專(zhuān)利名稱(chēng)：：形成多晶金剛石切割元件的方法，所形成的切割元件和所裝備的鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的實(shí)施方案涉及形成具有至少一部分金剛石臺(tái)(table)、基本上不含催化材料的多晶金剛石切割元件的方法，并且涉及如此形成的切割元件。
背景技術(shù)：
：多晶金剛石復(fù)合片(PDC)結(jié)構(gòu)形式的超級(jí)磨料切割元件已在商業(yè)上可獲得將近四十年，并且在支持基材的末端上形成有多晶金剛石臺(tái)的PDC切割元件已在商業(yè)上可獲得超過(guò)二十年的時(shí)間。后一類(lèi)型的PDC切割元件通常包含薄的、基本上圓形的盤(pán)(盡管其它形狀也是可獲得的)，通常稱(chēng)之為“臺(tái)”，其包含在超高溫度和壓力下相互結(jié)合的金剛石晶體形成的超級(jí)磨料材料層，并且確定基本上為平坦的前切割面、背面和外圍或圓周邊緣，其至少一部分被用作切割刃來(lái)切割地下巖層，該地下巖層由在其上安裝有PDC切割元件的鉆頭所鉆進(jìn)。盡管也已知自支持的PDC切割元件，特別是在較高溫度下穩(wěn)定的被稱(chēng)為“熱穩(wěn)定多晶金剛石或TSP”的那些，但在超級(jí)磨料臺(tái)到背襯層或由碳化鎢形成的基材的形成期間，PDC切割元件通常在它們的背面上結(jié)合。這樣的切割元件廣泛用于旋轉(zhuǎn)固定切割機(jī)，或“刮刀”、鉆頭以及用于鉆進(jìn)和鉸除地下巖層的其它鉆頭和工具，這樣的其它鉆頭和工具包括但不限于取芯鉆頭、雙心鉆頭、偏心鉆頭、混合體(hybrid)(例如軋制部件與固定切割元件相結(jié)合)、牙輪鉆頭、鉸刀翼(reamerwing)、可膨脹鉸刀和套管銑磨工具(casingmillingtool)。作為在本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“鉆頭”包含所有前述和等價(jià)的結(jié)構(gòu)。在任何一種切割元件的形成中，通常采用催化劑來(lái)促進(jìn)金剛石晶體的金剛石與金剛石結(jié)合。遺憾的是，金剛石臺(tái)中催化劑的存在可導(dǎo)致因金剛石和催化劑的熱膨脹系數(shù)(CTE)差異所致的在約400°C開(kāi)始的熱劣化，并且可導(dǎo)致因催化劑促進(jìn)金剛石到碳的后石墨化所致的在約700-750°C開(kāi)始的熱劣化。盡管鉆進(jìn)泥漿作為冷卻劑使用，并且盡管相對(duì)快速的熱量傳遞到金剛石臺(tái)、基材和在其上安裝有切割元件的鉆頭體，但在巖層的鉆進(jìn)期間這樣的溫度可通過(guò)PDC切割元件的切割刃而達(dá)到。已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中認(rèn)識(shí)到從金剛石臺(tái)的切割表面，特別是從在其切割刃和沿著鄰接著其切割刃的金剛石臺(tái)的側(cè)面并延伸向基材移除在金剛石臺(tái)的原始合成加工中使用的催化劑，減少了這些部分的金剛石臺(tái)因熱效應(yīng)劣化的趨勢(shì)。因此，如果催化劑移除的深度是充足的，金剛石臺(tái)的壽命得以延長(zhǎng)。對(duì)前述的熱劣化效應(yīng)和如何并且從金剛石臺(tái)的什么部分可有益地有移除催化劑的認(rèn)識(shí)公開(kāi)在很多其它的文件中日本專(zhuān)利JP59-219500以及美國(guó)專(zhuān)利4，224，380,5,127，923,6,544，308和6，601，662，美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2006/0060390、2006/0060391、2006/0060392、2006/0086540、2008/0223623、2009/0152018和PCT國(guó)際公開(kāi)號(hào)W02004/106003、W02004/106004和W02005/110648。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施方案涉及形成多晶金剛石元件例如適用于地下鉆進(jìn)，展現(xiàn)改善熱穩(wěn)定性的切割元件的方法，并且涉及所得的切割元件。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，包含金剛石臺(tái)的多晶金剛石復(fù)合片在高壓高溫工藝中使用催化劑形成，并且隨后將催化劑從全部的金剛石臺(tái)基本移除。隨后，在后來(lái)的高壓高溫工藝中采用至少部分不同于催化劑材料的粘接劑材料將金剛石臺(tái)附著到支持基材。隨后的高溫高壓工藝可在與用于形成金剛石臺(tái)相當(dāng)?shù)膲毫ο逻M(jìn)行，或可在更高或更低的壓力下進(jìn)行。也可分別采用不同的溫度，以形成金剛石臺(tái)以及在將金剛石臺(tái)附著到支持基材期間。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，允許粘結(jié)劑材料從與基材的界面通過(guò)金剛石臺(tái)基本完全滲透到金剛石臺(tái)的切割表面和側(cè)面，通過(guò)常規(guī)技術(shù)將粘結(jié)劑材料選擇性地從金剛石臺(tái)的一個(gè)或多個(gè)所需的區(qū)域移除。根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施方案形成的切割元件和展現(xiàn)的結(jié)構(gòu)也得到公開(kāi)，并且包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。采用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案形成的切割元件和展現(xiàn)的結(jié)構(gòu)的鉆頭也得到公開(kāi)，并且包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。通過(guò)考慮隨后的描述、附圖和附屬的權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得明了。圖1是根據(jù)本發(fā)明形成多晶金剛石復(fù)合片切割元件的方法的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖；圖2A-2D描繪了根據(jù)圖1的實(shí)施方案的多晶金剛石復(fù)合片切割元件的形成圖3描繪了安裝有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的切割元件的旋轉(zhuǎn)刮刀鉆頭的一個(gè)實(shí)施例。具體實(shí)施例方式在圖1中說(shuō)明了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案的工藝流程，而在圖2A-2D中說(shuō)明了在工藝中形成的相關(guān)結(jié)構(gòu)。參考前述附圖，在步驟100中，在高壓高溫工藝中在催化劑204存在下由大量的金剛石顆粒(例如磨粒)形成了以金剛石臺(tái)202形式的多晶金剛石復(fù)合片200(圖2A)。在本文中使用的術(shù)語(yǔ)金剛石“顆?！被蚪饎偸澳チ！泵總€(gè)不僅包括金剛石的單個(gè)顆粒，而且包括在其間具有金剛石和金剛石結(jié)合的單個(gè)金剛石顆粒的集合體。可在燒結(jié)碳化鎢或現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它合適材料的支持基材206(如所示)上以在美國(guó)專(zhuān)利3，745，623中描述類(lèi)型的常規(guī)工藝(作為一個(gè)非限制性實(shí)施例)來(lái)形成金剛石臺(tái)202，或者以在美國(guó)專(zhuān)利5，127，923中描述的類(lèi)似常規(guī)工藝(作為一個(gè)非限制性實(shí)施例)以獨(dú)立式的多晶金剛石復(fù)合片(例如沒(méi)有支持基材)的形式形成金剛石臺(tái)202。金剛石磨?？砂烊唤饎偸?、合成金剛石或其混合物，并且可包含不同尺寸的金剛石磨?；虿煌Я３叽缁虿煌钠骄Я３叽绲膶訝罱饎偸チ；蚱渌囟▍^(qū)域，并且金剛石臺(tái)或者其一個(gè)或多個(gè)區(qū)域可包含不同晶粒尺寸的梯度。可在支持基材206中提供催化劑(如果采用的話)，或可將其與金剛石磨粒混合。如下所述將會(huì)被移除的支持基材206可為薄的，處于幾個(gè)毫米的數(shù)量級(jí)，從而允許在給定的金剛石壓制單元體積(presscellvolume)中同時(shí)加工相對(duì)更多的金剛石臺(tái)202。在步驟102中，通過(guò)從金剛石臺(tái)202浸取支持基材206的材料來(lái)從金剛石臺(tái)202移除支持基材206(如果存在)，同時(shí)從金剛石臺(tái)202同時(shí)地基本移除催化劑204。特別地，如現(xiàn)有技術(shù)已知和在前述的美國(guó)專(zhuān)利5，127，923和在美國(guó)專(zhuān)利4，224，380中更全面描述的那樣，可使用王水(濃硝酸(HNO3)和濃鹽酸(HCl)的混合物)溶解至少一部分支持基材(如果存在)，從而在金剛石臺(tái)的金剛石晶體之間的晶格間隙和從晶體表面基本移除催化劑204，并從而在基材206和金剛石臺(tái)202之間的界面處溶解催化性粘結(jié)劑材料，從而導(dǎo)致其間的分離。還已知采用沸騰的鹽酸(HCl)和沸騰的氫氟酸(HF)，以及不同比例的HF和HNO3的混合物?，F(xiàn)有技術(shù)中還已知用于催化劑移除的其它技術(shù)。在其它的實(shí)施方案中，可在從金剛石臺(tái)202的金剛石晶體之間的間隙空位移除催化劑204之前，從金剛石臺(tái)202移除基材206，或可在從金剛石臺(tái)202的金剛石晶體之間的間隙空位移除催化劑204之后，從金剛石臺(tái)202移除基材206。此外，可采用除了酸浸取以外的方法從金剛石臺(tái)204移除基材206。這樣的方法可包括例如研磨、切割和激光消融中的一種或多種。所得的結(jié)構(gòu)(圖2B)是基本上沒(méi)有催化劑204存在的金剛石臺(tái)202’。在本文中使用的具有“基本上沒(méi)有催化劑”或是“基本上不含催化劑”的金剛石臺(tái)或多晶金剛石復(fù)合片不需要完全移除催化劑，因?yàn)橐恍堄嗟拇呋瘎┛纱嬖谟诮饎偸チｎw粒的表面上，以及在顆粒之間的一些基本封閉的空位中，在這些空位中浸取劑沒(méi)有完全滲透。在步驟104中，在另外的常規(guī)高溫高壓工藝中于至少部分不同于催化劑204材料的粘結(jié)劑材料的存在下，放置另一個(gè)支持基材208與金剛石臺(tái)202’相鄰并將其固定于此。支持基材208可包含燒結(jié)碳化鎢或?qū)τ诒绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它合適材料。如圖2C所示，粘結(jié)劑材料210可以以(例如)粉末形式或在金剛石臺(tái)202’和支持基材208之間放置的層中的薄盤(pán)210a的形式(作為支持基材208材料的完整部分210b)或兩者皆有的形式存在于步驟104的開(kāi)始。當(dāng)步驟104完結(jié)時(shí)，具有包含粘結(jié)劑材料210在其中的金剛石臺(tái)202”的多晶金剛石復(fù)合片200’的產(chǎn)生歸因于粘結(jié)劑材料210從其一個(gè)或多個(gè)來(lái)源遷移到多晶金剛石復(fù)合片200’的金剛石晶體之間的間隙空位中，這些間隙空位是在步驟102中在移除催化劑204時(shí)空出的。如上所注意的，在粘結(jié)劑材料210存在下進(jìn)行的另一常規(guī)高溫高壓工藝可在與用于形成金剛石臺(tái)202相當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο逻M(jìn)行，或可在更低的壓力和溫度下進(jìn)行。例如，金剛石臺(tái)202可在至少約5GPa的壓力和約1500°C的溫度下形成，而另一種高溫高壓工藝可在基本上不同的，例如在約6至約范圍內(nèi)或甚至約8GPa以上的更高壓力，和約1650°C至約2200°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。相反地，用于形成金剛石臺(tái)的壓力可在約6至約范圍內(nèi)或甚至約SGI^a以上，并且溫度可在約1650°C至約2200°C范圍內(nèi)，而在粘結(jié)劑材料存在下的另一高溫高壓工藝可在基本上不同的更低壓力例如至少約5GPa，和約1500°C的溫度下進(jìn)行以保持處于金剛石穩(wěn)定區(qū)，并防止在步驟104期間金剛石臺(tái)202’的后石墨化。金剛石臺(tái)202’這樣的后石墨化趨勢(shì)根據(jù)所采用的粘結(jié)劑的催化性質(zhì)可為特別關(guān)注的。在每一個(gè)前述的實(shí)施例中，僅可改變壓力，而用于分別形成金剛石臺(tái)202和將金剛石臺(tái)202’附著到支持基材208的溫度可基本上相同。相反地，在兩個(gè)分別的步驟100和步驟104中，也可改變溫度。此外，對(duì)于每一個(gè)工藝的溫度和壓力的時(shí)間可在從約20秒延伸至約20分鐘以上的范圍內(nèi)改變。在上述段落中提出的第一個(gè)實(shí)施例中，金剛石臺(tái)202可在相對(duì)較低的溫度和壓力下形成，以制備較低密度和較大孔隙率的金剛石和金剛石結(jié)合的結(jié)構(gòu)，從而有利于采用酸浸取或其它常規(guī)的侵入性工藝移除催化劑204。隨后，將金剛石臺(tái)202’附著到支持基材208可在顯著較高(例如，高出約額外的百分之十以上)的壓力和溫度下進(jìn)行，從而提高所得的金剛石臺(tái)202”的密度和強(qiáng)度。在上述段落中提出的第二個(gè)實(shí)施例中，用于形成金剛石臺(tái)202的相對(duì)較高的壓力和溫度將提供高密度和強(qiáng)度的金剛石結(jié)構(gòu)，而用于將金剛石臺(tái)202’附著到支持基材208的相對(duì)較低的壓力和溫度將不會(huì)使所得的金剛石臺(tái)202”的密度和強(qiáng)度折中，同時(shí)減少粘結(jié)劑材料210的添加和基材208的附著的循環(huán)時(shí)間。在進(jìn)一步的步驟106中，金剛石臺(tái)202”的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域21h、212b(分別地并作為非限制性實(shí)施例，與切割面相鄰的區(qū)域和與金剛石臺(tái)202”的側(cè)表面214相鄰的區(qū)域)基本上和選擇性地從中移除粘結(jié)劑材料210，同時(shí)排除與支持基材208的接觸，并且作為非限制性實(shí)施例，金剛石臺(tái)202”的側(cè)面214的部分與浸取劑。當(dāng)然，可將粘結(jié)劑材料從金剛石臺(tái)202”移除到任何所需的大的程度或深度。作為非限制性實(shí)施例，合適的深度可以為約.04mm至.5mm的范圍?？刹捎萌魏吻笆龅慕?，并且一種特別適合的浸取劑是在高于110°C的溫度下持續(xù)約3至約60小時(shí)的鹽酸(HCl)，如圖2D所示，其取決于從暴露于浸取劑的金剛石臺(tái)202”表面移除粘結(jié)劑材料210的所需深度。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，通過(guò)在塑性樹(shù)脂中包裹基材208和一部分金剛石臺(tái)202”，通過(guò)用覆蓋材料涂覆基材208和一部分金剛石臺(tái)202”，或通過(guò)使用對(duì)浸取劑耐密封的“0”型環(huán)，采用塑性固定裝置對(duì)金剛石臺(tái)202”的側(cè)表面214壓縮，可以排除與浸取劑的接觸。在由于從金剛石臺(tái)202”的至少一個(gè)或多個(gè)區(qū)域21h、212b移除粘結(jié)劑材料210的使用期間，所得的多晶金剛石復(fù)合片200”提供了改善的熱穩(wěn)定性和因而改善的耐磨性。在金剛石臺(tái)202”的另一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的粘結(jié)劑材料的存在可改善其持久性和沖擊強(qiáng)度。本文的發(fā)明人已經(jīng)注意到，令人驚訝地并且與行業(yè)中常規(guī)思想相反在從中最初移除催化劑后，對(duì)于相等金剛石密度的金剛石臺(tái)，在其中引入粘結(jié)劑的所得金剛石臺(tái)的強(qiáng)度與其中具有催化劑(用于形成金剛石臺(tái))的金剛石臺(tái)的強(qiáng)度基本上相等。作為一個(gè)非限制性實(shí)施例，在本發(fā)明的實(shí)施方案的實(shí)施中，適合用作催化劑和粘結(jié)劑的材料包括VIII族元素及其合金，例如Co、Ni、Fe及其合金。因而，在一種實(shí)施方式中，Co可在多晶金剛石復(fù)合片的形成中作為催化劑使用，隨后將其浸取催化劑和移除支持基材。Ni因而可用作粘結(jié)劑材料以將所得的浸取的金剛石臺(tái)附著到另一支持基材。在另一實(shí)施方式中，在多晶金剛石復(fù)合片的形成中采用狗合金作為催化劑，隨后將其浸取催化劑和移除支持基材。Co因而可用作粘結(jié)劑材料以將所得的浸取的金剛石臺(tái)附著到另一個(gè)支持基材。在另一實(shí)施方式中，Co可在多晶金剛石復(fù)合片的形成中作為催化劑使用，隨后將其浸取催化劑和移除支持基材。Co/Ni合金因而可用作粘結(jié)劑材料以將所得的浸取的金剛石臺(tái)附著到另一個(gè)支持基材。在前述實(shí)施方式的變體中，Co可在多晶金剛石復(fù)合片的形成中作為催化劑使用，隨后將其浸取催化劑和移除支持基材。Fe/Ni合金因而可用作粘結(jié)劑材料以將所得的浸取的金剛石臺(tái)附著到另一個(gè)支持基材。如上所述，粘結(jié)劑材料可結(jié)合入燒結(jié)碳化鎢或其它合適的基材中，可施加到在浸取的金剛石臺(tái)和另一個(gè)支持基材之間的界面，或兩者。在又一個(gè)變體中，可將粘結(jié)劑材料210放置與一個(gè)或多個(gè)表面相鄰(例如，與基材210相對(duì)的金剛石臺(tái)202’的表面)，從而有利于在步驟104中將粘結(jié)劑材料210引入金剛石臺(tái)202，中。參考附圖中的圖3，顯示了旋轉(zhuǎn)刮刀鉆頭形式的鉆頭10。鉆頭10包括鉆頭體11。鉆頭10包括在其桿上的常規(guī)外螺紋12，該外螺紋配置成API標(biāo)準(zhǔn)并且適合連接鉆柱部件(沒(méi)有顯示)。在鉆頭體11的面14上安裝有很多切割元件16，至少其中一部分展現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的切割元件的實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)，每個(gè)切割元件16包含在支持碳化物基材上形成的多晶金剛石復(fù)合片(PDC)臺(tái)18。放置切割元件16以切割正在鉆進(jìn)的地下巖層，同時(shí)鉆頭10在鉆壓(WOB)下在鉆進(jìn)中圍繞中心線20旋轉(zhuǎn)。鉆頭體11可包括計(jì)量修整器(gagetrimmer)23，至少其中一部分可展現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的切割元件的實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)，每個(gè)計(jì)量修整器23包括一個(gè)前述的PDC臺(tái)18，這樣的臺(tái)18配置有修整和保持鉆孔的計(jì)量直徑的刃(沒(méi)有示出)，以及在計(jì)量器上的襯墊22，其與鉆孔的壁接觸并穩(wěn)定孔中的鉆頭。在本文中使用的術(shù)語(yǔ)“鉆頭”包括刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、混合鉆頭、鉸孔器、研磨件和其它用于鉆進(jìn)和擴(kuò)大井孔的地下工具。在鉆進(jìn)期間，通過(guò)位于噴嘴口觀的噴嘴組件30排放鉆進(jìn)泥漿(其與鉆頭體11的面14流體交換)，用于冷卻切割元件16的PDC臺(tái)18和從鉆頭10的面14移除巖層切削物進(jìn)入通道15和垃圾槽17。對(duì)于不同的泥漿流量可選定噴嘴組件30的孔M的尺寸，這取決于特定的噴嘴組件30將鉆進(jìn)泥漿引入到每一組切割元件16需要的所需沖洗。盡管前述的描述包含許多細(xì)節(jié)和實(shí)施例，但這些并不限制本發(fā)明的范圍，而僅是作為提供一些實(shí)施方案的說(shuō)明。類(lèi)似地，可設(shè)計(jì)本發(fā)明的其它實(shí)施方案，這不偏離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍僅由附屬的權(quán)利要求及其等同物來(lái)說(shuō)明和限制，而不是前述的描述。對(duì)在本文公開(kāi)的發(fā)明的所有增加、刪減和改變以及落入權(quán)利要求的意思中的均包含于它們的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種形成多晶金剛石元件的方法，該方法包括在催化劑存在下，在足以形成金剛石和金剛石結(jié)合的溫度下形成多晶金剛石復(fù)合片；從多晶金剛石復(fù)合片基本上移除催化劑；以及在足夠高以維持多晶金剛石復(fù)合片中金剛石和金剛石結(jié)合的穩(wěn)定性的溫度和壓力下，在至少部分不同于催化劑材料的粘結(jié)劑材料的存在下，將從其中基本移除催化劑的多晶金剛石復(fù)合片固定到支持基材。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)浸取實(shí)施從多晶金剛石復(fù)合片基本上移除催化劑。3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中多晶金剛石復(fù)合片在支持基材上形成，并且由此移除在其上形成有多晶金剛石復(fù)合片的支持基材。4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中多晶金剛石復(fù)合片作為獨(dú)立式結(jié)構(gòu)形成。5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括從多晶金剛石復(fù)合片的至少一個(gè)區(qū)域移除粘結(jié)劑材料。6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中通過(guò)浸取從多晶金剛石復(fù)合片的至少一個(gè)區(qū)域移除粘結(jié)劑材料。7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中從多晶金剛石復(fù)合片的至少一個(gè)區(qū)域移除粘結(jié)劑材料包括從多晶金剛石復(fù)合片的切割面的至少一部分和多晶金剛石復(fù)合片的側(cè)表面的至少一部分中的至少之一移除粘結(jié)劑材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用于形成金剛石臺(tái)的溫度和壓力的至少之一高于用于將從其中基本移除催化劑的多晶金剛石復(fù)合片固定到支持基材的單個(gè)溫度或壓力。9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用于形成金剛石臺(tái)的溫度和壓力的至少之一低于用于將從其中基本移除催化劑的多晶金剛石復(fù)合片固定到支持基材的單個(gè)溫度或壓力。10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成多晶金剛石復(fù)合片的壓力基本上不同于用于將多晶金剛石復(fù)合片固定到支持基材的壓力。11.一種多晶金剛石元件，包含采用催化劑形成的多晶金剛石復(fù)合片；以及固定到多晶金剛石復(fù)合片的支持基材；其中多晶金剛石元件包含至少部分不同于催化劑材料的粘結(jié)劑材料。12.根據(jù)權(quán)利要求11的多晶金剛石元件，其中所述多晶金剛石復(fù)合片基本上不含催化劑。13.根據(jù)權(quán)利要求12的多晶金剛石元件，其中所述多晶金剛石元件的至少一個(gè)區(qū)域基本上不含粘結(jié)劑材料。14.根據(jù)權(quán)利要求13的多晶金剛石元件，其中所述至少一個(gè)區(qū)域包含與切割面相鄰的區(qū)域和與多晶金剛石復(fù)合片的側(cè)表面相鄰的區(qū)域中的至少之一。15.根據(jù)權(quán)利要求11的多晶金剛石元件，其中所述粘結(jié)劑材料包含另一種不同的催化劑。16.一種用于鉆探地下巖層的鉆頭，包含本體；用于將本體連接到鉆柱的結(jié)構(gòu)；固定到本體用于處理地下巖層的至少一個(gè)切割元件，該至少一個(gè)切割元件包含采用催化劑形成的多晶金剛石復(fù)合片；以及固定到多晶金剛石復(fù)合片的支持基材；其中多晶金剛石元件包含至少部分不同于催化劑材料的粘結(jié)劑材料。17.根據(jù)權(quán)利要求16的鉆頭，其中所述多晶金剛石復(fù)合片基本上不含催化劑。18.根據(jù)權(quán)利要求17的鉆頭，其中所述多晶金剛石元件的至少一個(gè)區(qū)域基本上不含粘結(jié)劑材料。19.根據(jù)權(quán)利要求18的鉆頭，其中所述至少一個(gè)區(qū)域包含與切割面相鄰的區(qū)域和與多晶金剛石復(fù)合片的側(cè)表面相鄰的區(qū)域中的至少之一。20.根據(jù)權(quán)利要求16的鉆頭，其中所述粘結(jié)劑材料包含另一種不同的催化劑。全文摘要在高壓高溫工藝中使用催化劑形成包含金剛石臺(tái)的多晶金剛石復(fù)合片，將催化劑從全部的金剛石臺(tái)上基本移除，并且在后來(lái)的高壓高溫工藝中采用至少部分不同于催化劑材料的粘結(jié)劑材料將金剛石臺(tái)附著到支持基材。允許粘結(jié)劑材料從與基材的界面通過(guò)金剛石臺(tái)基本完全滲透到和包括切割表面，并且通過(guò)常規(guī)技術(shù)(例如酸浸取)將粘結(jié)劑材料選擇性地從金剛石臺(tái)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域移除。還公開(kāi)了如此形成的切割元件和裝備有這樣的切割元件的鉆頭。文檔編號(hào)E21B10/46GK102281974SQ201080004577公開(kāi)日2011年12月14日申請(qǐng)日期2010年1月15日優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日發(fā)明者D·E·斯科特申請(qǐng)人:貝克休斯公司