[发明专利]形成和修复钻地工具的方法

说明书

本文公开了一种使用存储在由操作性地连接至多轴定位系统、直接金属沉积设备和材料移除设备的处理器可访问的存储器中的钻地工具的至少一个部件的至少一个几何特征的电子表示来形成钻地工具的至少一部分的方法。所述处理器至少部分基于所述钻地工具的所述至少一个部件的所述至少一个几何特征的所述电子表示而生成用于所述直接金属沉积设备的沉积路径。根据所述生成的沉积路径来操作所述直接金属沉积工具，以在耦接至所述多轴定位系统的钻地工具部件上沉积金属材料，从而至少部分形成所述钻地工具的所述至少一个几何特征。方法还包括修复钻地工具的方法。

优先权声明

本申请要求于2015年8月3日提交的美国专利申请序列号14/816,758的提交日利益，并且还要求于2016年8月3日提交的属于美国专利申请序列号14/816,758的部分继续申请的美国专利申请序列号15/227,261的提交日利益，上述美国专利申请的公开内容以引用的方式整体并入本文中。

技术领域

本公开的实施方案涉及形成和修复钻地工具的方法，所述方法包括增材制造过程和减材制造过程。

发明背景

钻地工具被用于在地下地层中形成钻孔(例如，井筒)。所述钻地工具包括例如钻头、铰刀、铣刀等。例如，固定式切割器钻地旋转钻头(通常称作“切削型”钻头)一般包括紧固至钻头的钻头体的面的多个切割元件。所述切割器当用于切割地层材料时固定在适当位置处。常见的固定式切割器钻地旋转钻头包括钻头体，所述钻头体具有大体上径向突出和纵向延伸的刀片。在钻井操作期间，钻头定位于井孔的底部并且旋转。

诸如切削型钻头等钻地工具主体可以具有复杂的内部和外部几何形状，包括例如内部流体通道和具有用于切割元件的凹穴的外部刀片。钻地工具主体可以由诸如钢、不锈钢等金属合金或其它合金形成。可以例如通过将金属坯料机械加工(例如，铣削、车削)成所需的几何形状来形成所述钻头。为了增加磨蚀性井下环境中的金属合金钻头体的寿命，可以将耐磨材料应用于钻头体的高磨损区域，诸如刀片表面、保径表面、排屑槽(即，刀片之间的流体流道)和邻近切割器凹穴的区域。耐磨材料的实例可以包括多相材料，例如散布在金属合金基质内的硬质材料颗粒，或者可以包括诸如钴铬合金等大致上同质的金属合金。可以通过例如以下方式来应用所述耐磨材料：在需要耐磨材料的工具主体区域附近用火炬或其它热源熔融包括耐磨材料的杆材。

公开内容

在一个实施方案中，形成钻地工具的至少一部分的方法包括：将钻地工具的至少一个部件的至少一个几何特征的电子表示输入到包括存储器和处理器的计算机系统中，所述计算机系统操作性地连接至多轴定位系统、直接金属沉积工具和材料移除工具。处理器生成用于直接金属沉积工具的第一工具路径。所述第一工具路径至少部分基于钻地工具的至少一个部件的至少一个几何特征的电子表示。沿第一工具路径来操作直接金属沉积工具，以将金属沉积在耦接至多轴定位系统的钻地工具部件上，以至少部分形成钻地工具的至少一个几何特征。处理器生成用于材料移除工具的第二工具路径，所述第二工具路径至少部分基于钻地工具的至少一个几何特征的电子表示。沿第二工具路径来操作所述材料移除工具，以从钻地工具的至少一个部件的至少一个几何特征移除所沉积的金属的至少一部分。