RU2574925C2

RU2574925C2 - Assembly of shrouded casting mould, casting assembly of borehole tool, method of manufacturing of borehole tool casting, method of manufacturing of cast assembly of borehole tool

Info

Publication number: RU2574925C2
Application number: RU2010150784/02A
Authority: RU
Inventors: Майкл Р. РИЗ; Жиль ГАЛЛЕГО; Скот БЮТО; Алан К. ХЭРРЕЛ; Стивен В. ДРЮС
Original assignee: Варель Ероп С.А.С.
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: shrouded cast mould contains casting assembly, casting funnel, cup with binding agent, billet, central moulding channel, injector, cast material and shrouded assembly.

EFFECT: repair of casting mould and possibility of binding agent re-use.

37 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение, в основном, относится к скважинным снарядам и способам изготовления подобных изделий. А именно, настоящее изобретение относится к узлу бандажированной литейной формы, к литьевому узлу скважинного снаряда, к способу изготовления отливки скважинного снаряда, к способу изготовления литьевого узла скважинного снаряда. Изобретение относится также к инфильтрационным матричным буровым изделиям, включая, но не ограничиваясь, буровые долота (“PDC”) вооруженные поликристаллическими алмазами, буровые долота, вооруженные натуральными алмазами, термостойкие поликристаллические буровые долота (“TSP”), бицентричные долота, керновые долота, скважинные расширители с матричным корпусом и стабилизаторами, а также к способам изготовления подобных изделий.The invention mainly relates to downhole tools and methods for manufacturing such products. Namely, the present invention relates to a bandaged casting unit, to a casting unit for a downhole tool, to a method for manufacturing a casting of a downhole tool, to a method for manufacturing an injection unit for a downhole tool. The invention also relates to infiltration matrix drilling products, including, but not limited to, drill bits (“PDC”) armed with polycrystalline diamonds, drill bits armed with natural diamonds, heat-resistant polycrystalline drill bits (“TSP”), bicentric bits, core bits, boreholes expanders with a matrix housing and stabilizers, as well as to methods of manufacturing such products.

Уровень техникиState of the art

Широкопроходные матричные буровые долота из карбида вольфрама для нефтяных месторождений производятся и используются при бурении, по меньшей мере, с начала 1940-х годов. На фиг.1 показан вид в разрезе литьевого узла 100 скважинного снаряда из предшествующего уровня техники. Литьевой узел 100 скважинного снаряда состоит из толстостенной литейной формы 110, центрального литника 120, одного или нескольких закладных наконечников 122, болванки 124, литниковой воронки 140 и чаши 150 со связующим веществом. Литьевой узел 100 скважинного снаряда используется для изготовления отливки (не показана) скважинного снаряда.Wide-pass matrix tungsten carbide drill bits for oil fields have been produced and used in drilling since at least the early 1940s. Figure 1 shows a sectional view of the injection unit 100 of the downhole tool from the prior art. The injection unit 100 of the downhole tool consists of a thick-walled mold 110, a central gate 120, one or more embedded tips 122, a blank 124, a gate funnel 140, and a bowl 150 with a binder. The injection unit 100 of the downhole tool is used to make a casting (not shown) of the downhole tool.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

По типовому способу литья, показанному на фиг.1, толстостенная литейная форма 110 изготавливается с механически точно обработанной внутренней поверхностью 112 и образует полость 114 литейной формы, расположенную внутри толстостенной литейной формы 110. Толстостенная литейная форма 110 изготавливается из песка, твердого углеграфита или керамики. Механически точно обработанная внутренняя поверхность 112 имеет негативную форму того, что будет являться поверхностными признаками готовой поверхности долота. Механически точно обработанная внутренняя поверхность 112 фрезеруется и проходит финишную обработку, приобретая соответствующие очертания конечного долота. Вдоль режущих кромок долота, а также необязательно вдоль калибровочной области долота могут быть установлены резаки (не показаны) различного типа, известные специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. Подобные резаки могут быть установлены в процессе изготовления долота или после того как долото будет изготовлено при помощи твердой пайки или иных способов, известных специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники.According to the typical casting method shown in FIG. 1, a thick-walled casting mold 110 is made with a machined inner surface 112 and forms a cavity 114 of the casting mold located inside the thick-walled casting mold 110. The thick-walled casting mold 110 is made of sand, hard carbon graphite or ceramic. The mechanically finely machined inner surface 112 has a negative shape of what will be surface features of the finished surface of the bit. A mechanically finely machined inner surface 112 is milled and finishes, acquiring the corresponding outline of the final bit. Along the cutting edges of the bit, and optionally along the calibration area of the bit, various types of cutters (not shown) are known that are known to those skilled in the art. Such cutters can be installed during the manufacturing process of the bit or after the bit is manufactured using brazing or other methods known to those skilled in the art.

После изготовления толстостенной литейной формы 110 закладные детали помещаются, по меньшей мере, частично внутрь полости 114 толстостенной литейной формы 110. Закладные детали обычно изготавливаются из глины, песка, графита или керамики. Подобные закладные детали состоят из центрального литника 120 и, по меньшей мере, одного закладного наконечника 122. Центральный литник 120 расположен, по существу, в центре толстостенной литейной формы 110 и подвешен на необходимом расстоянии от нижней части внутренней поверхности 112 толстостенной литейной формы 110. Закладные наконечники 122 расположены внутри толстостенной литейной формы 110 и проходят от центрального литника 120 к нижней части внутренней поверхности 112 толстостенной литейной формы 110. Впоследствии центральный литник 120 и закладные наконечники 122 вынимаются из полученной отливки бурового долота таким образом, чтобы во время использования долота буровой раствор мог проходить через центр готового долота.After the thick-walled casting mold 110 is made, embedded parts are placed at least partially inside the cavity 114 of the thick-walled foundry mold 110. The embedded parts are usually made of clay, sand, graphite or ceramic. Such embedded parts consist of a central gate 120 and at least one embedded tip 122. The central gate 120 is located essentially in the center of the thick-walled casting mold 110 and suspended at the required distance from the lower part of the inner surface 112 of the thick-walled foundry mold 110. Mortgages the tips 122 are located inside the thick-walled mold 110 and extend from the central gate 120 to the lower part of the inner surface 112 of the thick-walled mold 110. Subsequently, the central gate 120 and mortgage The tips 122 are removed from the resulting cast of the drill bit so that during use of the bit the drilling fluid can pass through the center of the finished bit.

Болванка 124 является цилиндрической стальной литой оправкой, которая подвешивается в центре, по меньшей мере, частично внутри толстостенной литейной формы 110, а также вокруг центрального литника 120. Болванка 124 заглублена на определенное расстояние к низу толстостенной литейной формы 110. В соответствии с предшествующим уровнем техники расстояние между внешней поверхностью болванки 124 и внутренней поверхностью 112 толстостенной литейной формы 110 обычно составляет 12 миллиметров (мм) или более, таким образом, чтобы уменьшить потенциальную вероятность растрескивания толстостенной литейной формы 110 во время процесса литья.The blank 124 is a cylindrical cast steel mandrel that hangs in the center, at least partially, inside the thick-walled casting mold 110, as well as around the central gate 120. The blank 124 is recessed a certain distance to the bottom of the thick-walled casting mold 110. In accordance with the prior art the distance between the outer surface of the blank 124 and the inner surface 112 of the thick-walled mold 110 is usually 12 millimeters (mm) or more, so as to reduce the potential Thickness of cracking of the thick-walled mold 110 during the casting process.

После установки закладных деталей 120, 122 и болванки 124 внутри толстостенной литейной формы 110 в толстостенную пресс-форму 110 загружают карбид вольфрама в виде порошка 130 таким образом, чтобы он заполнял часть полости 114 литейной формы расположенную вокруг нижней части болванки 124, между внутренними поверхностями болванки 124 и внешними поверхностями центрального литника 120, а также между закладными наконечниками 122. Плечевой порошок 134 засыпается поверх карбида вольфрама в виде порошка 130, в область расположенную снаружи болванки 124, а также в область между болванкой 124 и центральным литником 120. Плечевой порошок 134 состоит из вольфрама в виде порошка. Подобный плечевой порошок 134 предназначен для шихтования отливки со сталью и может подвергаться механической обработке. После загрузки карбида вольфрама в виде порошка 130 и плечевого порошка 134 в толстостенную пресс-форму 110, толстостенную литейную форму 110 обычно подвергают вибрации для лучшего уплотнения карбида вольфрама в виде порошка 130 и плечевого порошка 134.After inserting the embedded parts 120, 122 and the blank 124 inside the thick-walled mold 110, the tungsten carbide in the form of powder 130 is loaded into the thick-walled mold 110 so that it fills the part of the mold cavity 114 located around the lower part of the blank 124, between the inner surfaces of the blank 124 and the outer surfaces of the central gate 120, as well as between the embedded tips 122. The shoulder powder 134 is poured on top of the tungsten carbide in the form of powder 130, in the area located outside the disc 124, as well as in the area between the blank 124 and the central gate 120. The shoulder powder 134 consists of tungsten in powder form. Such a shoulder powder 134 is designed to charge steel castings and can be machined. After loading tungsten carbide in powder form 130 and shoulder powder 134 into thick-walled mold 110, thick-walled casting mold 110 is usually vibrated to better compact tungsten carbide in powder form 130 and shoulder powder 134.

Несмотря на вибрирование толстостенной литейной формы 110 после загрузки карбида вольфрама в виде порошка 130 и плечевого порошка 134 в толстостенную пресс-форму 110, вибрирование толстостенной литейной формы 110 может осуществляться в качестве промежуточного этапа, перед загрузкой плечевого порошка 134 поверх карбида вольфрама в виде порошка 130.Despite vibrating the thick-walled mold 110 after loading tungsten carbide in the form of powder 130 and shoulder powder 134 into the thick-walled mold 110, vibrating the thick-walled mold 110 can be performed as an intermediate step before loading the shoulder powder 134 over tungsten carbide in the form of powder 130 .

Литниковая воронка 140 является графитным цилиндром, образующим в нем полость 144 литниковой воронки. Литниковая воронка 140 сопряжена с верхней частью толстостенной литейной формы 110. С внутреннего края литниковой воронки 140 образовано углубление 142, которое способствует лучшему сопряжению литниковой воронки 140 с верхней частью толстостенной литейной формы 110. Обычно внутренний диаметр толстостенной литейной формы 110 соответствует внутреннему диаметру литниковой воронки 140 после того как литниковая воронка 140 и толстостенная литейная форма 110 сопрягаются друг с другом.The gate funnel 140 is a graphite cylinder forming the cavity of a 144 gate funnel in it. The gate funnel 140 is associated with the upper part of the thick-walled mold 110. A recess 142 is formed from the inner edge of the gate funnel 140, which contributes to better coupling of the gate funnel 140 with the upper part of the thick-walled mold 110. Typically, the inner diameter of the thick-walled mold 110 corresponds to the inner diameter of the gate funnel 140 after the gate funnel 140 and the thick-walled mold 110 are mated with each other.

Чаша 150 со связующим веществом является цилиндром, имеющим основание 156 с отверстием 158, расположенным в основании 156 и проходящим через основание 156. Чаша 150 со связующим веществом также образует полость 154 чаши со связующим веществом, вмещающую связующий материал 160. Чаша 150 со связующим веществом сопряжена с верхней частью литниковой воронки 140 через углубление 152, образованное у внешней кромки чаши 150 со связующим веществом. Подобное углубление 152 способствует лучшему сопряжению чаши 150 со связующим веществом с верхней частью литниковой воронки 140. После сборки литьевого узла 100 скважинного снаряда определенное количество связующего материала 160 загружается в полость 154 чаши со связующим веществом. Обычно связующим материалом 160 является медный сплав.The binder cup 150 is a cylinder having a base 156 with an opening 158 located at the base 156 and extending through the base 156. The binder cup 150 also forms a cavity 154 of the cup with a binder containing a binder 160. The cup 150 is associated with the binder with the upper part of the gate funnel 140 through a recess 152 formed at the outer edge of the bowl 150 with a binder. Such a recess 152 contributes to a better coupling of the bowl 150 with the binder to the top of the gate funnel 140. After assembling the injection unit 100 of the downhole tool, a certain amount of binder 160 is loaded into the cavity 154 of the cup with the binder. Typically, the binder material 160 is a copper alloy.

Литьевой узел 100 скважинного снаряда помещается в печь (не показана). Связующий материал 160 расплавляется и вытекает в карбид вольфрама в виде порошка 130 через отверстие 158 в чаше 150 со связующим веществом. В печи расплавленный связующий материал 160 проникает в карбид вольфрама в виде порошка 130. Во время этого процесса используется значительное количество связующего материала 160 для того, чтобы он наполнял, по меньшей мере, значительную часть полости 144 литниковой воронки. Подобный избыточный связующий материал 160, находящийся в полости литниковой воронки, оказывает направленное вниз усилие на карбид вольфрама в виде порошка 130 и плечевой порошок 134. После того как связующий материал 160 полностью проникает в карбид вольфрама в виде порошка 130, литьевой узел 100 скважинного снаряда вынимают из печи и регулируемо охлаждают. Толстостенная литейная форма 110 разламывается и отделяется от отливки. После этого отливка проходит этапы финишной обработки, известные специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники, включая добавление резьбового соединения (не показано), сопряженного с верхней частью болванки 124 и удаление связующего материала 160 заполнившего, по меньшей мере, значительную часть полости 144 литниковой воронки. Обычно подобный связующий материал 160 не пригоден для повторного использования, поскольку между связующим материалом 160 и болванкой образуются металлургические связи, а также его чистота не позволяет повторно использовать связующий материал 160. При текущих ценах стоимость связующего материала 160 составляет примерно семь долларов за фунт (454 г). В случае если будет предложен экономичный способ сохранения чистоты избыточного связующего материала и повторного использования, по меньшей мере, части связующего материала 160, заполняющего, по меньшей мере, значительную часть полости 144 литниковой воронки, это позволило бы существенно уменьшить себестоимость.The injection unit 100 of the downhole tool is placed in a furnace (not shown). The binder material 160 is melted and flows into tungsten carbide in the form of a powder 130 through an opening 158 in the bowl 150 with the binder. In the furnace, molten binder material 160 penetrates into tungsten carbide in the form of powder 130. During this process, a significant amount of binder material 160 is used to fill at least a significant portion of the gate funnel cavity 144. Such excess binder material 160, located in the cavity of the gate funnel, exerts a downward force on the tungsten carbide in the form of powder 130 and shoulder powder 134. After the binder material 160 completely penetrates the tungsten carbide in the form of powder 130, the injection unit 100 of the downhole tool is removed from the oven and are cooled in an adjustable manner Thick-walled casting mold 110 is broken and separated from the casting. After this, the casting goes through the finishing steps known to those skilled in the art, including adding a threaded joint (not shown) mated to the upper part of the blank 124 and removing the binder material 160 that fills at least a significant portion of the gating chamber 144 funnels. Typically, such a binder 160 is not suitable for reuse, since metallurgical bonds are formed between the binder 160 and the blank, and its purity does not allow the binder 160 to be reused. At current prices, the cost of the binder 160 is about seven dollars per pound (454 g ) If an economical way to preserve the purity of excess binder material and reuse of at least part of the binder material 160 filling at least a significant part of the cavity 144 of the gate funnel is proposed, this would significantly reduce the cost.

При производстве толстостенной литейной формы 110 обычно используется твердый углеграфит, поскольку он легко подвергается механической обработке с необходимым допуском, хорошо проводит жар печи, не дает усадку при температуре литья и обеспечивает ровную финишную поверхность отливки. Однако основным недостатком пресс-форм 110 из твердого углеграфита является то, что при использовании они имеют более низкий коэффициент термического расширения, чем стальная болванка 124, помещаемая внутрь литейной формы 110 для формирования вокруг нее отливки. Из-за подобной разницы в коэффициентах термического расширения диаметр стальной болванки 124 уменьшают, а диаметр литейной формы 110 увеличивают для ограничения сил, возникающих во время процесса литья. Подобная разница в коэффициентах термического расширения между стальной болванкой 124 и пресс-формой 110 из твердого углеграфита создает опасность того, что графитная литейная форма 110 может треснуть, разрушив тем самым отливку.In the production of thick-walled casting mold 110, solid carbon graphite is usually used, since it is easily machined with the necessary tolerance, conducts heat of the furnace well, does not shrink at the casting temperature, and ensures a smooth finish surface of the casting. However, the main disadvantage of the hard carbon graphite molds 110 is that, when used, they have a lower coefficient of thermal expansion than a steel blank 124 placed inside the mold 110 to form a casting around it. Due to a similar difference in the thermal expansion coefficients, the diameter of the steel blank 124 is reduced and the diameter of the mold 110 is increased to limit the forces arising during the casting process. Such a difference in thermal expansion coefficients between the steel plate 124 and the hard carbon graphite mold 110 creates the danger that the graphite mold 110 can crack, thereby destroying the casting.

Основная причина образования трещин в пресс-форме заключается в разнице коэффициентов термического расширения у трех основных компонентов литьевого узла 100 скважинного снаряда. Подобными тремя компонентами являются стальная болванка 124, карбид вольфрама в виде порошка 130 и графитная литейная форма 110. Болванка 124 имеет относительно высокий коэффициент термического расширения, тогда как карбид вольфрама в виде порошка 130 и графитная литейная форма 110 имеют крайне низкие коэффициенты термического расширения. При нагревании в печи литьевого узла 100 скважинного снаряда внешний диаметр болванки 124 расширяется по мере увеличения температуры, тем самым оказывая давление на плотно упакованный карбид вольфрама в виде порошка 130. Карбид вольфрама в виде порошка 130 передает давление на внутренний диаметр графитной литейной формы 110, тем самым создавая растягивающее напряжение. Если стенки графитной литейной формы 110 будут слишком тонкими, то растягивающее напряжение превысит прочность графитной литейной формы 110, создаст трещину, в результате этого расплавленный связующий материал 160 вытечет через нее из графитной литейной формы 110, отливка станет непригодной, при этом также будет нанесен другой косвенный ущерб. Подобный другой косвенный ущерб включает в себя потерю материала, увеличение трудозатрат, несоблюдение сроков поставки, дорогостоящий ремонт печи, а также остановку производства на несколько дней.The main reason for the formation of cracks in the mold is the difference in the coefficients of thermal expansion of the three main components of the injection unit 100 of the downhole tool. These three components are steel plate 124, tungsten carbide powder 130 and graphite mold 110. The plate 124 has a relatively high coefficient of thermal expansion, while tungsten carbide powder 130 and graphite mold 110 have extremely low thermal expansion coefficients. When the borehole injection unit 100 is heated in the furnace, the outer diameter of the blank 124 expands with increasing temperature, thereby exerting pressure on the densely packed tungsten carbide in the form of powder 130. Tungsten carbide in the form of powder 130 transfers pressure to the inner diameter of the graphite mold 110, thereby creating tensile stress. If the walls of the graphite mold 110 are too thin, the tensile stress will exceed the strength of the graphite mold 110, will create a crack, as a result of which the molten binder material 160 will leak through it from the graphite mold 110, the casting will become unusable, and another indirect coating will also be applied. damage. Similar other indirect damages include loss of material, increased labor costs, failure to meet delivery deadlines, costly furnace repairs, and a few days production shutdown.

По одному из примеров из предшествующего уровня техники для изготовления отливки бурового долота диаметром двенадцать и одна четвертая дюйма (~31 см) обычно используется графитная литейная форма 110 диаметром восемнадцать дюймов (~45 см), несмотря на то что отливка бурового долота диаметром двенадцать и одна четвертая дюйма физически может быть изготовлена с использованием графитной литейной формы 110 диаметром четырнадцать дюймов (~35 см). Дополнительные четыре дюйма диаметра являются запасом прочности от растрескивания литейной формы 110. Подобный запас прочности обходится весьма дорого, поскольку при увеличении диаметра графитной литейной формы 110 кривая себестоимости из расчета за каждый дюйм диаметра резко идет вверх. На фиг.2 изображен график 200, на котором показано соотношение между общим диаметром 210 графита и себестоимостью 220. Погонный дюйм (~2,5 см) графита диаметром четырнадцать дюймов стоит примерно пятьдесят долларов, тогда как погонный дюйм графита диаметром восемнадцать дюймов стоит примерно семьдесят пять долларов. Стоимость графита в пресс-форме высотой десять дюймов (~25 см) четырнадцатидюймового диаметра составляет примерно пятьсот долларов, тогда как стоимость графита в пресс-форме высотой десять дюймов восемнадцатидюймового диаметра составляет примерно семьсот пятьдесят долларов. Таким образом, за счет уменьшения запаса прочности или исключения необходимости его обеспечения можно добиться значительной экономии при производстве литейной формы 110.In one example of the prior art, a graphite mold 110 with an diameter of eighteen inches (~ 45 cm) is usually used to manufacture castings of a drill bit with a diameter of twelve and one fourth inch (~ 45 cm), despite casting a drill bit with a diameter of twelve and one a fourth inch physically can be made using a graphite mold 110 with a diameter of fourteen inches (~ 35 cm). An additional four inches of diameter is a margin of safety against cracking of the mold 110. Such a margin of safety is very expensive because with an increase in the diameter of the graphite mold 110, the cost curve for each inch of diameter goes up sharply. 2 is a graph 200 showing a relationship between a total graphite diameter of 210 and a cost of 220. A linear inch (~ 2.5 cm) of graphite with a diameter of fourteen inches costs about fifty dollars, while a linear inch of graphite with a diameter of eighteen inches costs about seventy five dollars. The cost of graphite in a ten-inch (~ 25 cm) high mold of fourteen-inch diameter is approximately five hundred dollars, while the cost of graphite in a ten-inch-high mold of eight-inch diameter is approximately seven hundred and fifty dollars. Thus, by reducing the margin of safety or eliminating the need for its provision, significant savings can be achieved in the production of the mold 110.

На предшествующем уровне техники для подавления растрескивания графитной литейной формы применялся дополнительный этап, заключавшийся в использовании болванки 124 меньшего диаметра для уменьшения давления растягивающего напряжения, возникающего при нагревании в печи. Однако данный этап увеличивает себестоимость производства отливки, поскольку для заполнения литейной формы требуется дополнительно количество дорогостоящего карбида вольфрама в виде порошка 130. При текущих ценах стоимость болванки 124 составляет примерно пятьдесят центов за фунт (454 г), тогда как стоимость карбида вольфрама в виде порошка 130 составляет примерно двадцать пять долларов за фунт. Таким образом, при производстве отливки можно добиться значительной экономии за счет увеличения диаметра болванки 124, без повышения риска растрескивания графитной литейной формы 110.In the prior art, an additional step was used to suppress cracking of the graphite casting mold, which consisted of using a smaller blank 124 to reduce tensile stress arising from heating in the furnace. However, this step increases the cost of production of the casting, since an additional amount of expensive tungsten carbide in the form of powder 130 is required to fill the mold. At current prices, the cost of the blank 124 is about fifty cents per pound (454 g), while the cost of tungsten carbide in the form of powder 130 is approximately twenty-five dollars per pound. Thus, in the manufacture of casting, significant savings can be achieved by increasing the diameter of the blank 124 without increasing the risk of cracking of the graphite mold 110.

На предшествующем уровне техники производители мирились с увеличением себестоимости производства отливок ради предотвращения опасности поломки литейной формы 110 и связанных с этим затрат.In the prior art, manufacturers put up with the increase in the cost of production of castings in order to prevent the danger of breakage of the mold 110 and the associated costs.

С учетом вышесказанного, становится очевидно, что в данной области техники существует потребность в усовершенствовании способа литья, позволяющего уменьшить затраты, связанные с производством отливок. Также очевидно, что существует потребность в усовершенствовании способа литья таким образом, чтобы исключить часть затрат, связанных с поломкой литейной формы. Кроме этого, очевидно, что существует потребность в усовершенствовании способа литья таким образом, чтобы значительную часть связующего материала можно было использовать повторно. Кроме этого, очевидно, что существует потребность в усовершенствовании способа литья таким образом, чтобы при литье использовались литейные формы меньшего диаметра. Помимо этого, очевидно, что существует потребность в усовершенствовании отливки и способа литья таким образом, чтобы при литье использовалось меньшее количество карбида вольфрама в виде порошка. Технология, позволяющая найти решения для одной или нескольких из подобных задач, либо устранить другие связанные с этим недостатки в данной области техники будет способствовать улучшению скважинного бурения, например позволит изготавливать отливки более эффективно и с большей нормой прибыли. В настоящем изобретении описывается подобная технология.In view of the foregoing, it becomes obvious that in the art there is a need to improve the casting method, which allows to reduce the costs associated with the production of castings. It is also obvious that there is a need to improve the casting method in such a way as to exclude a part of the costs associated with breaking the mold. In addition, it is obvious that there is a need to improve the casting method so that a significant portion of the binder material can be reused. In addition, it is obvious that there is a need to improve the casting method so that casting molds of smaller diameter are used. In addition, it is obvious that there is a need to improve the casting and the casting method so that less tungsten carbide in powder form is used in the casting. A technology that allows you to find solutions to one or more of these problems, or to eliminate other related deficiencies in this technical field, will contribute to the improvement of downhole drilling, for example, it will allow castings to be produced more efficiently and with a higher profit rate. The present invention describes a similar technology.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Вышеописанные, а также другие признаки и аспекты изобретения станут более понятны со ссылкой на следующее описание отдельных типовых вариантов осуществления изобретения совместно с прилагаемыми чертежами, где:The above, as well as other features and aspects of the invention will become clearer with reference to the following description of certain typical embodiments of the invention in conjunction with the accompanying drawings, where:

на фиг.1 показан вид в сечении литьевого узла скважинного снаряда из предшествующего уровня техники;figure 1 shows a cross-sectional view of the injection unit of a downhole projectile from the prior art;

на фиг.2 представлен график, показывающий соотношение между общим диаметром графита и его себестоимостью;figure 2 presents a graph showing the relationship between the total diameter of graphite and its cost;

на фиг.3 показан вид в сечении узла бандажированной литейной формы по одному из типовых вариантов осуществления изобретения;figure 3 shows a view in section of a node bandaged casting mold according to one of the typical embodiments of the invention;

на фиг.4 показан вид в сечении литьевого узла скважинного снаряда по другому типовому варианту осуществления изобретения.figure 4 shows a cross-sectional view of the injection unit of the wellbore according to another exemplary embodiment of the invention.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Настоящее изобретение, в целом, относится к скважинным снарядам и способам изготовления подобных изделий. А именно, настоящее изобретение относится к инфильтрационным матричным буровым изделиям, включая, но не ограничиваясь, буровые долота (“PDC”), вооруженные поликристаллическими алмазами, буровые долота, вооруженные натуральными алмазами, термостойкие поликристаллические буровые долота (“TSP”), бицентричные долота, керновые долота, скважинные расширители с матричным корпусом и стабилизаторами, а также к способам изготовления подобных изделий. Хотя представленное ниже описание относится к литью буровых долот, изобретение относится к любым инфильтрационным матричным буровым изделиям.The present invention generally relates to downhole tools and methods for manufacturing such products. Namely, the present invention relates to infiltration matrix drilling products, including, but not limited to, drill bits (“PDC”) armed with polycrystalline diamonds, drill bits armed with natural diamonds, heat-resistant polycrystalline drill bits (“TSP”), bicentric bits, core bits, downhole expanders with a matrix body and stabilizers, as well as methods for manufacturing such products. Although the description below relates to casting drill bits, the invention relates to any infiltration matrix drilling products.

На фиг.3 показан вид в сечении узла 300 бандажированной литейной формы по одному из типовых вариантов осуществления. Узел 300 бандажированной литейной формы включает в себя литьевой узел 305 скважинного снаряда, бандажированный узел 370, а также средний бандаж. Узел 300 бандажированный литейной формы применяется для изготовления отливки (не показана) скважинного снаряда, позволяющей использовать болванку 324 большего диаметра, замещающую более дорогостоящий литьевой материал 330, а также использовать тонкостенную литьевую форму 310 с меньшим диаметром. Узел 300 бандажированный литейной формы обеспечивает такую же или более высокую устойчивость к образованию трещин, которой обладают толстостенные литьевые формы из предшествующего уровня техники.FIG. 3 shows a sectional view of a bandaged mold assembly 300 in accordance with one exemplary embodiment. Node 300 bandaged casting mold includes a casting unit 305 downhole tool, banding unit 370, as well as an average bandage. Node 300 bandaged casting mold is used for the manufacture of castings (not shown) of a downhole tool, which allows the use of a blank 324 of a larger diameter, replacing the more expensive casting material 330, and also use a thin-walled casting mold 310 with a smaller diameter. Node 300 bandaged casting mold provides the same or higher resistance to cracking, which have a thick-walled injection mold from the prior art.

Литьевой узел 305 скважинного снаряда состоит из тонкостенной литейной формы 310, центрального литника 320, одного или нескольких закладных наконечников 322, болванки 324, литниковой воронки 340 и чаши 350 со связующим веществом. По типовому варианту осуществления, показанному на фиг.3, тонкостенная литейная форма 310 изготавливается в соответствии с технологией, известной специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. В тонкостенной литьевой форме 310 имеется механически точно обработанная внутренняя поверхность. Внутри конструкции тонкостенной литейной формы 310 находится полость 314 формы. Механически точно обработанная внутренняя поверхность 312 имеет негативную форму того, что будет являться поверхностными признаками конечной поверхности долота (не показана). Механически точно обработанная внутренняя поверхность 312 фрезеруется и проходит финишную обработку, приобретая соответствующие очертания конечного долота. Вдоль режущих кромок долота, а также необязательно вдоль калибровочной области долота могут быть установлены резаки (не показаны) различного типа, известные специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. Подобные резаки могут быть установлены в процессе изготовления долота или после того как долото было изготовлено при помощи твердой пайки или иных способов, известных специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники.The injection unit 305 of the downhole tool consists of a thin-walled mold 310, a central gate 320, one or more embedded tips 322, a blank 324, a gate funnel 340 and a bowl 350 with a binder. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, a thin-walled mold 310 is manufactured in accordance with a technique known to those of ordinary skill in the art. Thin-walled injection mold 310 has a mechanically finely machined inner surface. Inside the structure of the thin-walled casting mold 310, there is a cavity 314 of the mold. The mechanically finely machined inner surface 312 has a negative shape of what will be surface features of the final surface of the bit (not shown). A mechanically finely machined inner surface 312 is milled and undergoes finishing, acquiring the corresponding outline of the final bit. Along the cutting edges of the bit, and optionally along the calibration area of the bit, various types of cutters (not shown) are known that are known to those skilled in the art. Such cutters can be installed during the manufacturing process of the bit or after the bit has been manufactured using brazing or other methods known to those skilled in the art.

Тонкостенная литейная форма 310 изготавливается из песка, твердого углеграфита, керамики или любого другого подходящего материала известного специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. Преимущества от использования твердого углеграфита заключаются в том, что твердый углеграфит легко подвергается механической обработке с необходимым допуском, хорошо проводит жар печи, не дает усадку при температуре литья, а также обеспечивает ровную финишную поверхность отливки. По некоторым типовым вариантам осуществления толщина стенок тонкостенной литейной формы 310 варьируется примерно от трех восьмых дюйма (0.95 см) до примерно двух с половиной дюймов (6.35 см).Thin-walled mold 310 is made of sand, hard carbon graphite, ceramic, or any other suitable material known to those skilled in the art. The advantages of using solid carbon graphite are that solid carbon graphite is easily machined with the necessary tolerance, conducts heat of the furnace well, does not shrink at the casting temperature, and also provides a smooth finish surface of the casting. In some typical embodiments, the wall thickness of the thin-walled mold 310 varies from about three eighths of an inch (0.95 cm) to about two and a half inches (6.35 cm).

Тонкостенная литейная форма 310 может быть изготовлена как единая деталь или как несколько компонентов. Хотя это не показано, тонкостенная литейная форма 310 может быть изготовлена вместе с нижней частью литейной формы и калиброванным кольцом. Как вариант, в типовых вариантах осуществления может использоваться однокомпонентная тонкостенная литейная форма 310, изготовленная с использованием технологии, описанной в находящейся в настоящее время на рассмотрении патентной заявке США №12/180,276, озаглавленной «Процесс фрезерования единственной литейной формы для изготовления шарошечных долот, включающий необходимые признаки, используемые при изготовлении в упомянутом процессе», позволяющая изготавливать единственный корпус литейной формы без отдельного калиброванного кольца. Патентная заявка США №12/180,276 полностью включена здесь по ссылке.Thin-walled mold 310 can be manufactured as a single part or as several components. Although not shown, the thin-walled mold 310 can be made together with the bottom of the mold and a calibrated ring. Alternatively, in typical embodiments, a single-component thin-walled mold 310 made using the technology described in U.S. Patent Application Pending No. 12/180,276, entitled “Milling a Single Mold for Making Roller Bits, Including Required features used in the manufacture of the said process, ”allowing to produce a single mold body without a separate calibrated ring. U.S. Patent Application No. 12 / 180,276 is hereby incorporated by reference in its entirety.

После изготовления тонкостенной литейной формы 310 закладные детали помещаются, по меньшей мере, частично внутрь полости 314 тонкостенной литейной формы 310. Закладные детали обычно изготавливаются из глины, песка, графита, керамики или другого соответствующего материала, известного специалистам в данной области техники. Подобные закладные детали состоят из центрального литника 320 и, по меньшей мере, одного закладного наконечника 322. Центральный литник 320 расположен, по существу, в центре тонкостенной литейной формы 310 и подвешен на соответствующем расстоянии от нижней части внутренней поверхности 312 тонкостенной литейной формы 310. Закладные наконечники 322 расположены внутри тонкостенной литейной формы 310 и проходят от центрального литника 320 к нижней части внутренней поверхности 312 тонкостенной литейной формы 310. Впоследствии центральный литник 320 и закладные наконечники 322 вынимаются из полученной отливки бурового долота таким образом, чтобы буровой раствор мог проходить через центр готового долота во время использования долота.After the manufacture of the thin-walled mold 310, the embedded parts are placed at least partially inside the cavity 314 of the thin-walled foundry mold 310. The embedded parts are usually made of clay, sand, graphite, ceramic or other suitable material known to those skilled in the art. Such embedded parts consist of a central gate 320 and at least one embedded tip 322. The central gate 320 is located essentially in the center of the thin-walled mold 310 and is suspended at an appropriate distance from the lower part of the inner surface 312 of the thin-walled mold 310. Mortgages tips 322 are located inside the thin-walled mold 310 and extend from the central gate 320 to the lower part of the inner surface 312 of the thin-walled mold 310. Subsequently, the central gate 320 and mortgage tips 322 are removed from the resulting cast of the drill bit so that the drilling fluid can pass through the center of the finished bit while using the bit.

Болванка 324 является цилиндрической стальной литой оправкой, которая подвешивается в центре, по меньшей мере, частично внутри тонкостенной литейной формы 310, а также вокруг центрального литника 320. Болванка 324 заглублена на определенное расстояние к низу тонкостенной литейной формы 310 и проходит ближе к нижней части внутренней поверхности 312 тонкостенной литейной формы 310, чем болванки, используемые на предшествующем уровне техники. Диаметр болванки 324, используемой для изготовления отливки такого же диаметра, больше диаметра обычной болванки, используемой на предшествующем уровне техники. Подобная болванка 324 увеличенного диаметра позволяет сократить потребление литьевого материала 330, поскольку болванка 324 занимает больший объем. Размещение болванки 324 вокруг центрального литника 320 внутри тонкостенной литейной формы 310 создает первую область между внешней поверхностью болванки 324 и внутренней поверхностью 312 тонкостенной литейной формы 310, а также вторую область между внутренней поверхностью болванки 324 и внешней поверхностью центрального литника 320. По одному их типовых вариантов осуществления расстояние между, по меньшей мере, частью внешней поверхности болванки 324 и внутренней поверхностью 312 тонкостенной литейной формы 310 варьируется примерно от четырех миллиметров до примерно десяти миллиметров. По другому типовому варианту осуществления расстояние между, по меньшей мере, частью внешней поверхности болванки 324 и внутренней поверхностью 312 тонкостенной литейной формы 310 варьируется примерно от пяти миллиметров до примерно восьми миллиметров. По еще одному типовому варианту осуществления расстояние между, по меньшей мере, частью внешней поверхности болванки 324 и внутренней поверхностью 312 тонкостенной литейной формы 310 составляет примерно пять миллиметров. Хотя в данном типовом варианте осуществления показано, что болванка 324 изготавливается из стали, также могут использоваться и другие подходящие материалы известные специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники, такие как, включая, но, не ограничиваясь, сплавы стали, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления.The blank 324 is a cylindrical cast steel mandrel that is suspended in the center, at least partially, inside the thin-walled casting mold 310, and also around the central gate 320. The blank 324 is recessed a certain distance to the bottom of the thin-walled casting mold 310 and runs closer to the lower part of the inner surface 312 of a thin-walled mold 310 than the blanks used in the prior art. The diameter of the blank 324 used to make a cast of the same diameter is larger than the diameter of a conventional blank used in the prior art. Such an oversized blank 324 can reduce the consumption of injection material 330, since the blank 324 occupies a larger volume. Placing the blank 324 around the central gate 320 inside the thin-walled mold 310 creates a first region between the outer surface of the blank 324 and the inner surface 312 of the thin-walled mold 310, as well as a second region between the inner surface of the blank 324 and the outer surface of the central gate 320. One of their typical options the implementation of the distance between at least part of the outer surface of the blank 324 and the inner surface 312 of the thin-walled mold 310 varies from about four mill up to about ten millimeters. In another exemplary embodiment, the distance between at least a portion of the outer surface of the blank 324 and the inner surface 312 of the thin-walled mold 310 varies from about five millimeters to about eight millimeters. In another exemplary embodiment, the distance between at least a portion of the outer surface of the blank 324 and the inner surface 312 of the thin-walled mold 310 is about five millimeters. Although it is shown in this exemplary embodiment that the blank 324 is made of steel, other suitable materials known to those skilled in the art can also be used, such as, but not limited to, steel alloys without departing from the volume and the nature of a typical embodiment.

После установки закладных частей 320, 322 и болванки 324 внутри тонкостенной литейной формы 310 литьевой материал 330 загружается в тонкостенную литейную форму 310 таким образом, чтобы он заполнял часть полости 314 литейной формы вокруг, по меньшей мере, нижней части болванки 324, между внутренними поверхностями болванки 324 и внешними поверхностями центрального литника 320, а также между закладными наконечниками 322. Литьевым материалом 330 является карбид вольфрама в виде порошка или любой другой подходящий материал, известный специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники, включая, но не ограничиваясь, любой порошковый металл. Литьевой материал 330 имеет неокатанную форму, но также может иметь сферическую форму или иную соответствующую геометрическую форму.After inserting the embedded parts 320, 322 and the blank 324 inside the thin-walled mold 310, the casting material 330 is loaded into the thin-walled mold 310 so that it fills part of the cavity 314 of the mold around at least the lower part of the blank 324, between the inner surfaces of the blank 324 and the outer surfaces of the central gate 320, as well as between the insertions 322. The injection material 330 is tungsten carbide in the form of a powder or any other suitable material known to those skilled in the art ordinary knowledge in the art, including, but not limited to, any powdered metal. Injection material 330 has a non-rolled shape, but may also have a spherical shape or other corresponding geometric shape.

Плечевой порошок 334 засыпается поверх литьевого материала 330 в области, расположенные между внешней поверхностью болванки 324 и внутренней поверхностью 312 тонкостенной литейной формы 310, а также в область между внутренней поверхностью болванки 324 и внешней поверхностью центрального литника 320. Плечевой порошок 334 состоит из вольфрама в виде порошка или любого другого материала, известного специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. Плечевой порошок 334 имеет неокатанную форму, но как вариант может иметь сферическую форму или иную соответствующую геометрическую форму. Подобный плечевой порошок 334 предназначен для шихтования отливки со сталью и может быть подвергнут механической обработке.The humeral powder 334 is poured over the casting material 330 in the region located between the outer surface of the die 324 and the inner surface 312 of the thin-walled mold 310, as well as in the region between the inner surface of the die 324 and the outer surface of the central gate 320. The humeral powder 334 consists of tungsten in the form powder or any other material known to those of ordinary skill in the art. The shoulder powder 334 has a non-rolled shape, but may alternatively have a spherical shape or other corresponding geometric shape. Such a shoulder powder 334 is designed to charge castings with steel and can be machined.

После загрузки литьевого материала 330 и плечевого порошка 334 в тонкостенную литьевую форму 310 литьевой порошок 330 и плечевой порошок 334 уплотняются внутри тонкостенной литейной формы 310. Одним из способов уплотнения литьевого материала 330 и плечевого порошка 334 является вибрирование тонкостенной литейной формы 310 таким образом, чтобы после уплотнения объем литьевого материала 330 и плечевого порошка 334 уменьшался. Хотя был описан один из способов уплотнения литьевого материала 330 и плечевого порошка 334, могут также использоваться и другие способы уплотнения литьевого материала 330 и плечевого порошка 334, включая приложение усилия сверху на литьевой материал 330 и плечевой порошок 334, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления. Хотя тонкостенную литейную форму 310 подвергают вибрированию после загрузки в тонкостенную литьевую форму 310 литьевого материала 330 и плечевого порошка 334, вибрирование тонкостенной литейной формы 310 также может осуществляться в качестве промежуточного этапа, перед загрузкой плечевого порошка 334 поверх литьевого материала 330. Как вариант, уплотнение литьевого материала 330 и плечевого порошка 334 может осуществляться позже, после уплотнения среднего бандажа 390, как это описано ниже.After the injection material 330 and the shoulder powder 334 are loaded into the thin-walled injection mold 310, the injection powder 330 and the shoulder powder 334 are compacted inside the thin-walled mold 310. One way to seal the molding material 330 and the shoulder powder 334 is to vibrate the thin-walled mold 310 so that after seals, the volume of cast material 330 and shoulder powder 334 decreased. Although one method has been described for compaction of casting material 330 and shoulder powder 334, other methods of sealing casting material 330 and shoulder powder 334 may also be used, including exerting a force on the casting material 330 and shoulder powder 334 without departing from the scope and essence of a typical option exercise. Although the thin-walled mold 310 is subjected to vibration after loading the molding material 330 and the shoulder powder 334 into the thin-walled mold 310, vibrating the thin-walled mold 310 can also be performed as an intermediate step before loading the shoulder powder 334 over the injection material 330. Alternatively, the injection molding material 330 and shoulder powder 334 can be carried out later, after compaction of the middle bandage 390, as described below.

Литниковая воронка 340 является графитным цилиндром, образующим в нем полость 344 литниковой воронки. Литниковая воронка 340 сопряжена с верхней частью тонкостенной литейной формы 310. С внутреннего края литниковой воронки 340 образовано углубление 342, которое способствует лучшему сопряжению литниковой воронки 340 с верхней частью тонкостенной литейной формы 310. По одному из типовых вариантов осуществления внутренний диаметр тонкостенной литейной формы 310 сопоставим с внутренним диаметром литниковой воронки 340, после того как литниковая воронка 340 и тонкостенная литейная форма 310 сопрягаются друг с другом. Хотя в данном типовом варианте осуществления изображена литниковая воронка 340, изготовленная из графита, также могут использоваться и другие подходящие материалы известные специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления. Хотя был описан один из способов сопряжения литниковой воронки 340 с верхней частью тонкостенной литейной формы 310, также могут использоваться и другие способы известные специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления.The gate funnel 340 is a graphite cylinder forming the cavity 344 of the gate funnel in it. The gate funnel 340 is paired with the upper part of the thin-walled mold 310. A recess 342 is formed from the inner edge of the gate funnel 340, which contributes to better coupling of the gate funnel 340 with the upper part of the thin-walled mold 310. In one typical embodiment, the inner diameter of the thin-walled mold 310 is comparable with the inner diameter of the gate funnel 340, after the gate funnel 340 and the thin-walled mold 310 are mated with each other. Although a gating funnel 340 made of graphite is shown in this exemplary embodiment, other suitable materials known to those skilled in the art can also be used, without departing from the scope and spirit of the exemplary embodiment. Although one method of pairing a gate funnel 340 with the top of a thin-walled mold 310 has been described, other methods known to those skilled in the art can also be used without departing from the scope and spirit of a typical embodiment.

Чаша 350 со связующим веществом является цилиндром, у которого имеется основание 356 с отверстием 358, расположенным в основании 356 и проходящим через основание 356. Чаша 350 со связующим веществом также образует полость 354 чаши со связующим веществом, вмещающую связующий материал 360. Чаша 350 со связующим веществом сопряжена с верхней частью литниковой воронки 340 через углубление 352, образованное у внешней кромки чаши 350 со связующим веществом. Подобное углубление 352 способствует лучшему сопряжению чаши 350 со связующим веществом с верхней частью литниковой воронки 340. После сборки литьевого узла 305 скважинного снаряда в полость 354 чаши со связующим веществом загружается определенное количество связующего материала 360. Связующим материалом 360 является медный сплав или другой подходящий материал известный специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники, который загружается в полость 354 чаши со связующим веществом перед нагревом в печи (не показана), который будет описан позже. Точное количество используемого связующего материала 360 рассчитывается специалистами, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. Хотя был описан один из способов сопряжения чаши 350 со связующим веществом с литниковой воронкой 340, также могут использоваться и другие способы известные специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления.The binder bowl 350 is a cylinder that has a base 356 with an opening 358 located at the base 356 and extending through the base 356. The binder bowl 350 also forms a cavity 354 of the binder bowl containing the binder 360. The 350 bowl with the binder the substance is coupled to the upper part of the gate funnel 340 through a recess 352 formed at the outer edge of the bowl 350 with a binder. Such a recess 352 contributes to a better coupling of the bowl 350 with the binder to the top of the gate funnel 340. After assembling the injection unit 305 of the wellbore into the cavity 354 of the bowl with the binder, a certain amount of binder 360 is loaded. The binder 360 is a copper alloy or other suitable material known specialists with ordinary knowledge in the art, which is loaded into the cavity of the 354 bowl with a binder before heating in a furnace (not shown), which will It is described later. The exact amount of 360 binder used is calculated by those with ordinary knowledge in the art. Although one method for pairing a bowl 350 with a binder with a gate funnel 340 has been described, other methods known to those skilled in the art can also be used without departing from the scope and spirit of a typical embodiment.

Бандажированный узел 370 включает в себя плиту 372 основания, а также внешний бандаж 380, сопряженный с внешним периметром плиты 372 основания, которые совместно определяют в нем бандажированную полость 371. Диаметр плиты 372 основания больше, чем у тонкостенной литейной формы 310. Плита 372 основания может быть любой соответствующей формы, включая, но не ограничиваясь, круглую, квадратную, эллиптическую или любую другую геометрическую форму. Плита 372 основания изготавливается из графита, керамики, нержавеющей стали, Инконеля (зарегистрированная торговая марка) или любого другого подходящего материала, известного специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. По некоторым вариантам осуществления плита 372 основания содержит на внешнем периметре углубление 374, способствующее более легкому сопряжению внешнего бандажа 380 с плитой 372 основания. Хотя в некоторых вариантах осуществления углубление 374 во внешнем периметре проходит по всему внешнему периметру плиты 372 основания, в альтернативных вариантах осуществления углубление 374 во внешнем периметре может проходить вокруг части внешнего периметра плиты 372 основания, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления. Согласно подобным типовым вариантам осуществления нижняя часть внешнего бандажа 380 имеет негативный профиль внешнего периметра плиты 372 основания таким образом, чтобы обеспечивалось надлежащее сопряжение плиты 372 основания с внешним бандажом 380. Хотя был описан один из способов сопряжения плиты 372 основания с внешним бандажом 380, также могут использоваться и другие способы, известные специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления.The bandage assembly 370 includes a base plate 372, as well as an external bandage 380, coupled to the outer perimeter of the base plate 372, which together define a bandage cavity 371. The diameter of the base plate 372 is larger than that of the thin-walled casting mold 310. The base plate 372 may be of any appropriate shape, including, but not limited to, round, square, elliptical or any other geometric shape. The base plate 372 is made of graphite, ceramic, stainless steel, Inconel (registered trademark) or any other suitable material known to those skilled in the art. In some embodiments, the base plate 372 comprises a recess 374 on the outer perimeter to facilitate easier coupling of the outer brace 380 with the base plate 372. Although in some embodiments, a recess 374 in the outer perimeter extends around the entire outer perimeter of the base plate 372, in alternative embodiments, a recess 374 in the outer perimeter can extend around a portion of the outer perimeter of the base plate 372 without departing from the scope and spirit of a typical embodiment. According to similar exemplary embodiments, the bottom of the outer bandage 380 has a negative profile of the outer perimeter of the base plate 372 so that proper pairing of the base plate 372 with the outer bandage 380 is provided. Although one way to pair the base plate 372 with the outer bandage 380 has been described, they can also other methods are used that are known to those skilled in the art, without departing from the scope and spirit of a typical embodiment.

Кроме этого, по некоторым типовым вариантам осуществления плита 372 основания включает в себя стыкуемое гнездо 376, соответствующее по форме нижнему профилю тонкостенной литейной формы 310. По некоторым типовым вариантам осуществления стыкуемое гнездо 376 имеет цилиндрическую форму, а его глубина варьируется примерно от четверти дюйма (~0,6 см) до примерно двух дюймов (~5 см). Однако по альтернативным вариантам осуществления форма и глубина стыкуемого гнезда 376 может быть иной, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления. Стыкуемое гнездо 376 удалено от внешнего периметра плиты 372 основания. По некоторым вариантам осуществления стыкуемое гнездо 376 расположено, по существу, в центре плиты 372 основания.In addition, in some typical embodiments, the base plate 372 includes a mating socket 376 corresponding in shape to the lower profile of the thin-walled casting mold 310. In some typical embodiments, the mating socket 376 has a cylindrical shape and its depth varies from about a quarter of an inch (~ 0.6 cm) to about two inches (~ 5 cm). However, in alternative embodiments, the shape and depth of the mating socket 376 may be different without departing from the scope and essence of a typical embodiment. The abutting socket 376 is removed from the outer perimeter of the base plate 372. In some embodiments, the mating socket 376 is located essentially in the center of the base plate 372.

Внешний бандаж 380 также может быть соответствующей формы, включая, но не ограничиваясь, круглую, квадратную, эллиптическую или любую другую геометрическую форму. По варианту осуществления, показанному на фиг.3, внешний бандаж 380 имеет цилиндрическую форму и сопряжен с внешним периметром плиты 372 основания. Внешний бандаж 380 изготавливается из графита, керамики, нержавеющей стали, Инконеля (зарегистрированная торговая марка) или любого другого подходящего материала известного специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. Диаметр внешнего бандажа 380 обычно на четыре дюйма (~10 см) больше внешнего диаметра тонкостенной литейной формы 310, создавая, таким образом, цилиндрический зазор шириной в два дюйма (~5 см) между внешней поверхностью тонкостенной литейной формы 310 и внутренней поверхностью внешнего бандажа 380. Подобный цилиндрический зазор шириной в два дюйма (~5 см) в разных типовых вариантах осуществления может быть больше или меньше.The outer bandage 380 may also be of a corresponding shape, including, but not limited to, round, square, elliptical, or any other geometric shape. In the embodiment shown in FIG. 3, the outer bandage 380 has a cylindrical shape and mates with the outer perimeter of the base plate 372. The outer bandage 380 is made of graphite, ceramic, stainless steel, Inconel (registered trademark) or any other suitable material known to those skilled in the art. The diameter of the outer bandage 380 is typically four inches (~ 10 cm) larger than the outer diameter of the thin-walled mold 310, thereby creating a cylindrical gap of two inches (~ 5 cm) wide between the outer surface of the thin-walled mold 310 and the inner surface of the outer band 380 A similar two-inch (~ 5 cm) wide cylindrical gap in various exemplary embodiments may be larger or smaller.

Кроме этого, по некоторым вариантам осуществления внешний бандаж 380 включает в себя, по меньшей мере, одно вакуумное отверстие 382, причем вакуумное отверстие 382 проходит сквозь толщу внешнего бандажа 380. Подобные вакуумные отверстия 382 расположены в нижней части внешнего бандажа 380. Как вариант или как дополнение, вакуумные отверстия 382 могут проходить сквозь толщу плиты 372 основания, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления. Подобные вакуумные отверстия 382 могут использоваться для уплотнения среднего бандажа 390, как это дополнительно описано ниже.In addition, in some embodiments, the outer bandage 380 includes at least one vacuum hole 382, the vacuum hole 382 extending through the thickness of the outer bandage 380. Such vacuum holes 382 are located at the bottom of the outer bandage 380. As an option or as in addition, the vacuum holes 382 can pass through the thickness of the base plate 372 without departing from the scope and essence of the typical embodiment. Such vacuum openings 382 can be used to seal the middle brace 390, as is further described below.

После сборки бандажированного узла 370 литьевой узел 305 скважинного снаряда помещается внутрь бандажированного узла 370, в бандажную полость 371. По настоящему типовому варианту осуществления литьевой узел 305 скважинного снаряда сопрягается с бандажированным узлом путем его помещения в стыкуемое гнездо 376. Средний бандаж 390 загружается в значительную часть остальной бандажной полости 371 между внешним периметром литьевого узла 305 скважинного снаряда и внутренним периметром внешнего бандажа 380. По некоторым типовым вариантам осуществления средний бандаж 390 загружается в остальную бандажную полость 371 таким образом, чтобы он полностью окружал внешние поверхности тонкостенной литейной формы 310 и литниковой воронки 340. Средний бандаж 390 состоит из кремния, керамических шариков, карбонатного песка, графитного порошка, несвязанного песка, формовочного песка или другого подходящего материала известного специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. Средний бандаж 390 имеет неокатанную форму для того, чтобы средний бандаж 390 лучше уплотнялся. Однако в других типовых вариантах осуществления могут использоваться материалы, имеющие сферическую форму, или может использоваться комбинация из материалов с неокатанной и сферической формой.After the assembly of the bandage assembly 370, the injection unit 305 of the wellbore is placed inside the bandage unit 370, into the retaining cavity 371. In the present exemplary embodiment, the injection unit 305 of the wellbore is mated to the bandage assembly by placing it in the mating socket 376. The middle bandage 390 is loaded into a significant portion the rest of the retaining cavity 371 between the outer perimeter of the injection unit 305 of the downhole tool and the inner perimeter of the outer band 380. In some typical embodiments, cf the single bandage 390 is loaded into the remaining bandage cavity 371 so that it completely surrounds the outer surfaces of the thin-walled casting mold 310 and the gate funnel 340. The middle bandage 390 consists of silicon, ceramic balls, carbonate sand, graphite powder, unbound sand, foundry sand or other suitable material known to those skilled in the art. The middle band 390 has a non-rounded shape so that the middle band 390 is better compacted. However, in other exemplary embodiments, materials having a spherical shape may be used, or a combination of non-rolled and spherical materials may be used.

После загрузки среднего бандажа 390 в бандажную полость 371 средний бандаж 390 уплотняется внутри бандажированного узла 370. Одним из способов уплотнения среднего бандажа 390 является вибрация узла 300 бандажированной литейной формы таким образом, чтобы средний бандаж 390 уплотнялся и становился меньше в объеме. Другим способом уплотнения среднего бандажа 390 является приложение физического давления, направленного сверху вниз на верхнюю часть среднего бандажа 390 для его уплотнения и уменьшения в объеме. Одним из способов достижения подобного физического уплотнения среднего бандажа 390 является временное помещение кольца соответствующего размера (не показано) поверх среднего бандажа 390 и приложения к кольцу веса или направленного вниз усилия. Еще одним способом уплотнения среднего бандажа 390 является вакуумирование бандажированной полости 371 при помощи вакуумных отверстий 382, расположенных в нижней части внешнего бандажа 380 и/или плиты 372 основания. Как вариант для уплотнения среднего бандажа 390 может использоваться комбинация из ранее упомянутых способов. Несмотря на то что были описаны некоторые способы уплотнения среднего бандажа 390, также могут использоваться и другие способы, известные специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления. Достаточное уплотнение среднего бандажа 390 имеет важное значение для создания достаточного ограничивающего давления на внешнюю сторону тонкостенной литейной формы 310 или скобы. Подобное ограничивающее давление позволяет тонкостенной литьевой форме 310 выдерживать растягивающее напряжение так же или лучше, чем толстостенные литьевые формы из предшествующего уровня техники.After loading the middle bandage 390 into the retaining cavity 371, the middle bandage 390 is compacted inside the bandage unit 370. One way to seal the middle bandage 390 is to vibrate the bandage 300 of the bandage mold so that the middle bandage 390 is compacted and becomes smaller in volume. Another way to seal the middle brace 390 is to apply physical pressure from top to bottom on the upper part of the middle brace 390 to seal and reduce in volume. One way to achieve such a physical seal of the middle brace 390 is to temporarily place a ring of an appropriate size (not shown) on top of the middle brace 390 and apply a weight or downward force to the ring. Another way to seal the middle bandage 390 is to evacuate the bandage cavity 371 using vacuum holes 382 located at the bottom of the outer bandage 380 and / or base plate 372. Alternatively, a combination of the previously mentioned methods may be used to seal the middle brace 390. Although some methods of sealing the middle brace 390 have been described, other methods known to those skilled in the art can also be used without departing from the scope and spirit of a typical embodiment. Adequate seal of the middle brace 390 is essential to create sufficient restraining pressure on the outside of the thin-walled mold 310 or staple. Such limiting pressure allows the thin-walled injection mold 310 to withstand tensile stress in the same or better way than the thick-walled injection molds of the prior art.

В маловероятном случае, если тонкостенная литейная форма 310 треснет при нагревании, возможно из-за скрытого изъяна в тонкостенной литой форме 310, то гранулированный материал среднего бандажа 390 остановит протечку связующего вещества 360, позволяя сохранить отливку и предотвратить повреждение печи расплавленным связующим материалом 360.In the unlikely event that the thin-walled mold 310 crack when heated, possibly due to a latent flaw in the thin-walled mold 310, the granular medium bandage material 390 will stop the leakage of binder 360, allowing the casting to be preserved and damage to the furnace to be prevented by molten binder 360.

Узел 300 бандажированной литейной формы помещается в печь (не показана), нагревается и регулируемо охлаждается в соответствии с процедурой, известной специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники. Во время процесса литья связующий материал 360 расплавляется и стекает в литейный материал 330 через отверстие 358 в чаше 350 со связующим веществом. В печи расплавленный связующий материал 360 проникает в литейный материал 330 и плечевой порошок 334. Во время данного процесса используется значительное количество связующего материала 360 для заполнения, по меньшей мере, значительной части полости 344 литниковой воронки. Подобный избыточный связующий материал 360 в полости 344 литниковой воронки оказывает направленное вниз усилие на литейный материал 330 и плечевой порошок 334.Node 300 bandaged casting mold is placed in a furnace (not shown), is heated and controllably cooled in accordance with a procedure known to specialists with ordinary knowledge in the art. During the casting process, the binder material 360 is melted and flows into the casting material 330 through an opening 358 in the bowl 350 with the binder. In the furnace, molten binder material 360 penetrates the casting material 330 and shoulder powder 334. During this process, a significant amount of binder material 360 is used to fill at least a significant portion of the cavity 344 of the gate funnel. Such excess binder material 360 in the cavity 344 of the gate funnel exerts a downward force on the cast material 330 and shoulder powder 334.

Во время процесса литья внешний диаметр болванки 324 расширяется по мере увеличения температуры, тем самым оказывая давление на плотно упакованный литейный материал 330. Литейный материал 330 передает это давление на внутренний диаметр тонкостенной литейной формы 310, создавая тем самым растягивающее напряжение. Как упоминалось ранее, средний бандаж 390 охватывает внешнюю поверхность тонкостенной литейной формы 310 для предотвращения растрескивания тонкостенной литейной формы 310. По мере того как литейный материал 330 оказывает усилие на внутреннюю поверхность тонкостенной литейной формы 310, внешняя поверхность тонкостенной литейной формы 310 оказывает усилие на средний бандаж 390. Средний бандаж 390 в результате прикладывает равное усилие обратно к внешней поверхности тонкостенной литейной формы 310 таким образом, чтобы не происходило растрескивания тонкостенной литейной формы. Хотя бандажированный узел 370 и средний бандаж 390 представляют собой один из примеров скрепления внешней поверхности тонкостенной литейной формы 310, также могут использоваться и другие способы скрепления, не отходя от объема и сущности типового варианта осуществления.During the casting process, the outer diameter of the blank 324 expands with increasing temperature, thereby exerting pressure on the densely packed casting material 330. The casting material 330 transfers this pressure to the inner diameter of the thin-walled casting mold 310, thereby creating tensile stress. As mentioned previously, the middle brace 390 covers the outer surface of the thin-walled mold 310 to prevent cracking of the thin-walled mold 310. As the casting material 330 exerts a force on the inner surface of the thin-walled mold 310, the outer surface of the thin-walled mold 310 exerts a force on the middle brace 390. The middle brace 390 as a result applies equal force back to the outer surface of the thin-walled mold 310 so that no cracking occurs thin-walled foundry molds. Although the bandage assembly 370 and the middle bandage 390 are one example of bonding the outer surface of the thin-walled mold 310, other bonding methods can also be used without departing from the scope and spirit of the typical embodiment.

После завершения обжига и регулируемого охлаждения узла 300 бандажированной литейной формы гранулированный материал, находящийся в среднем бандаже 390, выгружается из узла 300 бандажированной литейной формы вручную или путем высасывания для очистки и повторного использования. Внешний бандаж 380, литниковая воронка 340, чаша 350 со связующим веществом и плита 372 основания восстанавливаются для многократного использования. После этого расходуемая тонкостенная литейная форма 310 разламывается, отделяется от отливки и утилизируется.After completion of the firing and controlled cooling of the bandaged mold unit 300, the granular material located in the middle bandage 390 is unloaded from the bandaged mold unit 300 manually or by suction for cleaning and reuse. The outer bandage 380, the gate funnel 340, the bowl 350 with a binder and the base plate 372 are restored for reuse. After that, the expendable thin-walled casting mold 310 is broken, separated from the casting and disposed of.

Затем отливка обрабатывается до готового долота в соответствии с процедурой, известной специалистам, обладающим рядовыми знаниями в данной области техники.Then, the casting is processed to the finished bit in accordance with a procedure known to those skilled in the art.

По другому типовому варианту осуществления крышка 365 сопрягается с верхней частью болванки 324 для предотвращения металлургической связи между связующим материалом 360 и верхней частью болванки 324 во время процесса литья. Подобная металлургическая связь не образуется за счет того, что крышка 365 не позволяет связующему материалу 360 пропитывать верхнюю часть болванки 324. В данном варианте осуществления крышка 365 закрывает и сопряжена, по меньшей мере, с верхней поверхностью болванки 324. Крышка 365 является тонкой цилиндрической крышкой с отверстием 368, проходящим через центр крышки 365. Крышка 365 включает в себя выточенное гнездо 367, расположенное с торца, которое сопрягается с верхней частью болванки 324. Выточенное гнездо 367 совпадает по геометрической форме с верхней поверхностью болванки 324 таким образом, что крышка 365 сопрягается и закрывает внешний периметр части верхней стороны болванки 324. Хотя крышка 365 в данном варианте осуществления имеет круглую форму, в других типовых вариантах осуществления крышка может быть квадратной, прямоугольной, овальной или любой другой геометрической формы. Крышка 365 может быть изготовлена из графита, керамики или любого другого подходящего термостойкого материала. Использование крышки 365 позволяет отделять и восстанавливать методом механической обработки лишний отвердевший связующий материал 360, находящийся внутри полости литьевой воронки 144. Восстанавливаемый отвердевший связующий материал 360 составляет по весу примерно пятьдесят процентов от изначального связующего материала 360 и имеет достаточно высокую чистоту, поскольку он не смешивался со стальной стружкой во время традиционной механической обработки болванки. После этого чистый связующий материал 360 может быть продан или повторно использован, что дополнительно увеличивает экономию.In another exemplary embodiment, the cap 365 mates with the top of the blank 324 to prevent metallurgical bonds between the binder 360 and the top of the blank 324 during the casting process. Such a metallurgical bond is not formed due to the fact that the cover 365 does not allow the binder 360 to impregnate the upper part of the blank 324. In this embodiment, the cover 365 closes and mates with at least the upper surface of the blank 324. The cover 365 is a thin cylindrical cover with hole 368 passing through the center of cover 365. Cover 365 includes a grooved socket 367 located at the end that mates with the top of the blank 324. The grooved socket 367 is geometrically aligned with the top the surface of the blank 324 so that the cover 365 mates and covers the outer perimeter of a portion of the upper side of the blank 324. Although the cover 365 in this embodiment is round, in other typical embodiments, the cover can be square, rectangular, oval or any other geometric shape . Cover 365 may be made of graphite, ceramic, or any other suitable heat-resistant material. The use of cover 365 allows the hardened bonding material 360 to be separated and restored by machining 360 located inside the cavity of the injection funnel 144. The recoverable hardened bonding material 360 is about fifty percent by weight of the original bonding material 360 and has a sufficiently high purity because it does not mix with steel shavings during traditional machining of blanks. After that, the pure binder 360 can be sold or reused, which further increases the savings.

На фиг.4 показан вид в сечении литьевого узла 400 скважинного снаряда по другому типовому варианту осуществления. Литьевой узел 400 скважинного снаряда аналогичен литьевому узлу 100 скважинного снаряда из предшествующего уровня техники, показанному на фиг.1, в том плане, что литьевой узел 400 скважинного снаряда включает в себя толстостенную литьевую форму 410, литьевой стержень 420, один или несколько закладных наконечников 422, болванку 424, литниковую воронку 440 и чашу 450 со связующим веществом. Однако литьевой узел 400 скважинного снаряда отличается от литьевого узла 100 скважинного снаряда из предшествующего уровня техники, по меньшей мере, тем, что литьевой узел 400 скважинного снаряда также включает в себя крышку 465, которая сопряжена с верхней частью болванки 424.Figure 4 shows a cross-sectional view of the injection unit 400 of a downhole tool according to another exemplary embodiment. The injection well assembly 400 is similar to the prior art injection housing 100 shown in FIG. 1, in that the injection well assembly 400 includes a thick-walled injection mold 410, an injection rod 420, one or more embedded tips 422 , blank 424, gate funnel 440 and bowl 450 with a binder. However, the injection assembly 400 of the downhole tool differs from the injection assembly 100 of the downhole tool of the prior art, at least in that the injection assembly 400 of the downhole tool also includes a cover 465 that mates with the top of the blank 424.

Изготовление, конструкция и сопряжение литьевого стержня 420, закладных наконечников 422, литниковой воронки 440 и чаши 450 со связующим веществом уже были описаны выше для аналогичных элементов, показанных на фигурах 1 и 3. Изготовление, конструкция и сопряжение толстостенной литейной формы 410 и болванки 424 уже было описано выше для аналогичных элементов, показанных на фиг.1. Однако диапазон материалов, используемых для изготовления толстостенной литейной формы 410 и болванки 424, может быть расширен и включать в себя такие же материалы, которые были использованы при описании изготовления тонкостенной литейной формы 310 и болванки 324 по фиг.3, соответственно. Внешний диаметр болванки 424 меньше внешнего диаметра болванки 324, используемой для отливки бурового долота такого же размера.The manufacture, design and coupling of the injection core 420, the embedded tips 422, the gate funnel 440 and the bowl 450 with a binder have already been described above for similar elements shown in figures 1 and 3. The manufacture, design and coupling of the thick-walled casting mold 410 and the blank 424 already was described above for similar elements shown in figure 1. However, the range of materials used to make the thick-walled mold 410 and the blank 424 can be expanded to include the same materials that were used to describe the manufacture of the thin-walled mold 310 and the blank 324 of FIG. 3, respectively. The outer diameter of the blank 424 is smaller than the outer diameter of the blank 324 used for casting a drill bit of the same size.

Крышка 465 аналогична крышке 365 по фиг.3 и обеспечивает те же преимущества, которые были описаны для крышки 365 по фиг.3. Способ изготовления скважинного снаряда с использованием подобного литьевого узла 400 скважинного снаряда также аналогичен процессу, описанному по фиг.3, с той лишь разницей, что бандажированный узел 370 и средний бандаж 390 не используются.The lid 465 is similar to the lid 365 in FIG. 3 and provides the same advantages as described for the lid 365 in FIG. 3. A method of manufacturing a wellbore using a similar injection unit 400 of the wellbore is also similar to the process described in FIG. 3, with the only difference being that the bandage 370 and the middle bandage 390 are not used.

Что касается узла 300 бандажированной литейной формы и способов использования узла 300 бандажированной литейной формы, показанной на фиг.3, собственные исследования показали, что использование способа по настоящему изобретению позволяет сэкономить при производстве долот примерно пятьдесят процентов расходуемого графита или литейного материала. Кроме этого, что более важно, испытания показали, что в узле 300 бандажированной литейной формы можно безопасно использовать болванки большего диаметра, за счет чего расход литейного материала 330 уменьшается примерно на двадцать пять процентов.As regards the bandaged mold assembly 300 and methods for using the bandaged mold assembly 300 shown in FIG. 3, in-house studies have shown that using the method of the present invention saves about fifty percent of the graphite or casting material used in producing bits. In addition, and more importantly, tests have shown that larger diameters can be safely used in the assembly 300 of the retained mold, thereby reducing the consumption of cast material 330 by about twenty-five percent.

Использование узла 300 бандажированной литейной формы обеспечивает ряд преимуществ. Во-первых, количество и стоимость расходуемого графита или литейного материала значительно сокращается. Во-вторых, многие компоненты узла 300 бандажированной литейной формы можно восстанавливать для повторного использования в многочисленных литейных узлах, тем самым уменьшается себестоимость, количество отходов и объем отвалов. В-третьих, способ литья, с использованием узла 300 бандажированной литейной формы позволяет использовать болванки 324 большего диаметра с соответствующим сокращением затрат за счет уменьшения расходуемого литейного материала 330. За счет использования меньшего количества литейного материала 330 уменьшается расход связующего материала 360 необходимого для обеспечения полной пропитки. Другое преимущество заключается в том, что пластичность и ударная вязкость долота при использовании болванок большего диаметра в целом увеличивается. Дополнительное преимущество заключается в том, что способ использования узла 300 бандажированной литейной формы существенно снижает вероятность повреждения печи в маловероятном случае, если в литейной форме возникнет течь. Помимо этого, любые варианты осуществления предусматривающие использование крышки 365, 465, позволяют легко изолировать и восстанавливать дорогостоящий избыточный связующий материал 360 для переработки.The use of a bandaged casting assembly 300 provides a number of advantages. First, the quantity and cost of consumable graphite or casting material is significantly reduced. Secondly, many components of the bandaged casting unit 300 can be restored for reuse in multiple foundry units, thereby reducing the cost, waste and volume of dumps. Thirdly, the casting method using the bandaged casting unit 300 allows the use of larger diameter blanks 324 with a corresponding reduction in costs by reducing the consumption of casting material 330. By using a smaller amount of casting material 330, the consumption of binder material 360 necessary to ensure complete impregnation is reduced . Another advantage is that the ductility and toughness of the bit when using larger ingots is generally increased. An additional advantage is that the method of using the bandaged mold assembly 300 greatly reduces the likelihood of damage to the furnace in the unlikely event that leakage occurs in the mold. In addition, any embodiments involving the use of lids 365, 465 make it easy to isolate and recover the costly excess binder material 360 for processing.

Хотя изобретение было описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, подобное описание не следует понимать как ограничительное. Специалистам в данной области техники после ознакомления с описанием изобретения станут очевидны различные изменения в раскрытых вариантах осуществления, а также альтернативные варианты осуществления изобретения. Специалистам в данной области техники следует понимать, что концепция и конкретные раскрытые варианты осуществления могут быть непосредственно взяты за основу при модифицировании или разработке других конструкций для достижения тех же целей изобретения. Специалистам в данной области техники также следует понимать, что подобные равноценные конструкции не должны отходить от духа и сущности изобретения, определяемых пунктами прилагаемой формулы изобретения. Таким образом, считается, что пункты формулы изобретения охватывают любые подобные модификации или варианты осуществления, не выходящие за рамки объема изобретения.Although the invention has been described with reference to specific embodiments, such a description should not be construed as limiting. Specialists in this field of technology after reading the description of the invention will become apparent various changes in the disclosed embodiments, as well as alternative embodiments of the invention. Specialists in the art should understand that the concept and specific disclosed embodiments can be directly taken as a basis when modifying or developing other designs to achieve the same objectives of the invention. Specialists in the art should also understand that such equivalent constructions should not depart from the spirit and essence of the invention defined by the paragraphs of the attached claims. Thus, it is believed that the claims cover any such modifications or embodiments, without departing from the scope of the invention.

Claims

1. A bandaged casting mold assembly for the manufacture of a borehole tool, comprising a casting unit for manufacturing a borehole tool having a casting mold with an inner surface defining a mold cavity, wherein the mold is provided with a casting funnel associated with the upper part of the mold, a bowl with a binder , the base of which is associated with the upper part of the casting funnel, and the base is made with a hole passing through the thickness of the base, a blank suspended at least partially inside For a mold cavity, a central sprue located at least partially inside said die, a nozzle located below the said central sprue, and cast material located inside the mold cavity around at least a portion of the die, and a bandage assembly comprising the base plate, an external bandage associated with the external perimeter of the base plate, wherein the external bandage and the base plate form a bandaged cavity, and a middle bandage, wherein the injection unit of the downhole tool p positioned inside the bandage cavity, and the middle bandage is loaded into a significant portion of the bandage cavity located between the outer perimeter of the injection unit of the downhole tool and the inner perimeter of the outer bandage.

2. The mold according to claim 1, characterized in that the base plate comprises a mating socket, and the casting mold of the injection unit of the wellbore is associated with a mating socket of the base plate.

3. The mold according to claim 1, characterized in that the middle bandage contains granular material.

4. The mold according to claim 3, characterized in that the granular material has a non-rolled shape.

5. The mold according to claim 3, characterized in that the middle bandage contains at least one material selected from the group consisting of silicon, ceramic balls, carbonate sand, graphite powder and unbound sand.

6. The mold according to claim 1, characterized in that the injection unit comprises a cover mating with the upper part of the disc and covering at least the upper surface of the disc.

7. The mold according to claim 6, characterized in that the lid comprises a socket for interfacing with the upper part of the disc.

8. The mold according to claim 1, characterized in that the bandaged unit contains a vacuum hole.

9. The mold according to claim 1, characterized in that the outer bandage and the base plate are made entirely as a single part.

10. The mold according to claim 1, characterized in that the distance between at least a portion of the outer surface of the ingot and the inner surface of the mold varies from about four millimeters to about ten millimeters.

11. The mold according to claim 10, characterized in that the distance between at least a portion of the outer surface of the ingot and the inner surface of the mold is from about five millimeters to about eight millimeters.

12. The mold according to claim 1, characterized in that the wall thickness of the mold is from about 0.95 cm to 6.35 cm

13. An injection unit for manufacturing a downhole tool, comprising a mold having an inner surface defining the shape of the mold cavity, the assembly having a casting funnel associated with the upper part of the mold, a bowl with a binder, the base of which is mating with the upper part of the casting funnel moreover, the base is made with a hole that passes through the thickness of the base, a blank suspended at least partially inside the cavity of the mold, a central sprue located at least at least partially inside the indicated blank, an nozzle located below the specified central gate, casting material located inside the mold cavity around at least part of the blank, and a lid associated with at least the upper surface of the blank and closing, according to at least the upper surface of the disc.

14. The node according to p. 13, characterized in that the cover is associated with the outer perimeter of the upper side of the disc and closes the outer perimeter of the upper side of the disc.

15. The node according to p. 13, characterized in that the lid has a socket for interfacing with the upper part of the disc.

16. A method of manufacturing a bandaged casting mold for the manufacture of a downhole tool, comprising forming an injection assembly of a downhole tool comprising a mold having an inner surface and defining a mold cavity, a casting funnel associated with the upper part of the mold and defining a mold funnel cavity, a bowl with a binder a substance, the base of which is associated with the upper part of the casting funnel, and the base is made with a hole that passes through the thickness of the base, a blank, suspended at least partially inside the mold cavity, a central gate located at least partially inside the die, an nozzle located below the said central gate, foundry material inside the mold cavity around at least a portion of the die while heating the injection unit of the wellbore, as a result of which the casting material exerts a force on the inner surface of the mold and fastening the outer surface of the mold I prevent cracking of the mold.

17. The method according to p. 16, characterized in that the binder is added to the cavity of the mold and the cavity of the casting funnel, and the injection unit of the wellbore further comprises a lid associated with the upper part of the blank, with at least the upper surface being closed with the lid. discs and prevent the formation of a metallurgical bond between the binder material and the upper surface of the disc.

18. The method according to p. 17, characterized in that at least a portion of the binder material is reused.

19. The method according to p. 16, characterized in that the fastening of the outer surface of the mold is carried out by forming a bandage assembly containing a base plate, an external bandage associated with the external perimeter of the base plate, while the outer bandage and the base plate form a bandaged cavity, the injection room node of the downhole projectile inside the retained cavity, loading the middle bandage into a significant part of the retained cavity located between the outer perimeter of the injection unit of the downhole sleep poison and the inner perimeter of the outer shroud.

20. The method according to p. 19, characterized in that the abutment socket is made in the base plate, and the casting mold of the injection unit of the wellbore is associated with the base plate inside the abutment socket.

21. The method according to p. 19, characterized in that the middle bandage is a granular material.

22. The method according to p. 21, characterized in that the granular material has a non-rounded shape.

23. The method according to p. 19, characterized in that the middle bandage is at least one material selected from the group consisting of silicon, ceramic balls, carbonate sand, graphite powder and unbound sand.

24. The method according to p. 19, characterized in that the middle bandage is placed inside the bandaged cavity.

25. The method according to p. 24, characterized in that the seal of the middle brace is carried out by pressing on top of the middle brace.

26. The method according to p. 24, characterized in that the compaction of the middle brace is carried out by vibrating the middle brace.

27. The method according to p. 24, characterized in that the compaction of the middle brace is carried out by evacuating the lower part of the middle brace.

28. The method according to p. 19, characterized in that the bandaged unit contains a vacuum hole.

29. The method according to p. 19, characterized in that the outer bandage and the base plate are made entirely as a single part.

30. The method according to p. 19, characterized in that the bandaged unit and the middle bandage are reused.

31. The method according to p. 16, characterized in that the distance between at least a portion of the outer surface of the ingot and the inner surface of the mold is from about four millimeters to about ten millimeters.

32. The method according to p. 16, characterized in that the distance between at least a portion of the outer surface of the ingot and the inner surface of the mold is from about five millimeters to about eight millimeters.

33. The method according to p. 16, characterized in that the wall thickness of the mold is from about 0.95 cm to 6.35 cm

34. A method of manufacturing a casting unit of a bandage casting mold, comprising forming a casting unit of a downhole projectile comprising a mold having an inner surface and an upper part defining a mold cavity by installing a blank at least partially inside the mold cavity, a central gate, at least partially inside said blank, nozzle from the bottom of said central gate, casting funnel, coupled with the upper part of the mold, bowl with a binder, the base of which is mated with the upper part of the casting funnel, and the base of the bowl is made with a hole passing through the thickness of the base by loading the casting material into the cavity of the mold around at least part of the blank, installing a lid that is mated with at least the top the surface of the disc and cover at least the upper surface of the disc, and heat the injection unit of the downhole tool.

35. The method according to p. 34, characterized in that the binder is added to the cavity of the mold and the cavity of the casting funnel, and the lid closes at least the upper surface of the blank to prevent the formation of a metallurgical bond between the binder material and the upper surface of the blank.

36. The method according to p. 35, characterized in that at least a portion of the binder material is reused.

37. The method according to p. 34, characterized in that the lid has a socket for interfacing with the upper part of the disc.