鋼體式孕鑲金剛石鑽頭的製作方法
2023-05-06 19:35:41
專利名稱：鋼體式孕鑲金剛石鑽頭的製作方法
技術領域：
本發明屬於鑽探工具領域，特別適用於石油、地質鑽井配套使用的鑽頭。
背景技術：
現有的胎體式孕鑲金剛石鑽頭在難鑽地層中具有機械鑽速較快、進尺較高等優點，應用得越來越廣泛。因胎體式孕鑲金剛石鑽頭一般採用整體燒結製造工藝，鑽頭結構複雜，難以研製大尺寸鑽頭和用熱壓成型工藝來提高鑽頭質量。鑽頭成本高，更新換代慢，進一步提高質量受到了限制。
發明內容
本發明的目的針對現有技術存在的問題，提供一種具有整體強度高，可研製大尺寸、長刀翼、深排屑槽、高孕鑲體和成本低的鋼體式孕鑲金剛石鑽頭。其技術方案包括鋼體式孕鑲金剛石鑽頭，包括接頭、鑽頭體和孕鑲體，鑽頭體為鋼體式鑽頭體，鑽頭體冠部設有刀翼、流道和噴嘴，孕鑲體分布在刀翼冠部。孕鑲體為圓柱形、橢圓柱形、楔柱形、稜柱形、圓臺形、圓片形的一種或幾種組合；孕鑲體內裝有切削材料，孕鑲體中的切削材料為天然金剛石、熱穩定人造聚晶金剛石(TSP)或人造金剛石顆粒。噴嘴呈爪形、圓形、橢圓形或矩形結構的一種或幾種組合。本發明胎體式孕鑲金剛石鑽頭相比具有以下優點①鋼體式鑽頭體的整體強度高，可研製大尺寸鋼體式孕鑲金剛石鑽頭，可設計長刀翼、深排屑槽以增強鑽頭的清洗和冷卻，可增加孕鑲體高度以提高進尺；②孕鑲體可以利用熱壓燒結工藝製造，質量更好，以提高進尺；③鋼體式鑽頭體的耐磨性較差，有利於孕鑲體的出露、提高機械鑽速，且表面強化後完全能滿足耐衝蝕要求；④鋼體式鑽頭體與孕鑲體形成分體式結構，有利於形成產業群，可以加快研發速度和更新換代速度孕鑲體可以逐漸定型成系列件或標準件，實現規模生產，可以降低成本；⑥鋼體比胎體成本低得多，可以大幅降低鑽頭成本。
圖I鋼體式孕鑲金剛石鑽頭結構示意圖。圖中1.孕鑲體，2.鑽頭體，3.接頭，4.刀翼，5.流道，6.噴嘴，7.切削材料。
具體實施例方式下面結合圖對本發明做進一步的詳細說明。圖I所示的鋼體式孕鑲金剛石鑽頭由孕鑲體I、鑽頭體2和接頭3組成。鑽頭體2為鋼體式鑽頭體，鑽頭體2上加工有刀翼4、流道5和噴嘴6。孕鑲體I中孕鑲有切削材料7，孕鑲體I有規律地布置在鑽頭體2的刀翼4上且露出鑽頭體2，孕鑲體I通過低溫釺焊或過盈鑲裝到鑽頭體2的刀翼4上，鑽頭體2通過表面強化提高耐衝蝕性能，鑽頭體2與接頭3整體連接。孕鑲體I為圓柱形、橢圓柱形、楔柱形、稜柱形、圓臺形和/或圓片形，孕鑲體I中的切削材料7為天然金剛石、熱穩定人造聚晶金剛石(TSP)、或人造金剛石顆粒，噴嘴4為爪形噴嘴、圓形噴嘴、橢圓形噴嘴或矩形噴嘴。本實施例經現場使用證實，鋼體式孕鑲金剛石鑽頭的孕鑲體I和其中的切削材料7具有剪切破碎和犁削巖石的雙重破巖作用，有利於提高機械鑽速。鋼體式的鑽頭體2的整體強度高、韌性好，其上的長刀翼4可鑲裝更長的孕鑲體I以提高進尺；噴嘴6和深流道5增強了對孕鑲體I和切削材料7的清洗和冷卻，保持孕鑲體I的良好工作狀態，有利於提高機械鑽速和進尺；由於鑽頭體其本身的耐磨性較差，有利於孕鑲體I的出露，進而提高機械鑽速；通過表面強化，有較好的耐衝蝕性能，保持孕鑲體I安裝牢固。孕鑲體I可用熱壓燒結工藝製造，質量更好，可進一步提高機械鑽速和進尺。
權利要求
1.鋼體式孕鑲金剛石鑽頭，包括接頭(3)、鑽頭體(2)和孕鑲體(I)，其特徵是鑽頭體(2)為鋼體式鑽頭體，鑽頭體(2)冠部設有刀翼(4)、流道(5)和噴嘴(6)，孕鑲體(I)分布在刀翼⑷冠部。
2.根據權利要求I所述的鋼體式孕鑲金剛石鑽頭，其特徵是孕鑲體(I)為圓柱形、橢圓柱形、楔柱形、稜柱形、圓臺形、圓片形的一種或幾種組合；孕鑲體(I)內裝有切削材料(7) ο
3.根據權利要求I或2所述的鋼體式孕鑲金剛石鑽頭，其特徵是噴嘴(6)呈爪形、圓形、橢圓形、矩形結構的一種或者幾種組合。
4.根據權利要求2所述的鋼體式孕鑲金剛石鑽頭，其特徵是孕鑲體(I)中的切削材料(7)為天然金剛石、熱穩定人造聚晶金剛石或人造金剛石顆粒。
全文摘要
本發明涉及鑽探工具領域中的一種鋼體式孕鑲金剛石鑽頭。由孕鑲體、鑽頭體和接頭組成，鑽頭體為鋼體式鑽頭體，在鋼體式鑽頭體上加工有刀翼、噴嘴和流道，孕鑲體安裝在刀翼上且出露。其特點孕鑲體和切削材料具有剪切破碎和犁削雙重破巖作用。鋼體式鑽頭體整體強度高，有利於研製大尺寸鋼體式孕鑲金剛石鑽頭、設計長刀翼、深排屑槽、增加孕鑲體高度；鋼體式鑽頭體耐磨性較差有利於孕鑲體出露，提高機械鑽速和進尺；鋼體式鑽頭體比胎體成本低得多，可大幅降低鑽頭成本。孕鑲體可用熱壓燒結工藝製造，質量更好，可提高進尺；可通過系列化降低成本。孕鑲體與鋼體式鑽頭體分體式結構有利於形成產業群、加快研發和更新換代速度。
文檔編號E21B10/46GK102953686SQ20111025174
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者彭燁, 董明鍵, 關舒偉, 王明瑞, 田京燕, 陳曦, 徐玉超, 樊勝華, 周保國, 王玉功, 張國慶 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院