用於地層鑽孔鑽頭的牙掌和錐體耐磨堆焊的製作方法

2023-04-25 03:02:51

專利名稱：用於地層鑽孔鑽頭的牙掌和錐體耐磨堆焊的製作方法
用於地層鑽孔鑽頭的牙掌和錐體耐磨堆焊相關申請本專利申請要求提交於2005年3月17日，序列號No.60/662,833的公開未審的美國臨時專利申請的優先權，該申請在此全文引入作為 參考。技術領域本申請通常涉及耐磨堆焊，尤其是涉及施加於滾錐地層鑽孔鑽頭 的牙掌和錐體的耐磨堆焊。
背景技術：
在通過旋轉方法在地層構造中鑽孔的過程中，使用裝有一個、兩 個或三個滾動切削刀具或滾錐的鑿巖鑽頭。鑽頭固定到自地面旋轉的 鑽杆下端，或者鑽頭通過井下馬達或渦輪機進行旋轉。當鑽頭轉動時， 安裝到鑽頭上的切削刀具或錐體在鑽孔底部上方滾動和滑動，從而與 要去除的構造材料接合或脫離。滾動切削刀具設置有切割元件或齒， 其通過鑽杆重量受迫鑽入和挖鑿鑽孔底部。來自鑽孔底部側壁的切屑 被鑽井液衝走，所述鑽井液從地面通過中空鑽杆向下泵送。與切削刀 具相對應的牙掌圓端通常稱作牙松鑽頭體(shirttail)。在切屑衝走之前，當鑽頭旋轉時，切屑滑過鑽頭的一部分。切屑 是研磨劑，因此會造成鑽頭表面磨損，從而最終導致失效。當面對磨 損問題時，尤其是在切削刀具上的現有切削元件的情況下，從至少19 世紀30年代以來，為本領域所公知的是在處於最嚴重磨損情況下的齒 的那些部分上提供耐磨金相材料層，稱作"耐磨堆焊"。耐磨堆焊典型 地由分散在金屬基體中的例如燒結、鑄態或粗晶碳化鴒的極硬顆粒組 成。通過將金屬基體焊接到要硬化的表面上施加這種耐磨堆焊材料。
用於對切割元件進行耐磨堆焊的典型技術是氧乙炔焊或原子氫 焊。焊條或焊絲典型地形成為裝有填料的低碳鋼薄管，所述填料主要 包括碳化物顆粒。填料還可以包括用於鋼的去氧劑、助熔劑和樹脂粘 結劑。通過使齒面上的焊條端部熔化施加耐磨堆焊。鋼管在其焊接到 鋼齒上時熔化並且提供用於碳化物顆粒的基體。去氧劑與管的低碳鋼 形成合金。耐磨堆焊增強的耐磨性是人們所希望的，從而延長鑽頭在變鈍之 前可以鑽進的距離。耐磨性還允許鑽頭更有效地(因此更快地)切削 至這種深度。因此，增強的耐磨性帶來的優點降低了部件和時間兩方 面的鑽孔成本。發明內容一種地層鑽孔鑽頭具有鑽頭體和由所述鑽頭體懸置的牙掌。牙掌 具有周向延伸外表面、前側和後側。錐體可旋轉安裝到從牙掌向內懸掛的懸臂式支承軸上。由分散在鎳基基體中的碳化物顆粒作為耐磨堆 焊成分構成的第一層形成在牙掌上。該第一層限定了第一耐磨堆焊層。 地層鑽孔鑽頭還具有形成於錐體上、由分散在鐵基基體中的碳化物顆 粒作為耐磨堆焊成分構成的第二層。該第二層限定了第二耐磨堆焊層。 與錐體相對應的牙松鑽頭體可以沿牙掌邊緣界定。第一耐磨堆焊層的至少一部分可以形成在牙松鑽頭體上。錐體還可以具有位於錐體上的多個齒，並且第二耐磨堆焊層也可 以形成在所述齒的至少一部分上。錐體可以具有多個齒，並且第二耐 磨堆焊層可以形成在所述齒的至少一部分上。錐體還可以具有保徑面 和保徑耐磨堆焊層，所述保徑耐磨堆焊層形成在保徑面上並且選自第 一耐磨堆焊層和第二耐磨堆焊層。保徑耐磨堆焊層可以是第一耐磨堆 焊層。保徑耐磨堆焊層還可以是第二耐磨堆焊層。第一耐磨堆焊層還可以形成在牙掌的前側上。第一耐磨堆焊層可 以從牙松鑽頭體沿牙掌前側延伸。第一耐磨堆焊層也可以形成在牙掌 前側上，並且朝向牙掌後側延伸。
第一耐磨堆焊層可以具有燒結碳化物顆粒，其粒度範圍是直徑在大約37微米到大約420微米之間，或者直徑在大約75微米到大約177 微米之間。第一耐磨堆焊層可以具有球形鑄態碳化物顆粒和球形燒結 碳化物顆粒，所述球形鑄態碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約45 微米到大約160微米之間，所述球形燒結碳化物顆粒的粒度範圍是直 徑在大約75微米到大約177微米之間。第一耐磨堆焊層可以具有球形鑄態碳化物顆粒和燒結碳化物顆 粒，所述鑄態碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約45微米到大約160 微米之間，所述燒結碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約75微米到大 約177微米之間，而第二耐磨堆焊層具有球形燒結碳化物顆粒，其粒 度範圍是直徑在大約590微米到大約ll卯微米之間。一種製造地層鑽孔鑽頭的方法，包括步驟通過將分散在鎳基基 體中的碳化物顆粒利用脈衝等離子體轉移電弧法傳送給牙掌而形成由 耐磨堆焊成分構成的牙掌層。所述方法還包括利用焊槍和包括容納在 鐵基管內部的碳化物顆粒的耐磨堆焊管給錐體施加由耐磨堆焊成分構 成的錐體層。形成由耐磨堆焊成分構成的牙掌層可以包括使包含燒結碳化物顆 粒、鎳和惰性氣體的混合物通過圍繞電極的環形通道流向噴嘴，其中 所述燒結碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約37微米到大約420微米 之間。形成由耐磨堆焊成分構成的牙掌層還可以包括當噴嘴靠近牙掌 時，通過在牙掌和電極之間形成電孤而將混合物熔化成沉積在牙掌上 的等離子體耐磨堆焊成分。在這種方法中，直徑在大約45微米到大約 160孩支米之間的多個球形鑄態碳化物顆粒可以與混合物一起流過環形通道和噴嘴以便用電弧熔化。在形成由耐磨堆焊成分構成的錐體層的步驟中，碳化物顆粒可以具有球形燒結碳化物顆粒和球形鑄態碳化物顆粒，所述球形燒結碳化 物顆粒的粒度範圍是直徑在大約590微米到大約1190微米之間，所述 球形鑄態碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約177微米到大約250微 米之間。 可選地， 一種地層鑽孔鑽頭可以具有鑽頭體，其中牙掌由所述鑽 頭體懸掛。牙掌具有周向延伸外表面、前側和後側。錐體可旋轉安裝 到從牙掌向內懸掛的懸臂式支承軸上。與錐體相對應的牙松鑽頭體沿 牙掌邊緣界定。多個齒位於錐體上。由分散在鎳基基體中的碳化物顆 粒作為耐磨堆焊成分構成的牙松鑽頭體層形成在牙松鑽頭體上。由分 散在鎳基基體中的碳化物顆粒作為耐磨堆焊成分構成的前側層形成在 牙掌前側上。最後，地層鑽孔鑽頭還具有形成於所述多個齒的至少選 定部分上、由分散在鐵基基體中的碳化物顆粒作為耐磨堆焊成分構成 的齒層。地層鑽孔鑽頭的齒可以具有邊緣齒圏，該邊緣齒圏具有保徑面。 地層鑽孔鑽頭還可以具有形成於保徑面上、由分散在鎳基基體中的碳 化物顆粒作為耐磨堆焊成分構成的保徑層。由耐磨堆焊成分構成的牙松鑽頭體層和前側層中的所有碳化物顆粒可以在直徑上小於420微米。由耐磨堆焊成分構成的牙松鑽頭體層 和前側層中的所有碳化物顆粒還可以在直徑上小於177微米。由耐磨堆焊成分構成的牙松鑽頭體層和前側層中的所有碳化物顆 粒在直徑上小於177微米，並且由耐磨堆焊成分構成的齒層中的至少 一部分碳化物顆粒在直徑上大於177微米。


圖l是立面側視圖，顯示了具有根據本發明的耐磨堆焊的鑽頭。圖2是示意性剖視圖，顯示了施加於牙掌的耐磨堆焊。圖3是圖2中所施加耐磨堆焊的顯微放大圖。圖4是透視圖，顯示了施加於圖1所示鑽頭錐體齒上的耐磨堆焊。
具體實施方式
參見圖1，根據本發明的地層鑽孔鑽頭11具有鑽頭體13。鑽頭體 13在其上端具有一組螺紋15，以便將組頭連接到鑽杆(未顯示)中。 鑽頭體11具有三個潤滑劑補償器17,用於減少鑽頭中的潤滑劑和鑽 頭外部上的鑽井流體壓力之間的壓差。至少一個噴口 19設置在鑽頭體 13中，以便引導來自鑽柱內部的加壓鑽井流體，從而回送切屑並冷卻 鑽頭11。 一個或多個切削刀具或錐體21可旋轉固定到鑽頭體13上。 典型地，每個鑽頭11具有三個錐體21，其中錐體21之一在圖1中不 明顯。每個錐體21具有大致圓錐結構，含有多個周向排列的齒23。在 該實施例中，齒23由錐體21的支撐(support)金屬機加工或銑削而 成。可選地，齒23可以是壓配合到錐體支撐金屬上的配合孔中的碳化 鎢鑲嵌物(compact)。每個錐體21在其界定了鑽頭11的保徑或直徑 的底部具有保徑面25。鑽頭體13由焊接在一起的三個頭部組成。每個頭部具有牙掌27, 其從鑽頭體13向下延伸並支撐錐體21之一。牙掌27和頭部具有界定 了鑽頭11的外徑的弓形外表面。凹陷區域29位於各牙掌27之間，所 述凹陷區域小於鑽頭體13的外徑以形成使鑽井流體和切屑返回的通道。牙掌耐磨堆焊31施加給每個頭部及其牙掌27的一部分。牙掌耐 磨堆焊31的圖案可以不同。提交於2004年7月29日的美國專利申請 序列號No.10/902，222，和公開於2006年2月2日的美國公開號 No.US2006/0021800教導了牙掌耐磨堆焊31的各種圖案，上述文獻在 此全文引入作為參考。在該實例中，牙掌耐磨堆焊31包括凸緣，其從 近補償器17沿頭部和牙掌27的前緣向下延伸到每個牙掌27的下緣或 牙松鑽頭體32。牙掌耐磨堆焊31的下部彎曲以符合牙松鑽頭體32的 輪廓。牙掌耐磨堆焊31在該實例中的總體結構為鉤形。對於本領域技 術人員來說顯而易見的是，耐磨堆焊31可以具有若干種圖案變形，包 括耐磨堆焊31從牙掌27的前側向牙掌27的後側延伸。參考圖2，在優選實施例中，通過焊槍33以多軸自動方式施加牙 掌耐磨堆焊31，但是也可以手動施加。焊槍33以選定圖案施加牙掌 耐磨堆焊31。焊槍33以稱作脈衝等離子體轉移電弧法(PPTA)的傳 統方式操作。焊槍33具有位於內管37中的電極35。外管39在內管 37周圍延伸，界定了環形通道41。粉末狀耐磨堆焊物質43和惰性氣
體由儲料漏鬥(未顯示)向下送入環形通道41。具有直徑D的噴嘴 45位於環形通道41的下端。保護氣體47向下流入電極35和內管33 之間。在電極35和牙掌27之間提供的脈衝直流電產生電孤50，其產 生包含粉末狀耐磨堆焊物質43的等離子流48。耐磨堆焊材料43由基體金屬合金顆粒和碳化物顆粒組成。根據申 請人的知識，在鑽頭頭部的外周上的PPTA現有技術應用中，碳化物 顆粒只包括鑄態碳化物顆粒或單晶碳化物顆粒。對於在鑽頭外周上進 行PPTA耐磨堆焊而言，在本申請中還使用燒結或硬質碳化物顆粒49 (圖3)，根據申請人的知識，這種技術在過去沒有使用。燒結或硬質 碳化物顆粒49在圖3中顯示為淺色顆粒，並且包括與通常為鈷的粘結 劑燒結在一起的碳化物顆粒晶體。粘結劑的含量可以改變，在一個實 施例中，粘結劑包括6%鈷。優選地，燒結碳化物顆粒49具有大致球 形。燒結碳化物顆粒49不是真正的球形，而是沒有通常在壓碎或其他 非球形碳化物晶粒或顆粒中發現的銳邊、角和角突起。這些表面不規 則物造成顆粒具有殘餘應力，並且可能在耐磨堆焊成分施加期間熔化， 從而降低耐磨堆焊的性質。通常，認為球形顆粒具有降低的殘餘應力 水平，並且通常不具有在施加期間熔化的不規則物。在過去，燒結碳化物顆粒已經用於鑽頭上的非PPTA耐磨堆焊應 用，但只是在較大尺寸的情況下。本申請中的燒結碳化物顆粒49必須 小到足以不堵塞噴嘴45。優選地，最大尺寸的燒結碳化物顆粒49的 最大直徑小於噴嘴45的直徑D的一半。直徑D可以改變，並且在一 個實例中為0.045英寸。燒結碳化物顆粒49的期望粒度範圍是直徑為 大約37微米-420微米(0.001" = 25.4微米)，更優選地為75微米-177 微米。在優選的粒度範圍內，網篩尺寸為-60+200目。這種符號表示， 要保留的顆粒將通過60目網篩，不通過200目網篩。如上所述，耐磨堆焊材料43還包括球形鑄態顆粒51，其也顯示 在圖3中。對於利用焊槍33的應用來說，球形鑄態顆粒51是傳統的， 並且具有傳統尺寸。球形鑄態顆粒51通常比燒結碳化物顆粒49更像 球形，而且也足夠小以避免堵塞焊槍33的環形通道41。在優選實施
例中，球形鑄態顆粒51的直徑為45微米到160微米，但是該範圍可 以改變。球形鑄態顆粒51與燒結顆粒49的相對比例可以根據應用而 不同。在一個實施例中，按重量計算，所述比例是25%球形鑄態顆粒 49和75%燒結碳化物顆粒51，但該比例也可倒過來。耐磨堆焊材料43還包括合金顆粒，其用作耐磨堆焊31的基體。 合金顆粒在圖3中的顯微放大圖中沒有顯示，這是因為它們熔化於等 離子體柱中並且形成保持顆粒49和51的基體或支撐金屬。在熔化前， 金屬合金顆粒的平均最大直徑為大約37微米-150微米。按重量計算 的合金顆粒數量可以改變，但是，通常比合成碳化物49、 51的重量小 得多。優選地，碳化物顆粒49、 51構成流入環形通道41的全部耐磨 堆焊材料43的重量的60%到80%。合金顆粒可以在它們的原生金屬方面不同。在一個實施例中，原 生金屬為鎳，但是也可以使用鐵。當鎳作為合金顆粒的原生金屬時， 基體為鎳基。當鐵作為合金顆粒的原生金屬時，基體為鐵基。鎳具有 比鐵低的熔點。這允許操作人員配置焊槍33以更快地橫移或者在較低 溫度下操作。實驗表明，在高於鎳的溫度下熔化的鐵基合金趨向於注 入燒結碳化物顆粒中，這是有害的。但是，鎳不如鐵堅硬或者耐大作 用力衝擊性通常不如鐵，因此也不能在大衝擊應用下保持碳化物顆粒 49、 51。參考圖1，與鑽頭的其他區域，尤其是齒23相比，牙掌耐磨 堆焊31是低衝擊區域。但是，周圍的地層構造可以是極具研磨性的。 鎳基(而不是鐵基)基體的使用非常適合於耐磨性，但是鎳基基體對 高沖擊區域中的耐磨堆焊是有害的。合金顆粒可以具有包含在每個顆粒中的其他元素，並且元素類型 以及相對數量可以改變。優選地，在鎳基基體中，合金顆粒包括1%-5% 硼，通常3%左右；1%-5%矽，典型地3%左右；和0%-8%鉻，餘量 為鎳。同樣，小百分比的鐵可以加入到鎳中，例如1%的1/10。在鐵 基基體中，合金顆粒可以包括碳化釩或其它碳化物，其範圍可以在例 如0.5%-35%之間變化。在焊槍33的操作中，直流電施加在電極35和牙掌27之間。當提
供電流時，電弧50產生含有耐磨堆焊粉末43的極熱等離子流48。耐 磨堆焊粉末43形成牙掌27上的耐磨堆焊31。電流以傳統方式在選定 頻率下呈脈衝狀通斷。例如耐磨堆焊31的耐磨堆焊還可以施加到錐體保徑面25上。保 徑面25在高磨損區域內，但是對保徑面25的影響不嚴重，因此可以 使用鎳基合金耐磨堆焊，如上所述。按照上述方法的保徑面25上的耐 磨堆焊可以在具有例如圖1所示錐體21的銑削齒錐體的鑽頭和帶有碳 化鵠鑲嵌物的鑽頭上進行。對本領域技術人員來說顯而易見的是，保 徑面25上的耐磨堆焊還可以是如上所述實例中的鎳基或鐵基。參考圖4,一個高衝擊區域是包含在齒23上的耐磨堆焊53(圖1)， 該耐磨堆焊優選地具有鐵基合金，而不是鎳基。耐磨堆焊53可以是現 有技術類型。在該實施例中，利用耐磨堆焊管55和氧乙炔噴焊器57 以傳統手工方式施加耐磨堆焊53。管55包含填料，其是希望的耐磨 堆焊材料混合物，並且管55的周圍金屬起到基體金屬或合金金屬作 用。管55中的耐磨堆焊材料可以廣泛地變化。在一個實例中，耐磨堆 焊材料可以包括-16/+20目(大約820微米和ll卯微米之間)燒結碳化鵠球形顆 粒-大約33%-20/+30目(大約590微米和840微米之間)燒結碳化鵠球形顆粒 -大約35%-20/+30目(大約590微米和840微米之間)壓碎的燒結礦碳化鎢 球形顆粒-大約15%-60/+85目(大約250微米和177微米之間)球形鑄態碳化鴒-大 約15%同樣，加入元素通常包含在管中，例如矽錳合金和鈮。耐磨堆焊 顆粒對管55的合金金屬的重量百分比優選地在67%到71%的範圍內。儘管本發明已經顯示了一些形式，但是對於本領域技術人員來說 顯而易見的是，本發明並不限於此，而是在不脫離本發明範圍的情況 下存在多種變化。
權利要求
1.一種地層鑽孔鑽頭，包括鑽頭體；由所述鑽頭體懸置的牙掌，所述牙掌具有周向延伸外表面、前側和後側；可旋轉安裝到懸臂式支承軸上的錐體，所述支承軸從牙掌向內懸置；形成在牙掌上、由分散在鎳基基體中的碳化物顆粒作為耐磨堆焊成分構成的第一層，其限定了第一耐磨堆焊層；和形成於錐體上、由分散在鐵基基體中的碳化物顆粒作為耐磨堆焊成分構成的第二層，其限定了第二耐磨堆焊層；
2. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，還包括與錐體相對應的沿 牙掌邊緣界定的牙松鑽頭體，並且第一耐磨堆焊層的至少一部分形成 在牙松鑽頭體上。
3. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，所述錐體還包括位 於錐體上的多個齒，並且第二耐磨堆焊層也形成在所述齒的至少一部 分上。
4. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，所述錐體還包括保 徑面，並且選自第一耐磨堆焊層和第二耐磨堆焊層的保徑耐磨堆焊層 形成在保徑面上。
5. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，所述保徑耐磨堆焊 層包括第一耐磨堆焊層。
6. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，所述第一耐磨堆焊 層形成在牙掌的前側上並且朝向牙掌後側延伸。
7. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，所述第一耐磨堆焊 層從牙松鑽頭體沿牙掌的前側延伸。
8. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，所述第一耐磨堆焊 層包括燒結碳化物顆粒，其粒度範圍是直徑在大約37微米到大約420微米之間。
9. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，所述第一耐磨堆焊 層包括燒結碳化物顆粒，其粒度範圍是直徑在大約75微米到大約177 微米之間。
10. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，所述第一耐磨堆焊 層包括球形鑄態碳化物顆粒和球形燒結碳化物顆粒，所述球形鑄態碳 化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約45微米到大約160微米之間，所述 球形燒結碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約75微米到大約177微米 之間。
11. 如權利要求O所述的地層鑽孔鑽頭，其中 所述第一耐磨堆焊層包括球形鑄態碳化物顆粒和燒結碳化物顆粒，所述鑄態碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約45微米到大約160 微米之間，所述燒結碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約75微米到大 約177微米之間；並且所述第二耐磨堆焊層包括球形燒結碳化物顆粒，其粒度範圍是直 徑在大約5卯微米到大約1190微米之間。
12. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中 所述第一耐磨堆焊層包括球形鑄態碳化物顆粒和燒結碳化物顆粒，所述鑄態碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約45微米到大約160 微米之間，所述燒結碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約75微米到大 約177微米之間；並且所述第二耐磨堆焊層包括球形燒結碳化物顆粒和球形鑄態碳化物 顆粒，所述球形燒結碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約590微米到 大約1190微米之間，所述球形鑄態碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大 約177微米到大約250微米之間。
13. —種地層鑽孔鑽頭，包括 鑽頭體；由所述鑽頭體懸掛的牙掌，所述牙掌具有周向延伸外表面、前側 和後側；旋轉安裝到從牙掌向內懸掛的懸臂式支承軸上的錐體，與所述錐體相對應的沿牙掌邊緣界定的牙松鑽頭體； 位於所述錐體上的多個齒；形成於牙松鑽頭體上、由分散在鎳基基體中的碳化物顆粒作為耐 磨堆焊成分構成的牙松鑽頭體層；形成於牙掌前側上、由分散在鎳基基體中的碳化物顆粒作為耐磨 堆焊成分構成的前側層；和形成於所述多個齒的至少選定部分上、由分散在鐵基基體中的碳 化物顆粒作為耐磨堆焊成分構成的齒層。
14. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，所述齒進一步包括 具有保徑面的邊緣齒圏；並且還包括形成於保徑面上、由分散在鎳基基體中的碳化物顆粒作為耐磨堆 焊成分構成的保徑層。
15. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，由耐磨堆焊成分構 成的牙松鑽頭體層和前側層中的所有碳化物顆粒在直徑上小於420微 米。
16. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，由耐磨堆烀成分構 成的牙松鑽頭體層和前側層中的所有碳化物顆粒在直徑上小於177微 米。
17. 如權利要求0所述的地層鑽孔鑽頭，其中，由耐磨堆焊成分構 成的牙松鑽頭體層和前側層中的所有碳化物顆粒在直徑上小於177微 米，並且由耐磨堆焊成分構成的齒層中的至少一部分碳化物顆粒在直 徑上大於177微米。
18. 如權利要求0所述的地構成鑽孔鑽頭，其中，由耐磨堆焊成分 構成的牙松鑽頭體層和前側層包括球形鑄態碳化物顆粒和球形燒結碳 化物顆粒，所述球形鑄態碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大約45微米 到大約160微米之間，所述球形燒結碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在 大約75微米到大約177微米之間。
19. 一種用於製造地層鑽孔鑽頭的方法，所述鑽頭包括鑽頭體，該鑽頭體具有由此懸置的牙掌，並且所述牙掌具有周向延伸外表面、前側和後側；可旋轉安裝到從牙掌向內懸掛的懸臂式支承軸上的錐體， 所述方法包括步驟(a )通過將分散在鎳基基體中的碳化物顆粒利用脈衝等離子體轉 移電弧法傳送給牙掌而形成由耐磨堆焊成分構成的牙掌層；和(b)利用焊槍和包括容納在鐵基管內部的碳化物顆粒的耐磨堆 焊管給錐體施加由耐磨堆焊成分構成的錐體層。
20. 如權利要求0所述的方法，其中步驟(a)包括 使包含燒結碳化物顆粒、鎳和惰性氣體的混合物通過圍繞電極的環形通道流向噴嘴，其中所述燒結碳化物顆粒的粒度範圍是直徑在大 約37微米到大約420微米之間；和當噴嘴靠近牙掌時，通過在牙掌和電極之間形成電弧而將混合物 熔化成沉積在牙掌上的等離子體耐磨堆焊成分。
21. 如權利要求0所述的方法，其中，直徑在大約45微米到大約 160微米之間的多個球形鑄態碳化物顆粒與混合物一起流過環形通道 和噴嘴以便用電弧熔化。
22. 如權利要求0所述的方法，其中，步驟(b)中的碳化物顆粒 包括球形燒結碳化物顆粒和球形鑄態碳化物顆粒，所述球形燒結碳化 物顆粒的粒度範圍是直徑在大約5卯微米到大約1190微米之間，所述 球形鑄態碳化物的粒度範圍是直徑在大約177微米到大約250微米之 間。
全文摘要
一種地層鑽孔鑽頭，具有鑽頭體，和由所述鑽頭體懸掛的牙掌，所述牙掌具有周向延伸外表面、前側和後側。錐體可旋轉安裝到從牙掌向內懸掛的懸臂式支承軸上。由分散在鎳基基體中的碳化物顆粒作為耐磨堆焊成分構成的第一層形成在牙掌上。由分散在鐵基基體中的碳化物顆粒作為耐磨堆焊成分構成的第二層形成在錐體上。通過使用脈衝等離子體轉移電弧法將碳化物顆粒傳送到鎳基基體中形成第一耐磨堆焊層。利用焊槍和包括容納在鐵基管內部的碳化物顆粒的耐磨堆焊管施加第二耐磨堆焊層。
文檔編號E21B10/16GK101163849SQ200680013788
公開日2008年4月16日 申請日期2006年3月16日 優先權日2005年3月17日
發明者J·L·奧弗斯特裡特 申請人:貝克休斯公司