7组合要素8-11中的至少一 个;要素12-17中的至少两个组合要素8-11中的至少一个;要素12组合要素1-6中的至少一 个;要素13组合要素1-6中的至少一个;要素14组合要素1-6中的至少一个;要素15组合要素 1-6中的至少一个;要素16组合要素1-6中的至少一个;要素17组合要素1-6中的至少一个； 要素12-17中的至少两个组合要素1-6中的至少一个;且要素12-19中的至少两个组合。
[0071 ]本文所述额外实施方案包括一种钻探组合件，其包括:钻柱，其可从钻探平台延伸 且延伸到井筒中；基体钻头，其附接到所述钻柱的端部;和累，其流体连接到所述钻柱且被 构造成使钻探流体循环到所述基体钻头且通过所述井筒，其中所述基体钻头可W根据要素 A或B，任选包括要素1-19中的至少一个。
[0072] 并入本文公开的发明实施方案的一个或多个说明性实施方案在本文中呈现。本申 请出于清晰的原因并未描述和示出实体实施方式的所有特征。应理解，必须进行并入本发 明的实施方案、众多实施方式专用决策的实体实施方案W实现随实施方式且不时改变的开 发者的目标，诸如兼容系统相关、生意相关、政府相关约束和其它约束。虽然开发者的努力 可能是耗时的，但是运种努力仍将是所属领域且得益于本公开的技术人员的常规任务。
[0073] 因此，本发明充分适用于实现所提及的目标和优点W及其中固有的目标和优点。 上文公开的特定实施方案只是说明性的，因为本发明可W按所属领域技术人员在获益于本 文中的教导之后明白的不同但是等效方式来修改和实践。此外，除了上文权利要求书中所 述之外，无意限制本文所示的构造或设计的细节。因此应明白，上文公开的特定说明性实施 方案可W被更改、组合或修改且所有运些变动均被认为在本发明的范围内。本发明示意地 公开的发明可W在缺少本文中没有具体公开的任何元件和/或本文中公开的任何选用元件 的情况下如W适当地实践。虽然已就"包括"、"包含""含有"各个组件或步骤描述了组成和 方法，但是所述组成和方法也可"基本上由各个组件和步骤组成"或"由各个组件和步骤组 成"。上文公开的所有数字和范围可W改变一定量。无论何时公开具有下限和上限的数字范 围，均具体公开属于所述范围内的任何数字和任何所含范围。特定而言，本文中公开的（"从 日到6"、"从大约a到大约b"或等效地"从近似a到b"或等效地"从近似a-b"的形式的）值的每 个范围应被视为说明涵盖在更广泛的值范围内的每个数字和范围。此外，除非专利权人另 外明确且清晰地限定，权利要求书中的术语具有其朴实、普通的含义。此外，如权利要求书 中使用的不定冠词"一"在本文中被定义来意指其引入的一个或多个元件而非一个元件。如 果此说明书和可W通过引用并入本文中的一个或多个专利或其它文档中的单词或术语的 使用之间存在任何冲突，那么应采用符合此说明书的定义。
【主权项】
1. 一种井筒工具，所述井筒工具至少部分由包括粘合剂、基体颗粒和增强纤维的纤维 增强硬复合材料部分形成，其中所述增强纤维具有范围从等于临界纵横比(A。)至15倍于Ac 的纵横比，其中Ac = 〇f/(2Tc)，〇f是所述增强纤维的极限拉伸强度，且Tc是所述增强纤维与所 述粘合剂之间的界面剪切粘结强度或所述粘合剂的屈服应力，取所述界面剪切粘结强度和 所述屈服应力中较低的一者。2. 根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述井筒工具是钻头，所述钻头包括： 基体钻头体，其包括所述纤维增强硬复合材料部分;和 多个切削元件，其联接到所述基体钻头体的外部。3. 根据权利要求2所述的井筒工具，其中所述基体钻头体还包括具有所述粘合剂和所 述基体颗粒但是不具有增强纤维的另一硬复合材料部分。4. 根据权利要求3所述的井筒工具，所述井筒工具还包括： 流体腔，其限定在所述基体钻头体内； 至少一个流体流动通道，其从所述流体腔延伸到所述基体钻头体的所述外部;和 至少一个喷嘴开口，其限定在邻近所述基体钻头体的所述外部的所述至少一个流体流 动通道的端部，其中所述纤维增强硬复合材料部分被定位成邻近所述至少一个喷嘴开口。5. 根据权利要求4所述的井筒工具，所述井筒工具还包括： 多个刀具刀片，其形成于所述基体钻头体的所述外部上;和 多个凹口，其形成于所述多个刀具刀片中，其中所述纤维增强硬复合材料部分被定位 成邻近所述至少一个喷嘴开口和所述多个凹口。6. 根据权利要求3所述的井筒工具，其中所述纤维增强硬复合材料部分位于所述基体 钻头体的顶点处。7. 根据权利要求2所述的井筒工具，其中基本上所述整个基体钻头体由所述纤维增强 硬复合材料部分组成。8. 根据权利要求2所述的井筒工具，其中所述增强纤维的浓度在整个所述纤维增强硬 复合材料部分中是均匀的;且所述井筒工具还包括： 流体腔，其限定在所述基体钻头体内； 至少一个流体流动通道，其从所述流体腔延伸到所述基体钻头体的所述外部;和 至少一个喷嘴开口，其限定在邻近所述基体钻头体的所述外部的所述至少一个流体流 动通道的端部，其中所述增强纤维的所述浓度在邻近所述至少一个喷嘴开口处最大。9. 根据权利要求8所述的井筒工具，所述井筒工具还包括： 多个刀具刀片，其形成于所述基体钻头体的所述外部上； 多个凹口，其形成于所述多个刀具刀片中，其中所述增强纤维的所述浓度在邻近所述 至少一个喷嘴开口和所述多个凹口处最大。10. 根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述增强纤维的浓度在整个所述纤维增强硬 复合材料部分中是均匀的。11. 根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述增强纤维中的至少一些具有2到1000的 纵横比。12. 根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述增强纤维中的至少一些具有1微米到300 微米的直径。13. 根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述增强纤维中的至少一些具有包括选自由 以下项组成的组中的至少一种的组合物:钨、钼、铌、钽、铼、钛、铬、钢、不锈钢、奥氏体钢、铁 素体钢、马氏体钢、沉淀硬化钢、双相不锈钢、铁合金、镍合金、铬合金、碳、耐火陶瓷、碳化 娃、二氧化娃、氧化铝、二氧化钛、莫来石、氧化错、氮化硼、碳化钛、氮化钛及其任意组合。14. 根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述增强纤维以述基体颗粒的1重量％至30 重量％存在于所述基体钻头体中。15. 根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述基体颗粒中的至少一些具有1微米到 1000微米的直径。16. 根据权利要求1所述的井筒工具，其中所述井筒工具是以下项中的一个:扩眼钻头、 取芯钻头、旋转式锥形钻头、扶正器、垫或封隔器。17. -种钻头，所述钻头包括： 基体钻头体;和 多个切削元件，其联接到所述基体钻头体的外部。 其中所述基体钻头体的至少一部分包括纤维增强硬复合材料部分，所述纤维增强硬复 合材料部分包括粘合剂、基体颗粒和增强纤维，其中所述增强纤维具有范围从等于临界纵 横比(A。)至15倍于A。的纵横比，其中1 = (^/(2Τ。），^是所述增强纤维的极限拉伸强度，且Tc 是所述增强纤维与所述粘合剂之间的界面剪切粘结强度或所述粘合剂的屈服应力，取所述 界面剪切粘结强度和所述屈服应力中较低的一者 其中所述增强纤维中的至少一些具有1微米到300微米的直径，且 其中所述基体颗粒中的至少一些具有1微米到1000微米的直径。18. 根据权利要求17所述的钻头，其中所述基体钻头体还包括具有所述粘合剂和所述 基体颗粒但是不具有增强纤维的另一硬复合材料部分。19. 根据权利要求18所述的钻头，其还包括： 流体腔，其限定在所述基体钻头体内； 至少一个流体流动通道，其从所述流体腔延伸到所述基体钻头体的所述外部； 至少一个喷嘴开口，其由邻近所述基体钻头体的所述外部的所述至少一个流体流动通 道的端部限定;且 其中所述纤维增强硬复合材料部分被定位成邻近所述至少一个喷嘴开口。20. 根据权利要求19所述的钻头，所述钻头还包括： 多个刀具刀片，其形成于所述基体钻头体的所述外部上;和 多个凹口，其形成于所述多个刀具刀片中，其中所述纤维增强硬复合材料部分被定位 成邻近所述至少一个喷嘴开口和所述多个凹口。21. -种钻探组合件，其包括： 钻柱，其可从钻探平台延伸且延伸到井筒中； 钻头，其附接到所述钻柱的端部;和 栗，其流体连接到所述钻柱且被构造成使钻探流体循环到所述钻头且通过所述井筒， 其中所述钻头包括： 基体钻头体;和 多个切削元件，其联接到所述基体钻头体的外部。 其中所述基体钻头体包括纤维增强硬复合材料部分，所述纤维增强硬复合材料部分包 括粘合剂、基体颗粒和增强纤维，其中所述增强纤维具有范围从等于临界纵横比(A。)至15 倍于Ac的纵横比，其中A c = 〇f/(2Tc)，〇f是所述增强纤维的极限拉伸强度，且Tc是所述增强纤 维与所述粘合剂之间的界面剪切粘结强度或所述粘合剂的屈服应力，取所述界面剪切粘结 强度和所述屈服应力中较低的一者。
【专利摘要】一种可至少部分由包括粘合剂、基体颗粒和增强纤维的纤维增强硬复合材料部分形成的井筒工具，粘合剂其中所述增强纤维具有范围从等于临界纵横比(Ac)至15倍于Ac的纵横比，其中Ac＝σf/(2τc)，σf是所述增强纤维的极限拉伸强度，且τc是所述增强纤维与所述粘合剂之间的界面剪切粘结强度或所述粘合剂的屈服应力，取所述界面剪切粘结强度和所述屈服应力中较低的一者。
【IPC分类】E21B10/46, E21B10/50
【公开号】CN105705724
【申请号】
【发明人】G·T·奥尔森
【申请人】哈里伯顿能源服务公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2013年12月13日