一種用於製作胎體pdc鑽頭的噴嘴替代塊的製作方法

2023-04-24 07:19:21 1

專利名稱：一種用於製作胎體pdc鑽頭的噴嘴替代塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種石油及地質鑽井用的PDC鑽頭，特別涉及用於製作胎體PDC鑽頭時 噴嘴替代塊。
背景技術：
在常規製作胎體PDC鑽頭時，為了使得在鑽頭上預留出裝噴嘴的空間， 一般在組裝 時事先將加工好的由高強高純石墨製成噴嘴替代塊，該石墨噴嘴替代塊是用高強高純石墨 經普通車加工而成，安裝在製作胎體PDC鑽頭的陰模中。如圖1所示噴嘴替代塊由左邊 的直口l，中間的螺紋2，螺紋退刀槽3，密封圈安裝槽4，硬質合金噴嘴安裝引導口 5， 右邊的來流直口 6，石墨芯柱7和覆膜砂8組成。胎體PDC鑽頭在高溫下燒結後就成型了， 此時只要將該噴嘴替代塊從製成的胎體PDC鑽頭中清理乾淨就形成了如附圖2所示的水 眼，水眼部分含螺紋，為安裝含螺紋的硬質合金噴嘴用。
由於高強高純石墨的性能非常穩定，在經過1000多度的高溫燒結後，其性能基本不 變，因此在從燒結好的胎體PDC鑽頭中將由高強高純石墨製成的噴嘴替代塊清理乾淨非 常困難，特別是在清理胎體PDC鑽頭中水眼部分的螺紋中的高強高純石墨時更加困難， 非常容易將胎體PDC鑽頭中水眼部分的螺紋損傷，從而影響含螺紋硬質合金噴嘴的安裝 強度，對螺紋傷害嚴重，可能使得燒結好的胎體PDC鑽頭報廢；其次，由於噴嘴替代塊 的上部是腹膜砂，腹膜砂在高溫狀態時會產生大量的氣體，這些氣體如果不能及時排除， 將會在鑽頭胎體內形成大小不等的氣孔，這將嚴重影響鑽頭質量。

發明內容
本發明提供了一種用於製作胎體PDC鑽頭的噴嘴替代塊，解決胎體PDC鑽頭燒結後 噴嘴替代塊清理困難及容易傷害胎體PDC鑽頭中水眼部分的螺紋和產生的大量氣體影響 胎體質量的問題。
本發明採用的技術方案是由左邊的直口，中間的螺紋，螺紋退刀槽，密封圈安裝槽， 噴嘴安裝引導口，右邊的來流直口，芯柱和覆膜砂組成，該噴嘴替代塊由非金屬陶瓷材料 製成後安裝到製作胎體PDC鑽頭的陰模中燒結。
本發明採用非金屬陶瓷材料代替原來的高強高純石墨機加工製成的噴嘴替代塊，它是 通過仿形法由金屬導杆螺紋控制工程陶瓷螺紋的生成，由換向觸發按鈕自動控制金屬導杆 的運動方向，從而使得加工出的陶瓷螺紋形狀規範，由於非金屬陶瓷材料在二次燒結後變 形量僅為10—6mm/ (m，'C)，與石墨的變形量基本相當，而且一受較小外力的非金屬陶瓷材
3料噴嘴替代塊就成粉末狀，因此清理非常容易、方便；由於每個胎體PDC鑽頭至少有4 7 個噴嘴， 一般清理一個水眼需要3 4小時，採用該發明後可節約大量的人力財力，提高胎 體PDC鑽頭製作的成功率，提高硬質合金噴嘴和水眼安裝時的連接強度，節約成本。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。 圖1是背景技術中用於製作胎體PDC鑽頭的噴嘴替代塊的結構圖； 圖2是PDC鑽頭中的水眼結構圖； 圖3是本發明的結構圖。
具體實施例方式
如圖1 3所示，用於製作胎體PDC鑽頭的噴嘴替代塊的左邊為直口1，中間是螺紋2， 螺紋退刀槽3，密封圈安裝槽4，噴嘴安裝引導口5，右邊是來流直口6，石墨芯柱7和覆膜 砂8。該噴嘴替代塊由非金屬陶瓷材料製成。根據無壓浸漬法燒結胎體PDC鑽頭的溫度等工 藝要求，選擇4號配方的非金屬陶瓷材料，有Al203及衍生物、莫來石、研磨石英粉和壓制 潤滑劑組成，經壓力為15 18.5MP壓製成型，再經60 2(TC、 5 12小時烘乾處理，再預 燒結，其溫度為300 115(TC，歷時3 6小時，最後採用金剛石仿形車刀車制羅紋、磨製 羅紋工藝成型，考慮陶瓷燒結收縮量和加工餘量，根據設計的噴嘴替代塊尺寸精加工，然 後將成型件安裝到製作胎體PDC鑽頭的陰模中，在高溫下燒結而成能安裝噴嘴的水眼，胎 體PDC鑽頭就成型了，此時只要將由非金屬陶瓷材料製成的噴嘴替代塊從製成的胎體PDC 鑽頭中清理乾淨就形成了如圖2所示的水眼，由於非金屬陶瓷材料在二次燒結後基本沒有 變形量，而且受較小的外力就成粉末狀，因此清理非常容易方便。
下面通過3個實施例對本發明作說明 實施例l
原材料採用選擇4號配方的非金屬陶瓷材料，將非金屬陶瓷材料經壓力為15MPa壓製成 噴嘴替代塊，將壓製成型的噴嘴替代塊經6(TC、 5小時烘乾處理，將烘乾處理後的噴嘴替 代塊經預燒結處理，其溫度為30(TC，歷時5小時，之後採用金剛石仿形車刀車制羅紋，再 磨製羅紋成型，然後安裝到製作胎體PDC鑽頭的陰模中，在高溫下燒結而成能安裝噴嘴的 水眼。 實施例2
原材料採用選擇4號配方的非金屬陶瓷材料，將非金屬陶瓷材料經壓力為18. 5MPJE制 成噴嘴替代塊，將壓製成型的噴嘴替代塊經12(TC、 12小時烘乾處理，將烘乾處理後的噴 嘴替代塊經預燒結處理，其溫度為80(TC，歷時3小時，之後採用金剛石仿形車刀車制羅紋，再磨製羅紋成型，然後安裝到製作胎體PDC鑽頭的陰模中，在高溫下燒結而成能安裝噴嘴
的水眼。
實施例3
原材料採用選擇4號配方的非金屬陶瓷材料，將非金屬陶瓷材料經壓力為17MPa壓製成 噴嘴替代塊，將壓製成型的噴嘴替代塊經9(TC、 8小時烘乾處理，將烘千處理後的噴嘴替 代塊經預燒結處理，其溫度為115(TC，歷時6小時，之後採用金剛石仿形車刀車制羅紋， 再磨製羅紋成型，然後安裝到製作胎體PDC鑽頭的陰模中，在高溫下燒結而成能安裝噴嘴 的水眼。
權利要求
1.一種用於製作胎體PDC鑽頭的噴嘴替代塊，由左邊的直口(1)，中間的螺紋(2)，螺紋退刀槽(3)，密封圈安裝槽(4)，噴嘴安裝引導口(5)，右邊的來流直口(6)，芯柱(7)和覆膜砂(8)組成，其特徵是該噴嘴替代塊由非金屬陶瓷材料製成後安裝到製作胎體PDC鑽頭的陰模中燒結。
2. 根據權利要求1所述的一種用於製作胎體PDC鑽頭的噴嘴替代塊，其特徵是該噴嘴 替代塊製作方法依次包括如下步驟(1) 原材料採用Al203及衍生物、莫來石、研磨石英粉、壓制潤滑劑組成的非金屬陶瓷 材料；(2) 將非金屬陶瓷材料經壓力為15 18.5MP壓製成噴嘴替代塊；(3) 將壓製成型的噴嘴替代塊經60 20。C、 5 12小時烘乾處理；(4) 將烘乾處理後的噴嘴替代塊預燒結處理，其溫度為300 1150。C，歷時3 6小時；(5) 採用車制羅紋以及磨製羅紋成型；(6) 安裝到製作胎體PDC鑽頭的陰模中下燒結。
全文摘要
本發明公開了一種用於製作胎體PDC鑽頭的噴嘴替代塊，由左邊的直口，中間的螺紋，螺紋退刀槽，密封圈安裝槽，噴嘴安裝引導口，右邊的來流直口及錐型喇叭口組成，該噴嘴替代塊由非金屬陶瓷材料製成後安裝到製作胎體PDC鑽頭的陰模中燒結，本發明由於非金屬陶瓷材料在二次燒結後變形量僅為10-6mm/(m·℃)，與石墨的變形量基本相當，而且一受較小外力的非金屬陶瓷材料噴嘴替代塊就成粉末狀，清理容易、方便；由於每個胎體PDC鑽頭至少有4～7個噴嘴，一般清理一個水眼需要3～4小時，採用該發明後可節約大量的人力財力，提高胎體PDC鑽頭製作的成功率，提高硬質合金噴嘴和水眼安裝時的連接強度，節約成本。
文檔編號C04B35/18GK101314181SQ20081012299
公開日2008年12月3日 申請日期2008年6月20日 優先權日2008年6月20日
發明者孫金美, 斌 崔, 棟 李, 穆麗傑, 慶 賀, 郭文敏, 韋忠良 申請人:江蘇工業學院