專利名稱：整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金剛石鉆頭，具體地講，是涉及一種整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭。
背景技術(shù)：
金剛石鉆頭通常應(yīng)用于鉆探和開(kāi)采行業(yè)，是將金剛石做切削刃的鉆頭，屬一體式鉆頭，整個(gè)鉆頭沒(méi)有活動(dòng)的零部件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，具有高強(qiáng)度、高耐磨和抗沖擊的能力，是20世紀(jì)80年代世界鉆井三大新技術(shù)之一?，F(xiàn)場(chǎng)使用證明，金剛石鉆頭在軟一中硬度地層中
鉆進(jìn)時(shí)，有速度快、進(jìn)尺多、壽命長(zhǎng)、工作平穩(wěn)、井下事故少、井身質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但在含有硬夾層的非均質(zhì)地層中鉆進(jìn)時(shí)，工作性能很差，容易發(fā)生沖擊損壞和高溫磨損嚴(yán)重現(xiàn)象，引起鉆頭先期損壞。目前在國(guó)內(nèi)鉆頭生產(chǎn)廠家制造孕鑲金剛石鉆頭大多以單晶鋪墊或低溫電鑄聚集方式為主，在面對(duì)硬質(zhì)地層時(shí)常常由于耐磨性能不足，導(dǎo)致磨損過(guò)快，實(shí)際使用中，通常采用國(guó)產(chǎn)復(fù)式渦輪鉆具加上上述孕鑲金剛石鉆頭，在鉆進(jìn)過(guò)程中，往往是在渦輪鉆具尚未失效時(shí)，孕鑲金剛石鉆頭就先期磨禿，由此導(dǎo)致整體使用壽命降低的局限。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，解決目前孕鑲金剛石鉆頭的耐磨性不足導(dǎo)致使用壽命短的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，包括整體燒結(jié)而成的胎體，在胎體前端孕鑲布置的金剛石孕鑲柱，以及在胎體表面分布的水槽。為了保證鉆探效果,所述金剛石孕鑲柱相比胎體表面出露I 3mm。進(jìn)一步地，所述胎體為圓柱狀，其前端與側(cè)面間呈圓角，金剛石孕鑲柱以胎體前端面的中心為中心在前端面和圓角弧面上呈漸開(kāi)螺旋線狀均勻分布。為了確保整體強(qiáng)度，所述金剛石孕鑲柱由金剛石單晶制成；所述胎體由碳化鎢材料制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果(I)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，適合推廣應(yīng)用。(2)本實(shí)用新型先將金剛石單晶制成金剛石孕鑲柱，再將金剛石孕鑲柱孕鑲于胎體中，由此增加了金剛石單晶以及整個(gè)鉆頭的耐磨性，從而提高了鉆頭的使用壽命。(3)本實(shí)用新型中由金剛石單晶制成的金剛石孕鑲柱在鉆探過(guò)程中，利用金剛石單晶的刃度與地層不斷摩擦進(jìn)行有效切削，而在金剛石孕鑲柱尖端的金剛石單晶磨損后由地層應(yīng)力將其崩掉，露出新的切削刃，具有極好的自銳性，從而保證了鉆頭的機(jī)械鉆速不會(huì)降低。(4)本實(shí)用新型的金剛石孕鑲柱在前端呈漸開(kāi)螺旋線分布，保證了在旋轉(zhuǎn)時(shí)鉆頭上每個(gè)位置都能有效地對(duì)地層進(jìn)行鉆探切削，避免了切削死角，同時(shí)和水槽配合作用，能夠及時(shí)將渣質(zhì)排出和對(duì)鉆頭進(jìn)行加水降溫，進(jìn)而確保了鉆頭鉆速穩(wěn)定。(5)本實(shí)用新型的胎體采用碳化鎢整體燒結(jié)制成，碳化鎢具有與金剛石相近的硬度，保證了鉆頭整體強(qiáng)度高的特性，而且碳化鎢便于燒結(jié)成型，使金剛石孕鑲柱能夠穩(wěn)定地被夾持在胎體中，防止了在使用中由于高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致其整體磨損掉落，從而提高了本實(shí)用新型的整體使用壽命。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的俯視圖。圖3為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。上述附圖中，附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的部件名稱如下I-胎體，2-金剛石孕鑲柱，3-水槽。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
實(shí)施例如圖1-3所示，該整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，包括整體燒結(jié)而成的胎體1，在胎體前端孕鑲布置的金剛石孕鑲柱2，以及在胎體表面分布的水槽3。而本實(shí)用新型在制作時(shí)，先將金剛石單晶混合鎳錳合金粉在高溫高壓下制成金剛石孕鑲柱，該金剛石孕鑲柱的內(nèi)部構(gòu)造類似于砂輪，不同的是其內(nèi)部由金剛石單晶密集排布組成；然后將金剛石孕鑲柱按照漸開(kāi)螺旋線的方式排布于鉆頭模具中，再將碳化鎢粉以及填料充分填充于鉆頭模具中，壓制成型后將鉆頭模具放入燒結(jié)爐中進(jìn)行整體燒結(jié)，即可制成本實(shí)用新型，由于碳化鎢燒結(jié)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，此處不再詳細(xì)描述。水槽也由鉆頭模具上設(shè)置的結(jié)構(gòu)一體成型，以保證整體強(qiáng)度。為了保證鉆頭切削效果，金剛石孕鑲柱相比胎體表面出露I 3mm，該數(shù)值根據(jù)實(shí)際鉆探需要設(shè)置不同，通常對(duì)于軟質(zhì)地層采用出露3_的設(shè)置，對(duì)應(yīng)硬質(zhì)地層采用Imm的設(shè)置，以減少不必要的磨損。制成的本實(shí)用新型從外形上看，整體為側(cè)面帶槽的圓柱體，且其前端與側(cè)面之間呈圓角，金剛石孕鑲柱以胎體前端的中心為中心在前端面和圓角弧面上呈漸開(kāi)螺旋線狀均勻分布。在內(nèi)部試驗(yàn)時(shí)，例如在中石化中原油田內(nèi)蒙勘探事業(yè)部施工的意6井，連續(xù)使用了 4只低溫電鑄式的孕鑲金剛石鉆頭，工作時(shí)間均在20 30小時(shí)左右就將鉆頭的金剛石工作面磨禿；而當(dāng)使用本實(shí)用新型時(shí)，整體壽命達(dá)到了 180 200小時(shí)的工作時(shí)間，由此體現(xiàn)了本實(shí)用新型優(yōu)良的耐磨性和超長(zhǎng)的使用壽命。按照上述實(shí)施例，便可很好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，其特征在于，包括整體燒結(jié)而成的胎體(I)，在胎體(I)前端孕鑲布置的金剛石孕鑲柱(2)，以及在胎體(I)表面分布的水槽(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，其特征在于，所述金剛石孕鑲柱(2)相比胎體(I)表面出露I 3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，其特征在于，所述胎體(I)為圓柱狀，其前端與側(cè)面間呈圓角，金剛石孕鑲柱(2)以胎體(I)前端面的中心為中心在前端面和圓角弧面上呈漸開(kāi)螺旋線狀均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3任意一項(xiàng)所述的整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，其特征在于，所述金剛石孕鑲柱(2)由金剛石單晶制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，其特征在于，所述胎體(I)由碳化鎢材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，屬于鉆探技術(shù)，解決了目前孕鑲金剛石鉆頭的耐磨性不足導(dǎo)致使用壽命短的問(wèn)題。該整體燒結(jié)孕鑲金剛石鉆頭，包括整體燒結(jié)而成的胎體，在胎體前端孕鑲布置的金剛石孕鑲柱，以及在胎體表面分布的水槽。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，先將金剛石單晶制成金剛石孕鑲柱，再將金剛石孕鑲柱孕鑲于胎體中，從制作工藝和結(jié)構(gòu)上均作出改變，從而在保證了本實(shí)用新型的鉆探切削性能的同時(shí)提高了耐磨性，進(jìn)而提高了使用壽命。
文檔編號(hào)E21B10/46GK202706928SQ201220366568
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者許林, 孫成龍 申請(qǐng)人:成都奧尤蓋茨科技發(fā)展有限公司