DE10031833A1 - Diamantimprägnierter Bohrer - Google Patents

Diamantimprägnierter Bohrer

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Erdbohrer mit einem Bohrerkörper (26), in welchem eine Mehrzahl von Schneidestruktureinsätzen (10) montiert ist, wobei mindestens ein Teil der Schneidestrukturen diamantimprägnierte Einsätze aufweist, die einer gesamten thermischen Einwirkung von weniger als 25 Minuten bei über 816 C ausgesetzt waren. Die Diamanten können natürlich oder synthetisch sein. Der Bohrerkörper selbst kann diamantimprägniert sein, wobei in diesem Fall die Diamanten in den Einsätzen vorzugsweise mindestens 40% der gesamten Diamantmenge in dem Bohrer ausmachen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Bohrer, wie sie in der Öl- und Gasindustrie verwendet werden, und insbesondere bezieht sie sich auf Bohrer mit diamantimprägnierten Schneideoberflächen. Dabei bezieht sich die Erfindung insbesondere auf rotierende Bohrköpfe, bei welchen die in die Schneideoberfläche eingebetteten Diamantpartikel nicht dem nachteiligen Wärmeeinfluß ausgesetzt waren, der normalerweise mit der Herstellung solcher Bohrköpfe verbunden ist.
Ein Bohrer zum Bohren in der Erde ist typischerweise an dem unteren Ende eines Bohrgestänges montiert und wird gedreht, indem das Bohrgestänge an der Erdoberfläche oder mittels im Bohrloch befindlichen Motoren oder Turbinen oder durch beide Verfahren gedreht wird. Wenn das Bohrgestänge mit einem Gewicht beaufschlagt wird, tritt der sich drehende Bohrer in Eingriff mit der Erdformation und bildet ein Bohrloch entlang eines vorbestimmten Wegs zu einer Zielzone hin.
Unterschiedliche Bohrertypen arbeiten in Formationen mit unterschiedlicher Härte unterschiedlich effektiv. Beispielsweise werden für weiche bis mittelharte Formationen häufig Bohrer verwendet, die Einsätze enthalten, die ausgelegt sind, um die Formation zu scheren. Diese Einsätze haben oft polykristalline Diamantpresskörper (PDC) als ihre Schneideflächen.
Konuswalzenbohrer sind für das Bohren durch Formationsmaterialien mit mittlerer bis harter Härte effizient und wirksam. Der Mechanismus zum Bohren mit einem Konuswalzenbohrer besteht hauptsächlich in einem Quetsch- und Aushöhlvorgang, wobei die Einsätze der Drehkoni gegen das Formationsmaterial gedrückt werden. Dieser Vorgang verdichtet das Material über seine Kompressionsfestigkeit hinaus und erlaubt es dem Bohrer, durch die Formation zu schneiden.
Für noch härtere Materialien besteht der Bohrmechanismus statt aus einem Schervorgang aus einem Abrasionsvorgang. Für das Abrasionsbohren werden Bohrer mit festen abrasiven Elementen bevorzugt. Während es bekannt ist, dass Bohrer mit abrasiven polykristallinen Diamantschneideelementen in einigen Formationen effektiv sind, stellte es sich heraus, dass sie für harte, sehr abrasive Formationen, wie beispielsweise Sandstein, weniger effektiv sind. Für diese harten Formationen sind Schneidestrukturen effektiv, die teilchenförmigen Diamant, oder Diamantsand, aufweisen, der in eine Trägermatrix imprägniert ist. In der folgenden Diskussion werden Komponenten dieses Typs als "diamantimprägniert" bezeichnet.
Während des abrasiven Bohrens mit einer diamantimprägnierten Schneidestruktur scheuern oder schleifen die Diamantpartikel konzentrische Nuten, während die den Nuten benachbarte Gesteinsformation zerbrochen und entfernt wird. Wenn das Matrixmaterial um die Diamantkörner herum abgetragen ist, fallen die Diamanten an der Oberfläche schließlich heraus und andere Diamantpartikel werden freigelegt.
Bei der Herstellung eines diamantimprägnierten Bohrers wird der Diamant, welcher in stark unterschiedlichen Formen und Klassen erhältlich ist, an vorbestimmten Stellen in einer Bohrerform plaziert. Alternativ können zusammengesetzte Komponenten, oder Segmente, die Diamantpartikel in einem Matrixmaterial, wie beispielsweise Wolframkarbid/Kobalt (WC- Co), an vorbestimmten Stellen in der Form plaziert werden. Sobald die diamanthaltigen Komponenten in der Form angeordnet wurden, werden andere Komponenten des Bohrers in der Form angeordnet. Insbesondere wird der Stahlschaft des Bohrers in seiner ordnungsgemäßen Position in dem Formhohlraum zusammen mit jeglichen weiteren notwendigen Formgebungselementen abgestützt, beispielsweise denjenigen, welche verwendet werden, um Löcher zur Aufnahme von Fluiddüsen zu formen. Der verbleibende Hohlraum wird mit einer Charge Wolframkarbidpulver gefüllt. Schließlich wird ein Bindemittel, insbesondere ein Infiltrationsmittel, typischerweise eine Nickel-Messing- Legierung, oben auf der Pulvercharge plaziert. Die Form wird dann ausreichend erhitzt, um das Infiltrationsmittel zum Schmelzen zu bringen, und sie wird für eine hinreichende Zeitdauer bei einer erhöhten Temperatur gehalten, um es dem Infiltrationsmittel zu erlauben, in die Pulvermatrix oder die Matrix und die Segmente zu fließen und diese zu binden. Beispielsweise kann der Bohrerkörper für etwa 0,75 bis 2,5 Stunden, in Abhängigkeit von der Größe des Bohrerkörpers, während des Infiltrationsprozesses bei einer erhöhten Temperatur (mehr als 982°C (1800°F)) gehalten werden. Durch diesen Prozeß wird ein monolithischer Bohrerkörper gebildet, der die gewünschten Komponenten aufweist. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Lebensdauer sowohl von natürlichem als auch synthetischem Diamant durch die thermische Einwirkung in dem Ofen während des Infiltrationsprozesses verringert wird. Deshalb ist es wünschenswert, eine Technik zum Herstellen von Bohrern zu schaffen, welche eingebettete Diamanten aufweisen, die nicht der thermischen Einwirkung ausgesetzt waren, die normalerweise mit der Herstellung solcher Bohrer verbunden ist.
Ein weiterer Bohrertyp ist in US 4 823 892, US 4 889 017, US 4 991 670 und US 4 718 505 offenbart, wobei diamantimprägnierte Abrasionselemente hinter den Schneideelementen in einem Bohrerkörper mit einer herkömmlichen Wolframkarbid (WC)-Matrix angeordnet sind. Die Abrasionselemente sind nicht die primären Schneidestrukturen während des normalen Bohrergebrauchs. Deshalb ist es ferner wünschenswert, einen Bohrer zu schaffen, der Diamantpartikel in seinen primären oder vorderen Schneidestrukturen aufweist, wobei die Diamantpartikel keiner ungebührlichen thermischen Spannung oder thermischen Einwirkung ausgesetzt sein sollen.
Die vorliegende Erfindung löst die obigen Aufgaben mittels eines Bohrers mit Schneidestrukturen, die Diamantpartikel aufweisen, wobei ein Teil der Diamantpartikel weder einer ungebührlichen thermischen Spannung noch einer ungebührlichen thermischen Einwirkung ausgesetzt war. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung einen Bohrer, der diamantimprägnierte Einsätze als Schneidestrukturen auf mindestens einer Schneide des Bohrers aufweist. Die diamantimprägnierten Einsätze werden getrennt von dem Bohrerkörper hergestellt. Nach dem Herstellen werden die diamantimprägnierten Einsätze mittels Hartlöten oder auf anderer Weise an dem Bohrerkörper befesti. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist die gesamte thermische Einwirkung auf die Diamantpartikel während der Herstellung wesentlich geringer als die gesamte herstellungsbezogene thermische Einwirkung bei den bisher bekannten diamantimprägnierten Schneidestrukturen. Deshalb wird die Lebensdauer der Schneidestrukturen und dadurch die Lebensdauer des Bohrers selbst erhöht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei:
Fig. 1 eine Mehrzahl von möglichen Konfigurationen für einen erfindungsgemäßen diamantimprägnierten Einsatz zeigt;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Erdbohrers ist, der in erfindungsgemäßer Weise hergestellt wurde;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Erdbohrers ist, der in erfindungsgemäßer Weise hergestellt wurde; und
Fig. 4 eine grafische Darstellung ist, die einen Vergleich der Verschleißverhältnisse für erfindungsgemäß hergestellte Einsätze und herkömmliche diamantimprägnierte Bohrer zeigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden diamantimprägnierte Einsätze, welche die Schneidestruktur eines Bohrers bilden, separat von dem Bohrer hergestellt. Da die Einsätze kleiner als ein Bohrerkörper sind, können sie für eine wesentlich kürzere Zeitdauer warmgepresst oder gesintert werden, als dies für die Infiltration eines Bohrerkörpers erforderlich ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden diamantimprägnierte Einsätze 10 als einzelne Komponenten hergestellt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden Diamantpartikel 12 und pulverförmiges Matrixmaterial in einer Form angeordnet. Der Inhalt wird dann bei einer geeigneten Temperatur, vorzugsweise zwischen etwa 538°C und 1204°C (etwa 1000°F und 2200°F), stärker bevorzugt unterhalb 982°C (1800°F), warmgepresst oder gesintert, um einen Verbundeinsatz 20 zu bilden. Das Erhitzen des Materials kann mittels eines Ofens oder mittels elektrischer Induktionsheizung erfolgen, so dass das Erwärmen und Abkühlen rasch und gesteuert erfolgt, um eine Beschädigung der Diamanten zu verhindern.
Falls gewünscht, kann ein sehr langer Zylinder mittels dieses Prozesses geformt werden, dessen Außendurchmesser der endgültigen Form der Einsätze entspricht und der dann in Längsstücke zerschnitten wird, um diamantimprägnierte Einsätze 10 mit der gewünschten Länge zu erzeugen. Die Abmessungen und die Form der diamantimprägnierten Einsätze 10 sowie ihre Anordnung auf dem Bohrer kann in Abhängigkeit von der Art der zu bohrenden Formation variiert werden.
Die Diamantpartikel können entweder natürlicher Diamant oder synthetischer Diamant oder eine Kombination daraus sein. Die Matrix, in welche die Diamanten eingebettet sind, um die diamantimprägnierten Einsätze 10 zu bilden, muß bestimmten Anforderungen genügen. Die Matrix muß eine hinreichende Härte aufweisen, so dass die an der Schneidefläche freiliegenden Diamanten nicht unter den sehr hohen beim Bohren auftretenden Drücken in das Matrixmaterial geschoben werden. Ferner muß die Matrix eine hinreichende Abrasionsfestigkeit haben, so dass die Diamantpartikel nicht vorzeitig freigesetzt werden. Schließlich müssen die Aufheizzeit und die Abkühlzeit während des Sinterns oder Warmpressens sowie die maximale Temperatur des thermischen Zyklus hinreichend niedrig sein, so dass die eingebetteten Diamanten nicht während des Sinterns oder Warmpressens thermisch beschädigt werden.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, können die folgenden Materialien für die Matrix verwendet werden, in welche die Diamanten eingebettet sind: Wolframkarbid (WC), Wolframlegierungen, wie beispielsweise Wolfram/Kobalt-Legierungen (WC-Co) sowie Wolframkarbid oder Wolfram-Kobalt-Legierungen in Verbindung mit elementarem Wolfram (jeweils mit einer geeigneten Bindemittelphase, um das Verbinden der Partikel und der Diamanten zu fördern) und ähnliches.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 weist ein erfindungsgemäßer Bohrer 20 einen Schaft 24 und eine Krone 26 auf. Der Schaft 24 ist typischerweise aus Stahl gefertigt und weist einen mit einem Gewinde versehenen Stift 28 zur Befestigung an einem Bohrgestänge auf. Die Krone 26 weist eine Schneidefläche 22 und eine Außenfläche 30 auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Krone 26 durch Infiltration einer Masse aus mit synthetischem oder natürlichem Diamant imprägnierten Wolframkarbidpulver hergestellt, wie dies oben beschrieben ist. Die Krone 26 kann verschiedene Oberflächenmerkmale aufweisen, wie beispielsweise erhabene Rippen 27. Vorzugsweise werden während des Herstellungsprozesses Formgebungselemente verwendet, so dass die infiltrierte diamantimprägnierte Krone eine Mehrzahl von Löchern oder Vertiefungen 29 aufweist, die für die Aufnahme einer entsprechenden Mehrzahl von diamantimprägnierten Einsätzen 10 dimensioniert und geformt sind. Nach Herstellung der Krone 26 werden die Einsätze 10 in den Vertiefungen montiert und mittels jeglichem geeigneten Verfahren befestigt, wie beispielsweise Hartlöten, Kleben, einer mechanischen Verbindung wie beispielsweise Presspassung, oder ähnlichem. Wie in Fig. 2 gezeigt, können die Vertiefungen jeweils im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Krone stehen. Alternativ können die Löcher 29 bezüglich der Oberfläche der Krone geneigt sein, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Vertiefungen so geneigt, dass die Einsätze 10 im wesentlichen in der Drehrichtung des Bohrers orientiert sind, um das Schneiden zu verbessern.
Als ein Ergebnis der erfindungsgemäßen Herstellungstechnik wird jeder diamantimprägnierte Einsatz insgesamt einer thermischen Einwirkung ausgesetzt, die im Vergleich zu bekannten Herstellungstechniken für infiltrierte diamantimprägnierte Bohrer wesentlich verringert ist. Beispielsweise haben gemäß der vorliegenden Erfindung eingebettete Diamanten eine thermische Gesamteinwirkungsdauer von weniger als 40 Minuten, und typischerweise von weniger als 20 Minuten, bei einer Temperatur von über 816°C (1500°F). Diese begrenzte thermische Einwirkung resultiert aus der Warmpressdauer und dem Hartlötprozess. Dies schneidet im Vergleich zu der gesamten thermischen Einwirkungsdauer von mindestens 45 Minuten und typischerweise von etwa 60 bis 120 Minuten, bei Temperaturen oberhalb von 816°C (1500°F), die bei herkömmlicher Herstellung von Ofeninfiltrierten diamantimprägnierten Bohrern auftreten, sehr vorteilhaft ab. Falls die diamantimprägnierten Einsätze mittels Kleben oder mittels mechanischer Verbindung, wie beispielsweise Presspassung, an dem Bohrerkörper befestigt werden, ist die thermische Gesamteinwirkung auf die Diamanten noch geringer.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 zeigt eine Auftragung der Verschleißfestigkeit, wie sie jeweils für verschiedene Einsatztypen gemessen wurde, die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Einsätze. Das Verschleißverhältnis ist definiert als das Verhältnis des entfernten Gesteinsvolumens zu dem während einer vorgegebenen Schneidedauer abgetragenen Einsatzvolumen. Somit ist ein höheres Verschleißverhältnis wünschenswerter als ein niedrigeres Verschleißverhältnis. Spalte 1 zeigt das Verschleißverhältnis für natürlichen Diamant, der auf herkömmliche Weise in eine Matrix imprägniert wurde, d. h. er wurde vor der Ofeninfiltration des Bohrers in der Form plaziert und einer herkömmlichen thermischen Behandlung unterzogen. Spalte 2 zeigt das Verschleißverhältnis für synthetischen Diamant, der ebenfalls auf herkömmliche Weise in eine Matrix imprägniert wurde. Die Spalten 3 und 4 zeigen die Verschleißverhältnisse für natürlichen Diamant bzw. synthetischen Diamant, die in Einsätze imprägniert wurden und in einen Bohrerkörper hartgelötet wurden und dabei einer Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wurden. Es ist klar ersichtlich, dass die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Schneidestrukturen Verschleißverhältnisse aufweisen, die mindestens zweimal und oft dreimal größer als diejenigen herkömmlicher diamantimprägnierter Schneidestrukturen sind.
Bei der vorliegenden Erfindung werden mindestens etwa 15%, stärker bevorzugt etwa 30% und noch stärker bevorzugt etwa 40% des Diamantenvolumens in der gesamten Schneidestruktur von den Einsätzen gebildet, wobei der Rest der Diamanten in dem Bohrerkörper vorliegt. Da jedoch die Diamanten in den Einsätzen das zwei- bis dreifache der Gesteinsschneidelebensdauer der Diamanten in dem Bohrerkörper aufweisen, liefern die Einsätze bei einer bevorzugten Ausführungsform etwa 57% bis etwa 67% der verfügbaren Verschleißlebensdauer der Schneidestruktur. Es versteht sich ferner, dass die Diamantkonzentration in den Einsätzen sich von der Diamantkonzentration in dem Schneidekörper unterscheiden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Diamantkonzentrationen in den Einsätzen und dem Bohrerkörper im Bereich von 50 bis 100 (100 = 4,4 Karat/cm3).
Es versteht sich, dass die üblicherweise für die Konstruktion von Bohrerkörpern verwendeten Materialien auch in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Folglich kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Bohrerkörper selbst diamantimprägniert sein. Bei einer alternativen Ausführungsform wird der Bohrerkörper von einer infiltrierten Wolframkarbidmatrix gebildet, welche keine Diamanten umfaßt.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Bohrerkörper gemäß bekannten Techniken aus Stahl gefertigt sein. Auch hier umfaßt der endgültige Bohrerkörper eine Mehrzahl von Löchern mit einer gewünschten Orientierung, die dimensioniert sind, um diamantimprägnierte Einsätze 10 aufzunehmen und zu halten. Die Einsätze 10 werden an dem Stahlkörper mittels Hartlöten, mechanischem Verbinden, Kleben oder ähnlichem befestigt. Der Bohrer gemäß dieser Ausführungsform kann optional mit einer Hartmetall-Lage versehen sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfassen einer oder mehrere der diamantimprägnierten Einsätze eingebetteten thermisch stabilen polykristallinen Diamant (auch als TSP bekannt), um das Scheren der Formation zu verbessern. Der TSP kann jede gewünschte Form einnehmen und wird vorzugsweise während des Herstellungsprozesses des Einsatzes in den Einsatz geformt. Auf ähnliche Weise können zusätzliche Primär- und/oder Sekundärschneidestrukturen, die nicht diamantimprägniert sind, falls gewünscht, auf dem Bohrer vorgesehen werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die einfache Herstellung von Bohrern mit Einsätzen, bei welchen die Größe, Form und/oder Diamantkonzentration in der Schneidestruktur auf gewünschte Weise gesteuert wird. Ferner können Einsätze mit unterschiedlicher Länge erzeugt werden oder in dem Bohrerkörper mit unterschiedlichen Höhen oder unter unterschiedlichen Winkeln montiert werden, um einen Bohrer zu erzeugen, der eine Schneidestruktur mit unterschiedlichen Höhen aufweist. Dies kann für Vorteile bei der Bohreffizienz sorgen. Beispielsweise ist ein Bohrer mit verlängerten diamantimprägnierten Einsätzen als Schneidestruktur in der Lage, durch eine in dem Bohrloch befindliche Schwimmeinrichtung hindurchzuschneiden, was mittels eines diamantimprägnierten Standardbohrers nicht möglich wäre, wodurch das Erfordernis eliminiert wird, den Bohrer aus dem Loch zu ziehen, um den Bohrer auszuwechseln. Zusätzlich ist ein Bohrer mit solchen verlängerten diamantimprägnierten Einsätzen in der Lage, Bereiche in weicheren Formationen zu bohren, welche man mit herkömmlichen diamantimprägnierten Bohrern nicht ohne weiteres bohren könnte. Dies wird durch die Scherwirkung der Einsätze ermöglicht, die über die Oberfläche des Bohrerkörpers hinaus stehen.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft und nicht als begrenzend zu verstehen.

Claims (36)

1. Diamantimprägnierter Erdbohrer mit:
einem Bohrkörper (26), wobei mindestens ein Teil des Körpers diamantimprägniert ist und ein erstes Diamantvolumen enthält; und
einer Mehrzahl von Einsätzen (10), welche an dem Bohrkörper befestigt sind, wobei mindestens einer der Einsätze diamantimprägniert ist und ein zweites Diamantvolumen enthält.
2. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Diamantvolumen vor der Verwendung des Bohrers einer gesamten thermischen Einwirkung von mehr als 40 Minuten bei über 816°C (1500°F) ausgesetzt war.
3. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Diamantvolumen vor der Verwendung des Bohrers einer gesamten thermischen Einwirkung von weniger als 40 Minuten bei über 816°C (1500°F) ausgesetzt war.
4. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Diamantvolumen vor der Verwendung des Bohrers einer gesamten thermischen Einwirkung von weniger als 20 Minuten bei über 816°C (1500°F) ausgesetzt war.
5. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Diamantvolumen vor der Verwendung des Bohrers einer gesamten thermischen Einwirkung von weniger als 30 Minuten bei über 538°C (1000°F) ausgesetzt war.
6. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Diamantvolumen mindestens so groß wie das erste Diamantvolumen ist.
7. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Diamantvolumen mindestens 15% des gesamten Diamantvolumens in dem Bohrer ausmacht.
8. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der diamantimprägnierten Einsätze (10) thermisch stabiles polykristallines Diamantmaterial umfaßt.
9. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerkörper (26) eine infiltrierte diamantimprägnierte Wolframkarbidmatrix aufweist.
10. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer oder jeder diamantimprägnierte Einsatz (10) mittels Hartlöten an dem Bohrerkörper (26) befestigt ist.
11. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer oder jeder diamantimprägnierte Einsatz (10) mittels Kleben an dem Bohrerkörper (26) befestigt ist.
12. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer oder jeder diamantimprägnierte Einsatz (10) an dem Bohrerkörper (26) mechanisch befestigt ist.
13. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit mindestens einem zusätzlichen Schneideelement versehen ist, welches nicht diamantimprägniert ist.
14. Bohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein sekundäres Schneideelement aufweist.
15. Verfahren zum Bilden eines Bohrers mit einer diamantimprägnierten Schneidestruktur, wobei im Zuge des Verfahrens:
  • a) eine Mehrzahl von diamantimprägnierten Einsätzen (10) gebildet wird, die Diamantpartikel in einer ersten Matrix enthalten;
  • b) ein diamantimprägnierter Bohrerkörper (26) gebildet wird und in dem gebildeten Bohrerkörper eine Mehrzahl von Vertiefungen (29) gebildet wird, die dimensioniert sind, um die Einsätze (10) aufzunehmen; und
  • c) die Einsätze (10) in dem Bohrerkörper (26) montiert und an diesem befestigt werden.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (a) bis (c) ausgeführt werden, ohne dass die Diamantpartikel in jedem Einsatz (10) einer Wärmeeinwirkung von mehr als 40 Minuten bei über 816°C (1500°F) ausgesetzt werden.
17. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (a) bis (c) ausgeführt werden, ohne dass die Diamantpartikel in jedem Einsatz (10) einer Wärmebehandlung von mehr als 20 Minuten bei über 816°C (1500°F) ausgesetzt werden.
18. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (a) bis (c) ausgeführt werden, ohne dass die Diamantpartikel in jedem Einsatz (10) einer Wärmeeinwirkung von mehr als 30 Minuten bei über 538°C (1000°F) ausgesetzt werden.
19. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (a) Partikel eines thermisch stabilen polykristallinen Materials in mindestens einem diamantimprägnierten Einsatz (10) aufgenommen werden.
20. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (b) der Bohrerkörper (26) als infiltierte Wolframkarbidmatrix gebildet wird.
21. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantpartikel in den Einsätzen (10) mindestens 40% der gesamten Diamantmenge in dem Bohrer (20) ausmachen.
22. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (c) jeder diamantimprägnierte Einsatz (10) mittels Hartlöten an dem Bohrerkörper (26) befestigt wird.
23. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (c) jeder diamantimprägnierte Einsatz (10) mittels Kleben an dem Bohrerkörper (26) befestigt wird.
24. Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (c) jeder diamantimprägnierte Einsatz (10) mechanisch an dem Bohrerkörper (26) befestigt wird.
25. Erdbohrer mit:
einem Bohrerkörper (26) mit infiltriertem Wolframkarbid, das einer gesamten thermischen Einwirkung von mehr als 25 Minuten bei über 816°C (1500°F) ausgesetzt wurde; und
einer Mehrzahl von an dem Bohrerkörper (26) befestigten Primärschneidestrukturen, wobei mindestens eine der Primärschneidestrukturen einen diamantimprägnierten Einsatz (10) aufweist, der einer gesamten thermischen Einwirkung von weniger als 40 Minuten bei über 816°C (1500°F) ausgesetzt war und mittels Hartlöten an dem Bohrerkörper befestigt ist.
26. Bohrer gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrerkörper (26) eine infiltrierte diamantimprägnierte Wolframkarbidmatrix aufweist.
27. Erdbohrer mit:
einem Bohrerkörper (26) mit einem Schaftende (28) und einer Mehrzahl von integrierten Schneiden (27), die gegenüberliegend zu dem Schaftende ausgebildet sind;
mindestens einer Primärschneidestruktur, die an mindestens einer Schneide (27) befestigt ist und einen diamantimprägnierten Einsatz (10) aufweist, der einer gesamten thermischen Einwirkung von weniger als 40 Minuten bei über 816°C (1500°C) ausgesetzt war.
28. Bohrer gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der diamantimprägnierten Einsätze (10) ein thermisch stabiles polykristallines Diamantmaterial aufweist.
29. Bohrer gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der diamantimprägnierten Einsätze (10) ein Gemisch aus natürlichem und synthetischem Diamant aufweist.
30. Bohrer gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der diamantimprägnierten Einsätze (10) sich nach außen über die Oberfläche des Bohrerkörpers (26) hinaus erstreckt.
31. Bohrer gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der diamantimprägnierten Einsätze (10) nicht senkrecht zu der Außenfläche des Bohrerkörpers (26) an der Stelle steht, wo der Einsatz montiert ist.
32. Bohrer gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die diamantimprägnierten Einsätze (10), die sich über die Oberfläche des Bohrerkörpers (26) hinaus erstrecken, unterschiedliche Längen haben.
33. Bohrer gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sekundärschneidefläche vorgesehen ist, die auf der Schneide (27) montiert ist.
34. Diamantimprägnierter Erdbohrer mit:
einem Bohrerkörper (26) mit integrierten Schneiden (27), die ein erstes Diamantvolumen umfassen;
einer Mehrzahl von Einsätzen (10), die an dem Bohrerkörper (26) montiert sind, wobei mindestens einer der Einsätze ein diamantimprägnierter Einsatz ist, der ein zweites Diamantvolumen aufweist.
35. Bohrer gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (27) diamantimprägniert ist.
36. Bohrer gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Primärschneidestruktur vorgesehen ist, welche einen diamantimprägnierten Einsatz (10) aufweist, der einer gesamten thermischen Einwirkung von weniger als 40 Minuten bei über 816°C (1500°F) ausgesetzt war.
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