MX2012012469A - Metodo para formar compactos policristalinos. - Google Patents

Abstract

Métodos para formar un compacto policristalino para el uso en una herramienta para perforación en la tierra incluyen sinterizar una pluralidad de partículas duras con material de catalizador para formar un material policristalino que incluye una pluralidad de partículas inter-enlazadas de material duro integralmente formadas con el material de catalizador e introducir por lo menos una porción del material policristalino a un material reactivo para remover por lo menos una porción del material de catalizador contenido dentro del material policristalino. El material reactivo puede incluir por lo menos uno de un vidrio fundido, un compuesto iónico, un licor de lixiviación y un plasma químico. El material reactivo se puede introducir al material policristalino a una temperatura de mayor que o igual a un punto de fusión del mismo.

Description

MÉTODOS PARA FORMAR COMPACTOS POLICRISTALINOS CAMPO TÉCNICO Las modalidades de la presente descripción se relacionan generalmente a métodos para formar elementos cortantes con compacto de diamante policristalino para herramientas para perforación en la tierra.

ANTECEDENTES Las herramientas para perforación en la tierra para formar pozos de sondeo en formaciones subterráneas de tierra generalmente incluyen una pluralidad de elementos cortantes asegurados a un cuerpo. Por ejemplo, las brocas de barrena rotatorias para perforación en la tierra con cortador fijado (también referidas como "brocas de arrastre") incluyen una pluralidad de elementos cortantes que se unen fijamente a un cuerpo de broca de la broca de barrena. De manera similar, las brocas de barrena rotatorias para perforación en la tierra de cono de rodillo pueden incluir conos que están montados sobre pernos de cojinete que se extienden desde las patas de un cuerpo de broca tal que cada cono es capaz de rotar alrededor del perno de cojinete sobre el cual está montado. Una pluralidad de elementos cortantes se puede montar a cada cono de la broca de barrena. En otras palabras, las herramientas para perforación en la tierra típicamente incluyen un cuerpo de broca al cual se unen los elementos cortantes.

Los elementos cortantes utilizados en tales herramientas para perforación en la tierra frecuentemente incluyen compactos de diamante policristalino (frecuentemente referidos como "compacto de diamante policristalino"), que actúan como caras cortantes de un material de diamante policristalino. El material de diamante policristalino es un material que incluye granos o cristales inter-enlazados de material de diamante. En otras palabras, el material de diamante policristalino incluye enlaces inter-granulares, directos entre los granos o cristales del material de diamante. Los términos "grano" y "cristal" se utilizan de manera sinónima e intercambiable en la presente.

Los elementos cortantes con compacto de diamante policristalino típicamente se forman al sinterizar y unir conjuntamente granos de diamante relativamente pequeños bajo condiciones de alta temperatura y alta presión en la presencia de un catalizador (por ejemplo, cobalto, hierro, níquel o aleaciones y mezclas de los mismos) , para formar una capa (por ejemplo, un compacto o "tabla") de material de diamante policristalino sobre un sustrato de elemento cortante. Estos procesos frecuentemente son referidos como procesos de alta temperatura/alta presión (HTHP) . El sustrato del elemento cortante puede comprender un material cermet (es decir, un material compuesto de cerámica-metal) tal como, por ejemplo, carburo de tungsteno cementado con cobalto. En tales casos, el cobalto (u otro material de catalizador) en el sustrato de elemento cortante se puede extender en los granos de diamante durante la sinterización y sirve como el material de catalizador para formar los enlaces de diamante a diamante inter-granulares, y la tabla de diamante resultante, a partir de los granos de diamante. En otras palabras, el material de catalizador en polvo se puede mezclar con los granos de diamante antes de la sinterización de los granos conjuntamente en un proceso HTHP.

En la formación de una tabla de diamante utilizando un proceso de HTHP, el material de catalizador puede permanecer en los espacios intersticiales entre los granos de diamante en el compacto de diamante policristalino resultante. La presencia del material de catalizador en la tabla de diamante puede contribuir al daño térmico en la tabla de diamante cuando el elemento cortante se calienta durante el uso, debido a la fricción en el punto de contacto entre el elemento cortante y la formación.

Los elementos cortantes con compacto de diamante policristalino en los cuales el material de catalizador permanece en el compacto de diamante policristalino son en general térmicamente estables hasta una temperatura en un intervalo de aproximadamente setecientos cincuenta grados Celsius (750°C) aunque el esfuerzo interno dentro del elemento cortante puede comenzar a desarrollarse a temperaturas que exceden aproximadamente trescientos cincuenta grados Celsius (350°C) . Este esfuerzo interno es por lo menos parcialmente debido a las diferencias en las tasas de expansión térmica entre la tabla de diamante y el sustrato de elemento cortante al cual se une. Esta diferencial en las tasas de expansión térmica puede dar por resultado esfuerzos compresivos y de tensión relativamente grandes en la entrecara entre la tabla de diamante y el sustrato, y puede causar que la tabla de diamante se deslamine del sustrato. A temperaturas de aproximadamente setecientos cincuenta grados Celsius (750°C) y mayores, los esfuerzos dentro de la tabla de diamante misma pueden incrementarse significantemente debido a las diferencias en los coeficientes de expansión térmica del material de diamante y el material de catalizador dentro de la tabla de diamante. Por ejemplo, el cobalto se expande térmicamente de manera significante más rápido que el diamante, que puede causar que se formen cuarteaduras y se propaguen dentro de la tabla de diamante, eventualmente conduciendo al deterioro de la tabla de diamante e inefectividad del elemento cortante.

Además, a temperaturas en o arriba de aproximadamente setecientos cincuenta grados Celsius (750°C) , algunos de los cristales de diamante dentro del compacto de diamante policristalino pueden reaccionar con el material de catalizador causando que los cristales de diamante se sometan a una descomposición química o retro-conversión a otro alótropo de carbono u otro material a base de carbono. Por ejemplo, los cristales de diamante pueden grafitizarce en los límites del cristal de diamante, que sustancialmente pueden debilitar la tabla de diamante. Además, a temperaturas extremadamente altas, además del grafito, algunos de los cristales de diamante se pueden convertir a monóxido de carbono y dióxido de carbono.

Con el fin de reducir los problemas asociados con las tasas diferenciales de expansión térmica y descomposición química de los cristales de diamante en los elementos cortantes con compacto de diamante policristalino PDC, se han desarrollado los llamados compactos de (diamante policristalinos "térmicamente estables") que también se conocen como productos térmicamente estables, o "TSPs") . Tal compacto de diamante policristalino térmicamente estable se puede formar al lixiviar el material de catalizador (por ejemplo cobalto) fuera de los espacios intersticiales entre los cristales de diamante inter-enlazados en la tabla de diamante utilizando, por ejemplo, un ácido o combinación de ácido (por ejemplo, aqua regia) . Los compactos de diamante policristalino térmicamente estables en los cuales sustancialmente todo el material de catalizador se ha lixiviado fuera de la tabla de diamante se han reportado que son térmicamente estables hasta temperaturas de aproximadamente mil doscientos grados Celsius (1200°C).

Ejemplos de procesos de lixiviación con ácido convencionales se describen en la Patente Norteamericana No. 6,410,085 de Griffin y colaboradores, (expedida el 25 de Junio del 2002), Patente Norteamericana No. 6,435,058 de Matthias y colaboradores, (expedida el 20 de Agosto del 2002), U.S. Patente Norteamericana No. 6,481,511 de Matthias y colaboradores, (expedida el 19 de Noviembre del 2002), Patente Norteamericana No. 6,544,308 de Griffin y colaboradores, (expedida el 8 de Abril del 2003), Patente Norteamericana No. 6,562,462 de Griffin y colaboradores, (expedida el 13 de Mayo del 2003), Patente Norteamericana No. 6,585,064 de Griffin y colaboradores, (expedida el 1 de Julio del 2003), Patente Norteamericana No. 6,589,640 de Griffin y colaboradores, (expedida el 8 de Julio del 2003), Patente Norteamericana No. 6,592,985 de Griffin y colaboradores, (expedida el 15 de Julio de 2003), Patente Norteamericana No. 6,601,662 de Matthias y colaboradores, (expedida el 5 de Agosto del 2003), Patente Norteamericana No. 6,739,214 de Matthias y colaboradores, (expedida el 25 se Mayo 2004), Patente Norteamericana No. 6,749,033 de Matthias y colaboradores, (expedida el 15 de Junio 2004) y la Patente Norteamericana No. 6,797,326 de Matthias y colaboradores, (expedida el 28 de Septiembre 2004) . Sin embargo, tales procesos de lixiviación con ácidos son problemáticos debido a que los compuestos ácidos utilizados en los mismos son difíciles de controlar en el uso, problemáticos para almacenar, requieren tiempo de exposición prolongados bajo temperatura elevada y, además, genera una cantidad sustancial de desperdicio peligroso.

Además, los procesos de lixiviación con ácido convencionales frecuentemente dan por resultado la remoción no uniforme del material del catalizador causado por la acción agresiva de los compuestos ácidos sobre el material policristalino de los compactos de diamante policristalino. Tal remoción no uniforme puede comprometer la durabilidad y reducir la tolerancia de temperatura de los compactos de diamante policristalino que tienen el material de catalizador removido de solamente una porción del mismo. Por ejemplo, la remoción del material del catalizador utilizando procesos de lixiviación con ácido convencionales puede dar por resultado espigas, valles y variaciones que se extienden más allá de una profundidad del compacto de diamante policristalino para el cual se desea la remoción del material de catalizador.

DESCRIPCIÓN En algunas modalidades, la presente descripción incluye métodos para formar un compacto policristalino para el uso en una herramienta para perforación en la tierra. Tales métodos pueden incluir por lo menos parcialmente fundir por lo menos uno de un vidrio de silicato, una sal de metal alcalino, y un elemento de tierra rara para formar un material reactivo e introducir el material reactivo a un compacto policristalino que comprende un material de catalizador dispuesto en los espacios intersticiales entre los cristales inter-enlazados de un material policristalino para remover por lo menos una porción del material de catalizador .

En modalidades adicionales, la presente descripción incluye métodos para formar un elemento cortante con compacto policristalino para una herramienta para perforación en la tierra. Tales métodos pueden incluir la formación de un elemento cortante que comprende un material policristalino y un material de catalizador dispuesto en los espacios intersticiales entre los cristales inter-enlazados del material policristalino y la remoción de por lo menos una porción del material de catalizador de los espacios intersticiales al exponer por lo menos una porción del material policristalino a por lo menos uno de una solución que comprende ácido acético y un plasma químico que comprende un gas inerte o un agente oxidante.

Otras características y ventajas de la presente invención llegarán a ser evidentes para aquellos de habilidad ordinaria en la técnica a través de la consideración de la descripción consecuente, los dibujos acompañantes y las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Mientras que la especificación concluye con las reivindicaciones que particularmente indican y distintamente reclaman que son consideradas como modalidades de la presente descripción, las ventajas de las modalidades de la presente invención se pueden averiguar más fácilmente a partir de las siguiente descripción detallada de modalidades de la presente descripción cuando se leen en conjunción los dibujos acompañantes en los cuales: La FIG. 1 es un diagrama de flujo de una modalidad de un método para formar un elemento cortante con compacto policristalino de acuerdo con la presente descripción; Las FIGS. 2A hasta 2C son ilustraciones que representan un método para formar un elemento cortante con compacto policristalino de acuerdo con la modalidad de la FIG. 1; La FIG. 3A en una figura simplificada que ilustra como una microestructura de una región o capa de material policristalino del elemento cortante mostrado en las FIGS. 2A y 2B puede aparecer bajo aumento; La FIG. 3B es una figura simplificada que ilustra como una microestructura de una región o capa de material policristalino del elemento cortante mostrado en la FIG. 2C puede aparecer bajo aumento; y La FIG. 4 es una vista en perspectiva de una modalidad de una herramienta para perforación en la tierra de la presente descripción que incluye una pluralidad de elementos cortantes formados de acuerdo con las modalidades de la presente descripción.

MODO(S) PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Las ilustraciones presentadas aquí no se proponen para ser vistas reales de cualquier material, aparato, sistema o método particular, sino que son meramente representaciones idealizadas que se emplean para describir la presente descripción. Adicionalmente, los elementos comunes entre las figuras pueden retener la misma designación numérica .

En algunas modalidades, los métodos de la presente descripción se pueden utilizar para fabricar elementos cortantes con compacto de diamante policristalino (PDC) para el uso en herramientas para perforación en la tierra, tales como brocas de barrena. Los métodos emplean el uso de un material reactivo, no acídico para remover el material de catalizador del material policristalino del PDC que forma el elemento cortante. El material policristalino se puede formar utilizando un proceso de alta temperatura/alta presión (HTHP) . En algunas modalidades, el material policristalino se puede formar sobre un sustrato de elemento cortante, o el material policristalino se puede formar separadamente de cualquier sustrato de elemento cortante y posteriormente unido a un sustrato de elemento cortante. El material reactivo puede incluir, por ejemplo, un vidrio fundido, un compuesto iónico, un licor de lixiviación o un plasma químico. La remoción del material de catalizador a partir del material policristalino utilizando los materiales reactivos, no acídicos divulgados en la presente puede proporcionar control mejorado de una profundidad en la cual se remueve el material de catalizador.

Como se utiliza en la presente, el término "material de catalizador" se refiere a cualquier material que es capaz de catalizar sustancialmente la formación de enlaces inter-granulares entre granos de material duro durante un HTHP pero por lo menos contribuye a la degradación de los enlaces inter-granulares y el material granular bajo temperaturas elevadas, presiones y otras condiciones que se pueden encontrar en una operación de perforación para formar un pozo de sondeo en una formación subterráneas. Por ejemplo, los materiales de catalizador para el diamante incluyen, a manera de ejemplo únicamente, cobalto, hierro, níquel, otros elementos del Grupo VIIIA de la Tabla Periódica de los Elementos, y aleaciones de los mismos.

Como se utiliza en la presente, el término "broca de barrena" significa e incluye cualquier tipo de broca o herramienta utilizada para perforación durante la formación o agrandamiento de un pozo de sondeo e incluye, por ejemplo, brocas de barrena rotatorias, brocas de percusión, brocas de núcleo, brocas excéntricas, brocas bi-centrales, escariadores, molinos, brocas de arrastre, brocas de cono de rodillo, brocas híbridas y otras brocas y herramientas de perforación conocidas en la técnica.

Como se utiliza en la presente, el término "fundido" significa e incluye un estado en el cual un material está viscoso y en un estado ablandado o fundido a través del cual el material pasa en transición de un estado sólido a un estado líquido.

Como se utiliza en la presente, el término "material duro" significa e incluye cualquier material que tiene un valor de dureza noop de aproximadamente 3,000 Kgf/mm2 (29,420 MPa) o mayor. Los materiales duros incluyen, por ejemplo, diamante y nitruro de boro cúbico.

Como se utiliza en la presente, el término "enlace inter-granular" significa e incluye cualquier enlace atómico directo (por ejemplo, covalente, metálico, etc.) entre átomos en granos adyacentes de material.

Como se utiliza en la presente, el término "compacto policristalino" significa e incluye cualquier estructura que comprende material policristalino formado mediante un proceso que involucra la aplicación de presión (por ejemplo compactación) al material o materiales precursores utilizados para formar el material policristaliño .

Como se utiliza en la presente, el término "material policristalino" significa e incluye cualquier material que comprende una pluralidad de granos o cristales del material que se unen de manera directa conjuntamente mediante enlaces inter-granulares . La estructura de cristal de los granos individuales del material se puede orientar aleatoriamente en el espacio dentro del material policristalino .

Como se utiliza en la presente, el término "lixiviación" significa e incluye la remoción o extracción de materiales a partir de un material sólido (tal como un material policristalino) en un portador, tal como al disolver los materiales en el portador o al convertir los materiales en una sal.

Como se utiliza en la presente con respecto a una profundidad o nivel, o magnitud de una profundidad o nivel, ese catalizador se remueve debajo de una superficie de un compacto policristalino, el término "desviación estándar" significa e incluye una medida de dispersión o variación obtenida al extraer la raíz cuadrada de la media de desviaciones cuadradas de valores observados desde su media en una distribución de frecuencia. Una baja desviación estándar indica que los puntos de datos tienden a estar muy cercanos a la media, mientras que la alta desviación estándar indica que los puntos de datos se dispersan sobre un intervalo grande de valores. Una desviación estándar reducida puede indicar que las profundidades observadas de remoción de catalizador están más cercanas a la media y, asi, se pueden referir en la presente como un mejoramiento en la desviación estándar (es decir, "desviación estándar mejorada") . Para determinar una mejora en la desviación estándar, una profundidad en la cual el catalizador se remueve debajo de una superficie del compacto policristalino se puede determinar utilizando métodos convencionales, tal como, la microscopía electrónica. Utilizando los métodos descritos en la presente , la desviación estándar se puede mejorar, por ejemplo, por hasta aproximadamente 80% y, más particularmente, por entre aproximadamente 5% y aproximadamente 20%.

Como se utiliza en la presente con respecto a una profundidad o nivel, o magnitud de una profundidad de nivel, debajo de una superficie del compacto policristalino, los términos "sustancialmente uniforme" y "sustancialmente de manera uniforme" significan e incluyen una profundidad de un área bajo la superficie que está sustancialmente libre de aberraciones significantes tales como picos y/o valles más allá de una magnitud general de tal profundidad. Más específicamente, una "profundidad sustancialmente uniforme" cuando se refiere a una profundidad de remoción de catalizador debajo de una superficie de un compacto policristalino significa e incluye una profundidad de tal remoción sustancialmente libre de aberraciones significantes tales como picos valles y otras variaciones en la región abajo de la superficie. En otras palabras, si el catalizador se remueve a una profundidad sustancialmente uniforme abajo, por ejemplo, de una cara cortante de un compacto policristalino, el catalizador se remueve de un área abajo de la superficie de la cara cortante a una profundidad, el limite de la cual con un resto del compacto que incluye tal catalizador mientras que no necesariamente constante, está libre de aberraciones significantes tales como picos, valles y/u otras variaciones.

La FIG. 1 es un flujo de proceso de una modalidad de un método de la presente descripción. Las estructuras asociadas formadas durante el proceso mostradas en la FIG. 1 se ilustran en las FIGS. 2A hasta 2C. Con referencia a las figures de dibujo anteriores, en un primer acto 1, un elemento cortante 10 (FIG. 2A) que incluye un material policristalino 14 se forma de las partículas de un material duro, tal como partículas de diamante (también conocidas como "granos") en la presencia de un material de catalizador 11 utilizando un proceso HTHP. En algunas modalidades, el material policristalino 14 se puede formar sobre un sustrato de soporte 12, o se puede unir al sustrato de soporte 12 después de la formación del material policristalino 14. El sustrato 12 puede comprender un material cermet tal como carburo de tungsteno cementado con cobalto. En un segundo acto 2, una máscara, tal como el accesorio 20 (FIG. 2B) , se puede formar sobre el sustrato 12 y, opcionalmente, una porción del material policristalino 14 del elemento cortante 10. En un tercer acto 3, por lo menos una porción del material de catalizador 11 se puede remover de las regiones expuestas del material policristalino 14 utilizando un material reactivo no acidico, tal como un material de vidrio fundido, un compuesto iónico, un licor de lixiviación o un plasma químico, como será descrito en la presente (FIG. 2C) . La remoción controlada del material de catalizador 11 utilizando el material reactivo puede mejorar (es decir, reducir) una desviación estándar de una profundidad en la cual se remueve el material de catalizador 14 desde debajo de una superficie de los elementos cortantes con PCD, tal como el elemento cortante 10. Como se utiliza en la presente, el término "remover" como se aplica al material de catalizador 11 dentro del material policristalino 14 significa e incluye la remoción sustancial de catalizador 11 de los espacios intersticiales dentro del material policristalino 14 y de la superficie de las partículas enlazadas de las cuales está comprendido el material policristalino 14, y no evita la existencia de alguna pequeña cantidad de material de catalizador 11 dentro de la región o regiones del material policristalino 14 del cual se ha removido el material de catalizado 11. Establecido de otra manera, el material policristalino 14 puede tener una región o regiones, o aún la totalidad del material policristalino 14, que se vuelven sustancialmente libres de material catalizador 11 mediante un proceso de remoción de acuerdo con una modalidad de la descripción. Por ejemplo, la desviación estándar de la profundidad en la cual se remueve el material de catalizador 11 se puede mejorar por entre aproximadamente 5% y aproximadamente 80%, más particularmente, entre aproximadamente 10% y aproximadamente 20% y, más particularmente todavía, aproximadamente 15%. A manera de ejemplo y no de limitación el material reactivo puede habilitar al material de catalizador 11 para ser sustancialmente removido de manera uniforme del material policristalino 14.

Las FIGS. 2A hasta 12C ilustran una modalidad de un método de la presente descripción. La FIG. 2A es una vista en perspectiva de un elemento cortante 10 que se puede utilizar, por ejemplo, en una herramienta para perforación en la tierra. El elemento cortante 10 puede incluir un material policristalino 14, también referido en la técnica como una "tabla de diamante policristalino" o una "tabla de diamante". El material policristalino 14 del elemento constante 10 puede incluir una pluralidad de regiones intersticiales a través de las cuales se dispersa un material de catalizador 11. El elemento cortante 10, 10' mostrado en las FIGS. 2A hasta 2C se forma sobre un sustrato de soporte 12 (como es mostrado) de carburo de tungsteno cementado u otro material adecuado como es conocido en la técnica en un proceso convencional del tipo descrito, a manera de ejemplo no limitante, en la Patente Norteamericana No. 3,745,623 de Wentorf y colaboradores, (expedida el 17 de Julio de 1973) , o se puede formar como un compacto de diamante policristalino autoestable (es decir, sin el sustrato de soporte 12) en un proceso convencional similar como es descrito, a manera de ejemplo no limitante, en la Patente Norteamericana No. 5,127,923 de Bunting y colaboradores, (expedida el 7 de Junio de 1992) . El material policristalino 14 se puede enlazar al sustrato de soporte 12 en una entrecara 16. Una superficie cortante 18 del material policristalino 14 puede exponer la entrecara opuesta 16 como una superficie de trabajo. Mientras que el elementos cortante 10 en la modalidad representada en la FIG. 2A es de forma cilindrica o de disco, en otras modalidades, el elemento cortante 10 puede ser de cualquier forma deseable, tal como un domo, cono, cincel, etc. El material policristalino 14 puede comprender diamante natural, diamante sintético o una mezcla de los mismos, y se puede formar utilizando granos de diamante de diferentes tamaños de cristal (es decir, de múltiples capas de grano de diamante, cada capa que tiene un tamaño de cristal promedio diferente o al utilizar un grano de diamante que tiene una distribución de tamaño de cristal multi-modal) .

Como se muestra en la FIG. 2B, el elemento cortante 10 se puede enmascarar para proteger o blindar el sustrato 12 y, opcionalmente, una porción del material policristalino 14 durante la remoción del material de catalizador 11 . El elemento cortante 10 se puede enmascarar utilizando un material impermeable al material reactivo. Por ejemplo, el elemento cortante 10 se puede disponer en un accesorio 20 para enmascarar el sustrato 12 y una porción del material policristalino 14 , si es deseado. En algunas modalidades, el accesorio 20 se puede formar de un material resistente al calor, tal como un material de cerámica, un material de metal o una aleación de metal, o se puede formar de un material resistente químico, tal como un material polimérico o grafito. Como un ejemplo no limitante, el elemento cortante 10 se puede ajustar en un hueco 22 en el accesorio 20 mediante un proceso de ajuste por contracción. El elemento cortante 10 se puede disponer en el hueco 22 del accesorio 20 tal que se expone la superficie cortante 18 del material policristalino 14 . Calor luego se puede aplicar el elemento cortante 10 dentro del accesorio para causar la expansión del elemento cortante 10 . A medida que el elemento cortante 10 y el accesorio 20 se enfriaron a la temperatura ambiente, un diámetro del hueco 22 en el accesorio 20 puede ser ligeramente más pequeño que un diámetro del elemento cortante 10. El accesorio 20 se puede utilizar para blindar porciones del elemento cortante 10 cuando se exponen al material reactivo que no es deseado, incluyendo el sustrato de soporte 12 y, opcionalmente, una porción del material policristalino 14. Mientras que tanto el sustrato 12 como el material policristalino 14 del elemento cortante 10 se disponen en el accesorio 20 en la modalidad representada en la FIG. 2B, en otras modalidades, el material policristalino 14 del elemento cortante 10, o una porción del mismo, puede sobresalir arriba del accesorio 20, como se muestra en las lineas separadas, tal que las paredes laterales del material policristalino 11 se exponen para la remoción del material de catalizador desde el mismo concurrentemente con la remoción del material de catalizador 11 de la superficie cortante 18. El área resultante policristalino 14 en tal caso se puede decir que forma una estructura "similar a capa" de material policristalino 14 del cual se ha removido el material de catalizador 11.

La FIC. 2C ilustra el elemento cortante 10' después de la remoción del material de catalizador 11 (FIG. 2A) de por lo menos una porción del material policristalino 14. En algunas modalidades, por lo menos una porción de o sustancialmente todo el material de catalizador 11 se puede remover del material policristalino 14. En otras modalidades, el material de catalizador 11 se remueve de las porciones del material policristalino 14 que circundan la superficie cortante 18, como se muestra en la FIG. 2C, y el material policristalino 14 puede incluir dos regiones generales separadas en una entrecara de 24. Una porción rellenada de catalizador 26 forma la porción inferior del material policristalino 14 y se puede unir al sustrato de soporte 12. Una porción lixiviada 28 forma la porción superior del material policristalino 14 y se une a la porción rellenada de catalizador 26 en la entrecara 24. La porción lixiviada 28 del material policristalino 14 proporciona una superficie cortante térmicamente estable 18. En algunas modalidades, la porción lixiviada 28 incluye un material policristalino 14 que tiene regiones intersticiales, por lo menos una porción de las cuales está sustancialmente libre de material de catalizador 11. Los métodos actualmente divulgados habilitan una mejora en la desviación estándar (es decir, una reducción en una cantidad de variación) de la remoción del material de catalizador 11 del material policristalino 14, a una profundidad o profundidades deseadas. En otras palabras, en los elementos cortantes sometidos a los procesos de lixiviación con ácido convencionales, los métodos de la presente descripción pueden proporcionar una mejora en la desviación estándar de la remoción del material de catalizador 11 desde adentro del material policristalino 14 de los elementos cortantes con PDC. Por ejemplo, la desviación estándar de la profundidad de la porción lixiviada 28 entro los elementos cortantes formados utilizando los métodos de la presente descripción se puede mejorar por aproximadamente 10% en comparación a una desviación estándar en la profundidad de porciones lixiviadas formadas utilizando procesos de lixiviación con ácido convencionales. Además, el material de catalizador 11 puede ser de manera sustancial uniformemente removido de la superficie cortante 18 del material policristalino 14 y, opcionalmente, de las paredes laterales del material policristalino 14. En algunas modalidades, el material de catalizador 112 se puede remover de una región que tiene una profundidad sustancialmente uniforme de la superficie cortante 18 o las paredes laterales del material policristalino 14. Por consiguiente, la remoción del material de catalizador 11 utilizando el material reactivo como es descrito en la presente puede reducir o eliminar el número y profundidad de picos o variaciones de la porción lixiviada 28 que se extienden más allá de una profundidad deseada de la entrecara 24 entre la porción rellenada con catalizador 26 y la porción lixiviada 28. Por ejemplo, si el material policristalino 14 tiene una profundidad de entre aproximadamente 1 mm y aproximadamente 3 mm, en una modalidad, el material de catalizador 11 se puede remover o lixiviar del material policristalino 14 a una profundidad de menor que aproximadamente 100 micrómetros (100 µp\ o 0.1 mm) y, más particularmente, entre aproximadamente veinticinco micrómetros (25 µt? o 0.025 mm) y aproximadamente noventa y cinco micrómetros (95 µ?? o 0.095 mm) . En otra modalidad, el material de catalizador se puede remover una profundidad de más que aproximadamente cien micrómetros (100 µ??, o 0.1 mm) , por ejemplo, tanto como quinientos micrómetros (500 µp\ o 0.5 mm) o, en un caso, a una profundidad seleccionada de adentro de un intervalo de entre aproximadamente doscientos cincuenta micrómetros (250 µp? o 0.25 mm) y aproximadamente trescientos micrómetros (300 µ?t? o 0.3 mm) .

El material de catalizador 11 se puede remover de los intersticios del material policristalino 14 para formar la superficie cortante térmicamente estable 18 al exponer el material policristalino 14 a un material reactivo. El material reactivo puede incluir, por ejemplo, un vidrio fundido, una sal fundida, un licor de lixiviación, un liquido eutéctico o un plasma químico. En algunas modalidades, el material policristalino 14 o la superficie cortante 18 del mismo se puede exponer al material reactivo mientras que el elemento cortante 10 está dispuesto dentro del accesorio 20 para evitar el contacto entre el material reactivo y una región blindada del material policristalino 14 y el sustrato de soporte 12 si está presente.

En algunas modalidades, el material reactivo puede incluir un material de vidrio en un estado fundido. El material de vidrio puede ser un vidrio de silicato, tal como, un vidrio de borosilicato, un vidrio de aluminosilicato, un vidrio de alto contenido de sílice, vidrio de fosfosilicato (PSG) o vidrio de borofosfosilicato (BPSG) . En algunas modalidades, un material de sodio (también referido como un "material fundente") se puede adicionar al material de vidrio para reducir sustancialmente un punto de fusión del material de vidrio. El material de sodio puede incluir, por ejemplo, hidróxido de sodio, carbonato de sodio, borohidrato de sodio o cloruro de sodio. A manera de ejemplo no limitante, el material de vidrio puede tener un punto de fusión de menor que o igual a aproximadamente mil grados Celsius (1,000°C) y, más particularmente, entre aproximadamente veinte grados Celsius (20°C) y aproximadamente novecientos grados Celsius (900°C) y, más particularmente todavía, entre aproximadamente trescientos grados Celsius (300°C) y aproximadamente setecientos grados Celsius (750°C) . En algunas modalidades, el material de vidrio se puede introducir al elemento cortante 10 a una temperatura de mayor que o igual a aproximadamente un punto de fusión del material de vidrio. A manera de ejemplo no limitante, el material de vidrio se puede introducir al material policristalino 14 del elemento cortante 10 en una cámara (no mostrada) de un horno o reactor convencional. Una temperatura dentro de la cámara se puede controlar para mantener el material de vidrio en un estado fundido durante la remoción del material de catalizador 11 del material policristalino 14. En otras modalidades, el material de vidrio se puede calentar en un estado fundido y el material policristalino 14 del elemento cortante 10 se puede sumergir en el material de vidrio fundido o se puede invertir y empapar en el material de vidrio fundido. En el estado fundido, el material de vidrio puede corroer, disolver o de otra manera remover el material de catalizador 11 desde una porción del material policristalino 14 tal que por lo menos una porción de los intersticios de la porción del material policristalino 14 están sustancialmente libres de material de catalizador 11.

En otras modalidades, el material reactivo puede incluir un compuesto iónico tal como, una sal, una mezcla de sales o una mezcla de compuestos que pueden producir una sal. Los compuestos iónicos se pueden seleccionar para disolver selectivamente el material de catalizador 11 con respecto al material policristalino 14. El compuesto iónico puede ser una sal de, por ejemplo, un metal alcalino (es decir, elementos del Grupo I de la Tabla Periódica de los Elementos), tales como litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio o puede ser una sal de calcio, sílice o aluminio. El compuesto iónico también puede ser un nitrato, un fluoroborato, un etanoato, un hexafluorofosfato o un aluro. El compuesto iónico puede tener una temperatura de fusión de menor que o igual a cuatrocientos grados Celsius (400°C) y, más particularmente, entre aproximadamente veinte grados Celsius (20°C) y aproximadamente trescientos grados Celsius (300°C). El elemento cortante 10 se puede exponer al compuesto iónico una presión de menor que o igual a cinco kilobares (5 kbar) más particularmente, entre aproximadamente la mitad de un kilobar (0.5 kbar) y aproximadamente tres kilobares (3 kbar). Para remover el material de catalizador 11 del material policristalino 14, el compuesto iónico se puede introducir al material policristalino 14 a una temperatura de mayor que igual a un punto de fusión del compuesto iónico, por ejemplo, el compuesto iónico se puede calentar a un estado fundido y el elemento cortante 10 se puede sumergir o empapar en el compuesto iónico fundido. El compuesto iónico fundido puede corroer, disolver o de otra manera remover el material de catalizador 11 de una porción del material policristalino 14 tal que los intersticios de la porción del material policristalino 14 están sustancialmente libres de material de catalizador 11.

En modalidades adicionales, el material reactivo puede incluir un licor de lixiviación que puede disolver el material de catalizador 11 permitiendo la remoción del material de catalizador 11 del elemento cortante 10. Como se utiliza se utiliza en la presente, el término "licor de lixiviación" significa e incluye un liquido que puede remover el material de catalizador 11 del material policristalino 14, por ejemplo, al disolver el material de catalizador 11 o al convertir el material de catalizador en una sal soluble. Los licores de lixiviación adecuados son conocidos en la técnica y son descritos, a manera de ejemplo no limitante, en la Patente Norteamericana No. 3,673,154 de Treyvillyan y colaboradores, (expedida 27 de Junio de 1972), Patente Norteamericana No. 4,490,298 de Feld y colaboradores, (expedida el 25 de Diciembre del 1984) . Por ejemplo, el material de catalizador 11 se puede exponer a un licor de lixiviación formado con la oxidación en fase liquida de meta-o para-xilenos a ácido isoftálico o ácido tereftálico, con un catalizador de oxidación (por ejemplo, acetato de cobalto) en la presencia de un medio de solvente de ácido acético, que puede disolver el material de catalizador 11 y formar un ácido ftálico. El ácido itálico, el ácido acético y el agua se pueden remover de la mezcla de reacción y la mezcla resultante se puede tratar con carbonato de sodio acuoso tal que se forma un carbonato del material de catalizador 11. Como otro ejemplo no limitante, el material de catalizador 11 se puede exponer una solución de ácido acético y agua, y, después, un ácido oxálico o éster de ácido oxálico se puede adicionar a la solución para formar un oxalato del material de catalizador 11.

En modalidades adicionales, el material reactivo se puede introducir al material policristalino 14 del elemento cortante 10 en la forma de una reacción eutéctica que forma liquido. En algunas modalidades, un eutéctico binario se puede formar por uno o más elementos de tierra rara, tales como, germanio, itrio, neodimio, cerio y gadolinio. Como un ejemplo no limitante, el uno o más elementos se pueden licuar al calentar el uno o más elementos a una temperatura de mayor que o igual a un punto de fusión de los mismos. Por ejemplo, un metal de germanio se puede licuar al calentar a una temperatura de aproximadamente novecientos treinta y ocho grados Celsius (938°C) . El elemento licuado, tal como germanio liquido, se puede combinar con aproximadamente 15 % en peso de cobalto y enfriar a una temperatura de aproximadamente setecientos treinta grados Celsius (730°C) para formar un liquido eutéctico, que permanece como un liquido como es descrito en la relación del diagrama de fases entre cobalto y germanio. La relación del diagrama de fases entre cobalto y germanio se describe detalle en, por ejemplo, K. Ishida and T. Nishizawa, Journal of Phase Equilibria, vol. 12, No. 1, pp. 77-83 (1991) . El elemento cortante 10 se puede exponer a liquido eutéctico a una presión de menor que un igual aproximadamente cinco kilobares (5 kbar) y, más particularmente entre aproximadamente la mitad de un kilobar (0.5 kbar) y aproximadamente tres kilobares (3 kbar). Para remover el material de catalizador 11 del material policristalino 14, el liquido eutéctico se puede introducir al material policristalino 14 en un temperatura de mayor que o igual a un punto de fusión de una fase liquida eutéctica. Por ejemplo, después de la formación del luido eutéctico, el elemento cortante 10 se puede sumergir o empapar en el liquido eutéctico, que se mantener en un estado fundido. El liquido eutéctico fundido puede corroer, disolver o de otra manera remover el material de catalizador 11 de una porción del material policristalino 14 tal que los intersticios de la porción de material policristalino 14 están sustancialmente libres de materiales de catalizador 11.

En todavía modalidades adicionales, el material reactivo se puede introducir el material policristalino 14 del elemento 14 10 en la forma de plasma químico. En algunas modalidades, el plasma químico puede incluir uno o más gases inertes, tales como, argón, nitrógeno, helio, xenón, criptón y radón. En otras modalidades, el plasma químico puede incluir un agente oxidante, tal como oxígeno (02) , ozono (O3) , flúor (F2) , cloro (CI2) / peróxidos y los similares. El plasma químico se pueden generar como es conocido en la técnica en un proceso convencional del tipo descrito, a manera de ejemplo no limitante, en la Patente Norteamericana No. 4,494,620 de Matsuo y colaboradores, (expedida el 8 de Enero de 1985), Patente Norteamericana No. 4,361 ,472 de Morrison (expedida el 30 Noviembre del 1982) y H. Conrads and M. Schmidt, "Plasma Generation and Plasma Sources", Plasma Sources Sci. Technol. 9:441-454 (2000). El elemento cortante 10 se puede colocar en una cámara de un reactor de plasma convencional y la cámara puede ser por lo menos parcialmente evacuada. Uno o más de los gases inertes y los agentes oxidantes luego se pueden introducir en el reactor de plasma y la cámara. El plasma químico se puede generar en un campo eléctrico de microondas o en un campo eléctrico de alta frecuencia bajo una presión reducida. El material policristalino 14 se puede utilizar como un objetivo de chisporroteo y los iones en el plasma químico pueden bombardear el material de catalizador 11 dando por resultado la expulsión del material de catalizador 11 de las regiones intersticiales del material policristalino 14. Como un ejemplo no limitante, un campo eléctrico se puede utilizar para dirigir el material de catalizador rechazado 11 lejos de la superficie cortante 18 del material policristalino 14 y hacia un material de galvanización simulada. A manera de ejemplo no limitante, el plasma químico se puede poner en contacto con el material policristalino 14 a una temperatura de entre aproximadamente trescientos grados Celsius (300°C) y aproximadamente setecientos cincuenta grados Celsius (750°C) .

Mientras que el elemento cortante 10 se puede exponer al material reactivo a una temperatura de menor que aproximadamente cuatrocientos grados Celsius (400°C) para prevenir el esfuerzo interno, la temperatura del material reactivo se puede incrementar a menor que o igual a aproximadamente setecientos cincuenta grados Celsius (750°C) para incrementar una tasa de remoción de material de catalizador 11 del material cristalino 14. Los elementos cortantes 10, 10' formados de acuerdo con modalidades de los métodos de la presente descripción pueden proporcionar la reducción de la variación (es decir, las desviación estándar) en la profundidad de remoción del material de catalizador 11 del material policristalino 14 de los elementos cortantes con PDC en comparación a la variación en la profundidad de remoción del material de catalizador de los elementos cortantes con PCD utilizando el proceso de lixiviación con ácido convencional. Por ejemplo, la desviación estándar de la profundidad de remoción del material de catalizador 11 por todo el material policristalino 14 de los elementos cortantes con PDC (es decir, el elemento cortante 10) se puede reducir entre aproximadamente 15% y aproximadamente 20%. Además, la remoción del material de catalizador 11 utilizando los métodos de la presente descripción puede habilitar la formación de la porción lixiviada 28 que se extiende de una profundidad deseada dentro del material policristalino 14 sin picos o variaciones significantes que se extienden más allá del mismo. La formación del elemento cortante 10 de acuerdo con las modalidades de la presente descripción permite la remoción del material de catalizador 11 del material policristalino 14 a temperatura reducidas para prevenir la grafitización inversa del material policristalino 14. Además, la formación del elemento cortante 10 de acuerdo con modalidades de la presente descripción sustancialmente reduce o elimina los desperdicios de ácido peligrosos que se producen durante los procesos de lixiviación con ácido convencionales .

La FIG. 3A en una vista agrandada que ilustra como una microestructura de material policristalino 14 mostrada en las FIGS. 2A y 2B puede aparecer bajo aumento. Como se muestra en la FIG. 3A, el material policristalino 14 incluye cristales de diamante 20 que se enlaza conjuntamente mediante enlaces de diamante-a-diamante inter-granulares . El material de catalizador 11 utilizado para catalizar la formación de los enlaces de diamante-a-diamante inter-granulares se dispone en las regiones o espacios intersticiales entre los cristales de diamante 30.

La FIG. 3B es una vista agrandada que ilustra como una microestructura del material policristalino 14 mostrada en la FIG. 2C puede aparecer bajo aumento. Como se muestra en la FIG. 3B, después de la remoción de por lo menos una porción de material de catalizador 11 utilizando las modalidades de los métodos descritos en la presente, las cavidades o huecos 32 se puede presentar en las regiones o espacios intersticiales entre los cristales de diamante 30. Los métodos divulgados en la presente permiten la remoción de material de catalizador 11 del material policristalino 14 a temperaturas de menor que o igual a setecientos cincuenta grados Celsius (750°C) , que previene el esfuerzo interno dentro del elemento cortante (por ejemplo, grafitización inversa) causado por temperaturas incrementadas.

La FIG. 4 en una vista en perspectiva de una modalidad de una broca de barrena rotatoria para perforación en la tierra 100 de la presente descripción que incluye una pluralidad de elementos cortantes 10 que tienen una estructura como se muestra en la FIG. 2C, u otra estructura de material policristalino que tiene el catalizador removido de una o más porciones de la misma de acuerdo con la descripción. La broca de barrena rotatoria para perforación en la tierra 10 incluye un cuerpo de broca 102 que está asegurado a una espiga 104 que tiene una porción de conexión roscada 106 (por ejemplo, una porción de conexión roscada del Instituto Americano del Petróleo (API) para unir la broca de barrena 100 a una cadena de barrenas (no mostrado) . En algunas modalidades, tal como aquella mostrada en la FIG. 4, el cuerpo de broca 102 puede comprender un material compuesto de partícula-matriz, y se puede asegurar a la espiga de metal 104 utilizando una extensión 108. En otras modalidades, el cuerpo de broca 102 se puede asegurar a la espiga 104 utilizando una preforma de metal incrustada dentro del cuerpo de broca de compuesto de partícula-matriz 102, o el cuerpo de broca 102 se puede asegurar directamente en la espiga 104.

El cuerpo de broca 102 puede incluir pasajes de fluido internos (no mostrados) que se extienden entre la cara 103 del cuerpo de broca 102 y un diámetro interior longitudinal (no mostrado) que se extiende a través de la espiga 104, la extensión 108 y parcialmente a través del cuerpo de broca 102. Insertos de boquilla 124 también se pueden proporcionar en la cara 103 del cuerpo de broca 102 dentro de los pasajes de fluido internos. El cuerpo de broca 102 además puede incluir una pluralidad de cuchillas 116 que están separadas por ranuras de separación 118. En algunas modalidades, el cuerpo de broca 102 puede incluir tapones de desgaste calibrados 122 y nudos de desgaste 128. Una pluralidad de elementos cortantes 10' , como es divulgado previamente en la presente, se puede montar sobre la cara 103 del cuerpo de broca 102 en cavidades de elemento cortante 112 que están localizadas a lo largo de cada una de las cuchillas 116. Los elementos cortantes 10 se posicionan para cortar una formación subterránea que es perforada mientras que la broca de barrena 100 es rotada bajo el peso sobre la broca (WOB) en un pozo de sondeo alrededor de la línea central ?-a??· Las modalidades de los elementos cortantes de la presente descripción también se pueden utilizar como escariadores calibrados, y se pueden utilizar en otros tipos de herramientas para perforación en la tierra. Por ejemplo, las modalidades de los elementos cortantes de la presente descripción también se pueden utilizar en conos de brocas de barrena de cono de rodillo, en escariadores, molinos, brocas bi-céntricas, brocas excéntricas, brocas de núcleo, y las llamadas "brocas híbridas" que incluyen tanto cortadores fijados como cortadores rodantes.

Mientras que la presente descripción se ha descrito en la presente con respecto a ciertas modalidades, aquellos de habilidad ordinaria en la técnica reconocerán y apreciarán que no es limitada de esta manera. Más bien, muchas adiciones, supresiones y modificaciones a las modalidades descritas se pueden hacer sin apartarse del alcance de la descripción como es reclamada enseguida en la presente, incluyendo los equivalentes legales. Además, las características de una modalidad se pueden combinar con características de otra modalidad mientras que todavía son abarcadas dentro del alcance de la descripción como es contemplado por los inventores.

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Un método para formar un compacto policristalino para el uso en una herramienta para perforación en la tierra, caracterizado porque comprende: por lo menos parcialmente fundir por lo menos uno de un vidrio de silicato, una sal de metal alcalino, y un elemento de tierra rara para formar un material reactivo, e introducir el material reactivo a un compacto policristalino que comprende un material de catalizador dispuesto en los espacios intersticiales entre los cristales inter-enlazados de un material policristalino para remover por lo menos una porción del material de catalizador.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende, antes de introducir el material reactivo al compacto policristalino, formar una máscara sobre por lo menos una porción de la por lo menos una superficie del compacto policristalino, la máscara que comprende un material impermeable al material reactivo.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos parcialmente fundir por lo menos de un vidrio de silicato, una sal de metal alcalino y un elemento de tierra rara para formar un material reactivo comprende por lo menos parcialmente fundir por lo menos uno de un vidrio de borosilicato, un vidrio de aluminosilicato, un vidrio de fosfosilicato y un vidrio de borofosfosilicato para formar el material reactivo.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos parcialmente fundir por lo menos uno de un vidrio de silicato, una sal de metal alcalino, y un elemento de tierra rara para formar un material reactivo comprende calentar el por lo menos uno del vidrio de silicato, la sal de metal alcalino, y el elemento de tierra rara a una temperatura de mayor que o igual a un punto de fusión de los mismos.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos parcialmente fundir por lo menos uno de un vidrio de silicato, una sal de metal alcalino, y un elemento de tierra rara para formar un material reactivo comprende por lo menos parcialmente fundir una sal alcalina que comprende por lo menos uno de litio, sodio, potasio, rubidio, cesio, francio, calcio, sílice y aluminio para formar el material reactivo.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la introducción del material reactivo a un compacto policristalino para remover por lo menos una porción del material de catalizador comprende introducir un material reactivo que comprende una sal de litio fundida al compacto policristalino para remover la por lo menos una porción de un material de catalizador que comprende cobalto.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la introducción del material reactivo a un compacto policristalino para remover por lo menos una porción del material de catalizador comprende introducir un vidrio de silicato fundido al compacto policristalino para remover la por lo menos una porción de un material de catalizador que comprende cobalto.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la introducción de un vidrio de silicato fundido al compacto policristalino para remover la por lo menos una porción de un material de catalizador que comprende cobalto, comprende introducir el vidrio de silicato fundido al compacto policristalino a una temperatura de menor que aproximadamente 1000°C.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la introducción del material reactivo a un compacto policristalino que comprende un material de catalizador comprende introducir la sal de metal alcalino a un compacto policristalino que comprende un material de catalizador a una temperatura de menor que o igual a 400°C.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos parcialmente fundir por lo menos uno de un vidrio de silicato, una sal de metal alcalino, y un elemento de tierra rara para formar un material reactivo comprende por lo menos parcialmente fundir una pluralidad de elementos de tierra rara para formar un líquido eutéctico binario.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque por lo menos parcialmente fundir una pluralidad de elementos de tierra rara para formar un líquido eutéctico binario comprende por lo menos parcialmente fundir la pluralidad de elementos de tierra rara para formar por lo menos uno de un eutéctico de cobalto-germanio, eutéctico de cobalto-neodimio, eutéctico de cobalto-itrio, eutéctico de cobalto-serio y eutéctico de cobalto-gadolinio.

12. Un método para formar un elemento cortante con compacto policristalino para una herramienta para perforación en la tierra, caracterizado porque comprende: formar un elemento cortante que comprende un material policristalino y un material de catalizador dispuesto en los espacios intersticiales entre los cristales inter-enlazados del material policristalino; y remover por lo menos una porción del material de catalizador de los espacios intersticiales al exponer por lo menos una porción del material policristalino a por lo menos una de una solución que comprende ácido acético y un plasma químico que comprende un gas inerte o un agente oxidante.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la remoción de por lo menos una porción del material de catalizador de los espacios intersticiales al exponer por lo menos una porción del material policristalino a por lo menos una de una solución que comprende ácido acético y un plasma químico que comprende un gas inerte o un agente oxidante comprende: introducir la por lo menos una porción del material policristalino a una solución de ácido acético y agua; y adicionar por lo menos uno de un ácido oxálico y un éster de ácido oxálico a la solución.

14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la remoción de por lo menos una porción del material de catalizador de los espacios intersticiales al exponer por lo menos una porción del material policristalino a por lo menos una de una solución que comprende ácido acético y un plasma químico que comprende un gas inerte o un agente oxidante comprende: oxidar un xileno en la presencia del ácido acético para formar la solución; introducir la solución a la por lo menos una porción del material policristalino para disolver el material de catalizador.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende introducir carbonato de sodio acuoso a la solución para formar un carbonato del material de catalizador.

16. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la formación de un elemento cortante que comprende un material policristalino y un material de catalizador dispuesto en los espacios intersticiales entre los cristales inter-enlazados del material policristalino comprende formar un elemento cortante que comprende el material policristalino y un material de catalizador que comprende cobalto dispuesto en los espacios intersticiales entre los cristales inter-enlazados del material policristalino .

17. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la remoción de por lo menos una porción del material de catalizador de los espacios intersticiales al- exponer por lo menos una porción del material policristalino a por lo menos uno de un licor de lixiviación y un plasma químico comprende introducir por lo menos una superficie del material policristalino a un plasma químico que comprende por lo menos uno de argón, nitrógeno, helio, xenón, criptón y radón.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la introducción de por lo menos una superficie del material policristalino a un plasma químico que comprende por lo menos uno de argón, nitrógeno, helio, xenón, criptón y radón comprende introducir por lo menos una superficie del material policristalino a un plasma químico, el plasma químico a una temperatura de entre aproximadamente 300°C y aproximadamente 750°C.

19. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la remoción de por lo menos una porción del material de catalizador de los espacios intersticiales al exponer por lo menos una porción del material policristalino a por lo menos uno de un licor de lixiviación y un plasma químico comprende introducir por lo menos una superficie del material policristalino a un plasma químico que comprende por lo menos uno de oxígeno, ozono, flúor, cloro y un peróxido.