钻柱204的旋转 驱动。当钻头206旋转时，其创建穿过地层210的井筒208。钻探组件200还包括使钻探流体循 环通过钻柱(如流动箭头A示出）和其它杆214的累212。
[0045] 本领域的技术人员将认识到，适于结合钻探组件200使用的其它装备可包括但不 限于，胆留池、混合器、振动筛（例如，泥浆振动筛）、离屯、机、水力旋流器、分离器(包括磁性 和电气分离器）、除泥器、除砂器、过滤器(例如，娃藻±过滤器）、热交换器、和任何流体回收 装备。进一步地，钻探组件可包括一个或多个传感器、量规、累、压缩器等。
[0046] 本文公开的实施方案包括：
[0047] A.-种钻头，其包括:基质钻头体，其具有分散在粘合剂中的基质颗粒和沉淀金属 间颗粒，所述基质颗粒中的至少一些具有50微米或更大的直径，W及所述沉淀金属间颗粒 中的至少一些具有1微米至30微米的至少一个维度;和多个切割元件，其禪接到所述基质钻 头体的外部部分；
[0048] B. -种方法，其包括:使粘合剂材料液化W提供液化粘合剂;使用所述液化粘合剂 浸润放置在钻头模具中的基质颗粒，所述基质颗粒中的至少一些具有50微米或更大的直 径;冷却使用所述粘合剂材料浸润的所述基质颗粒，W形成硬质复合材料；W及在300°C至 400°C下热处理所述硬质复合材料1小时至5小时，W产生具有分散在所述粘合剂材料中的 所述基质颗粒和所述沉淀金属间颗粒的沉淀硬化复合材料，其中所述沉淀金属间颗粒中的 至少一些具有1微米至30微米的至少一个维度；W及
[0049] C.-种钻探组件，其包括:钻柱，其可从钻探平台延伸并进入井筒中；累，其流体连 接到所述钻柱，并被配置来使钻探流体循环进入所述钻柱，且通过所述井筒;和钻头(根据 实施方案A)，其附接到所述钻柱的端部。
[0050] 实施方案A、B、C中的每一个可具有任何组合中的下列额外元素中的一个或多个： 元素1:其中所述基质颗粒的至少一些的所述直径是100微米至1000微米;元素2:其中所述 基质颗粒是第一基质颗粒，W及所述基质钻头体进一步包括分散在所述粘合剂中的第二基 质颗粒，其中所述第二基质颗粒中的至少一些具有小于5微米的直径;元素3:元素2,其中所 述第二基质颗粒中的至少一些具有小于1微米的直径;元素4:元素2,其中所述第二基质颗 粒小于所述第一基质颗粒和所述第二基质颗粒的总重量的5%;元素5:元素2,其中所述第 二基质颗粒小于所述第一基质颗粒和所述第二基质颗粒的总重量的1%;元素6:其中所述 沉淀金属间颗粒包括过渡金属;元素7:其中所述沉淀金属间颗粒包括儘、儀、铜、侣、铁、铁、 铭、锋或饥中的至少两者;元素8:其中所述沉淀金属间颗粒包括下列项中的至少一者:CuM 或Cu3M，其中M是从由儘、儀、侣、铁、铁、铭、锋和饥构成的组选择的过渡金属;和元素9:其中 所述粘合剂材料诚粘合剂饱括从由铜、儀、钻、铁、侣、钢、铭、儘、锡、锋、铅、娃、鹤、棚、憐、 金、银、钮、铜、其任何混合物、其任何合金和其任何组合构成的组选择的至少一者。
[0051] 通过非限制性实例的方式，适用于实施方案A、B、C的示例性组合包括:元素3与元 素4组合;元素3与元素5组合;元素2与元素6-8中的一个组合并且可选地进一步与元素3-5 中的至少一者组合;元素1与上述任何一个组合;元素8与上述任何一个组合;元素1与元素 2-9中的一个组合；W及元素9与元素1-8中的一个组合。
[0052] 在本文中呈现合并本文公开的本发明实施方案的一个或多个说明性实施方案。为 了清晰起见，本申请书中并非描述或示出物理实施方式的全部特征。应理解，在合并本发明 的实施方案的物理实施方案的研发中，必须做出许多特定于实施方式的决定，W实现研发 者的目标，诸如符合关于系统、关于商业、关于政府及其它约束，其随实施方式和时间而会 有所不同。虽然研发者的努力可能会耗费大量时间，但是此类努力对于本领域中具有本公 开的权益的普通技术人员而言是常规任务。
[0053] 因此，本发明非常适于获得所提及的目的和优点，W及其中所固有的那些目的和 优点。上文公开的特定实施方案仅仅是说明性的，因为对于受益于本发明教示的本领域技 术人员而言，显然本发明可W W不同但等效的方式被修改并实践。此外，除了所附权利要求 书中所描述的W外，对本文所示的构造或设计的细节没有任何限制。因此，显而易见的是， 上文公开的特定说明性实施方案可被更改、组合或修改，并且所有运样的变化都被认为在 本发明的范围和精神内。本文说明性公开的发明在没有文本未具体公开和/或本文公开的 任一可选元件的情况下也可适当地实践。虽然组合物和方法就"包含"、"含有"或"包括"各 种组分或步骤而被描述，但是组合物和方法也可W "基本上由"或"由"各种组分和步骤组 成。上文公开的所有数字和范围可W相差某个量。每当公开具有下限和上限的数值范围时， 落入该范围内的任何数字和任何所包含的范围被具体公开。特别是，本文中所公开的每一 个值的范围（其形式为"约a至约b"或等价地，"约a至b"或等价地，"约a-b")应被理解为阐述 包括在更宽的值范围内的每一个数字和范围。另外，除非专利权人另外明确地且清楚地定 义，否则权利要求中的术语具有其平常普通的含义。此外，权利要求中使用的不定冠词"一" 或"一个"在本文被定义为意指引入的一个或多于一个元件。
【主权项】
1. 一种钻头，其包括： 基质钻头体，其具有分散在粘合剂中的基质颗粒和沉淀金属间颗粒，所述基质颗粒中 的至少一些具有50微米或更大的直径，并且所述沉淀金属间颗粒中的至少一些具有1微米 至30微米的至少一个维度;和 多个切割元件，其耦接到所述基质钻头体的外部部分。2. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述基质颗粒的至少一些的直径是100微米至1000 微米。3. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述基质颗粒是第一基质颗粒，并且所述基质钻头 体进一步包括分散在所述粘合剂中的第二基质颗粒，其中所述第二基质颗粒中的至少一些 具有小于5微米的直径。4. 根据权利要求3所述的钻头，其中所述第二基质颗粒中的至少一些具有小于1微米的 直径。5. 根据权利要求3所述的钻头，其中所述第二基质颗粒小于所述第一基质颗粒和所述 第二基质颗粒的总重量的5%。6. 根据权利要求3所述的钻头，其中所述第二基质颗粒小于所述第一基质颗粒和所述 第二基质颗粒的总重量的1 %。7. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述沉淀金属间颗粒包括过渡金属。8. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述沉淀金属间颗粒包括锰、镍、铜、错、钛、铁、络、 锌或钒中的至少两者。9. 根据权利要求1所述的钻头，其中所述沉淀金属间颗粒包括下列项中的至少一者： CuM或Cu3M，其中Μ是从由锰、镍、铝、钛、铁、铬、锌和钒构成的组选择的过渡金属。10. -种方法，其包括： 使粘合剂材料液化以提供液化粘合剂； 使用所述液化粘合剂浸润放置在钻头模具中的基质颗粒，所述基质颗粒中的至少一些 具有50微米或更大的直径； 冷却使用所述粘合剂材料浸润的所述基质颗粒，以形成硬质复合材料；以及 在300°C至400°C下热处理所述硬质复合材料1小时至5小时，以产生具有分散在所述粘 合剂材料中的所述基质颗粒和所述沉淀金属间颗粒的沉淀硬化复合材料，其中所述沉淀金 属间颗粒中的至少一些具有1微米至30微米的至少一个维度。11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述沉淀金属间颗粒包括过渡金属。12. 根据权利要求10所述的方法，其中所述沉淀金属间颗粒包括锰、镍、铜、铝、钛、铁、 铬、锌或钒中的至少两者。13. 根据权利要求10所述的方法，其中所述沉淀金属间颗粒包括下列项中的至少一者： CuM或Cu3M，其中Μ是从由锰、镍、铝、钛、铁、铬、锌和钒构成的组选择的过渡金属。14. 根据权利要求10所述的方法，其中所述粘合剂材料包括从由铜、镍、钴、铁、铝、钼、 铬、锰、锡、锌、铅、硅、钨、硼、磷、金、银、钯、铟、其任何混合物、其任何合金和其任何组合构 成的组选择的至少一者。15. 根据权利要求10所述的方法，其中所述基质颗粒中的至少一些的直径是100微米至 1000微米。16. 根据权利要求10所述的方法，其中所述基质颗粒是第一基质颗粒，并且所述基质钻 头体进一步包括分散在所述粘合剂材料中的第二基质颗粒，其中所述第二基质颗粒中的至 少一些具有小于5微米的直径。17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述第二基质颗粒中的至少一些具有小于1微米 的直径。18. 根据权利要求16所述的方法，其中所述第二基质颗粒小于所述第一基质颗粒和所 述第二基质颗粒的总重量的5%。19. 根据权利要求16所述的方法，其中所述第二基质颗粒小于所述第一基质颗粒和所 述第二基质颗粒的总重量的1 %。20. -种钻探组件，其包括： 钻柱，其可从钻探平台延伸并进入井筒中； 栗，其流体连接到所述钻柱，并被配置来使钻探流体循环进入所述钻柱且通过所述井 筒;和 钻头，其附接到所述钻柱的端部，所述钻头具有基质钻头体和耦接到所述基质钻头体 的外部部分的多个切割元件，其中所述基质钻头体包括分散在粘合剂中的基质颗粒和沉淀 金属间颗粒，所述基质颗粒中的至少一些具有50微米或更大的直径，并且所述沉淀金属间 颗粒中的至少一些具有1微米至30微米的至少一个维度。
【文档编号】E21B10/43GK105829634SQ201480068501
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年2月11日
【发明人】D·B·沃格尔韦德, G·T·奥尔森
【申请人】哈利伯顿能源服务公司