專利名稱：一種用于極軟地層石油勘探鉆井的金剛石鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利是涉及一種新型的適用于極軟地層石油勘探鉆井的金剛石鉆頭。
在極軟地層石油勘探鉆井工程中，常用金剛石鉆頭進(jìn)行鉆探工作。金剛石鉆頭由鉆頭體，切削齒和水力結(jié)構(gòu)組成。金剛石鉆頭是通過其切削齒與地層巖石的接觸對其產(chǎn)生擠壓和剪切巖層來破碎巖石的。
目前，金剛石鉆頭使用的切削齒有三種材料人造聚晶金剛石復(fù)合片(代號PDC)，熱穩(wěn)定性聚晶金剛石(代號TSP)及天然金剛石。PDC和TSP是人工通過一定的工藝形成的整塊金剛石，這些材料強(qiáng)度高，硬度高，耐磨性好。但有一個致命的弱點(diǎn)，即性脆，抗沖擊性差。
鉆頭的水力結(jié)構(gòu)的主要作用是引導(dǎo)鉆井液冷卻切削齒，清洗井底巖屑，減少切削齒對巖屑的重復(fù)破損，提高鉆頭的切削效率。
其目前所使用的水力結(jié)構(gòu)主要由噴咀和水眼組成，其缺陷是只考慮了井底排屑和清洗，對切削結(jié)構(gòu)都能有效的保護(hù)。
金剛頭鉆頭在鉆井過程中，通常用切削結(jié)構(gòu)井底足跡來衡量鉆頭切削齒與井底巖石的接觸面的大小，在均質(zhì)地層工作時，鉆頭切削結(jié)構(gòu)井底足跡小可使鉆頭切削齒更多的吃入巖層。以加快破碎巖層。但在極軟地層中。有活動的鑠石存在，且由于在鉆頭相鄰切削齒之間的空間所形成的凹槽空間。當(dāng)鉆頭切削齒工作時，在切削齒正面，下面及凹槽空間中的鑠石都有可能產(chǎn)生滑動和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動而對切削齒產(chǎn)生沖擊。從而使鉆頭切削齒受到損害，影響鉆頭壽命，造成浪費(fèi)。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種新型的金剛石鉆頭，它能適合于極軟地層鉆井工作，既具有現(xiàn)有鉆頭強(qiáng)度高，硬度高，耐磨心好的特點(diǎn)又具備耐沖擊的能力及一定的控巖能力。
本實(shí)用新型專利的任務(wù)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型專利是采用新型的的保護(hù)型復(fù)合結(jié)構(gòu)切削齒，優(yōu)化鉆頭水力結(jié)構(gòu)的噴咀位置及傾斜角。在切削齒之間的凹槽空間中填充填充物等措施來實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型設(shè)計合理，耐沖擊性強(qiáng)，控巖性能好，切削效率高，有較廣泛的適用性。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)附


圖1)為本實(shí)用新型具體結(jié)構(gòu)圖。
附圖2)－5)為本實(shí)用新型保護(hù)型復(fù)合結(jié)構(gòu)切削齒的具體結(jié)構(gòu)圖。
附圖6)為本實(shí)用新型填充物的具體結(jié)構(gòu)圖。
附圖3)為本實(shí)用新型水力結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)用新型的附圖編號為1).金剛石鉆頭 2).鉆頭體 3).保護(hù)型復(fù)合結(jié)構(gòu)切削齒 4).填充物 5).水力結(jié)構(gòu) 6).保護(hù)層 7).切削工作層 8).底層 9).凹槽空間 10).鉆頭中心線 11).噴咀中心線 12).噴咀傾斜角度γ 13).切削面 14).夾角α 15).噴咀噴射角β 16).水眼 17).噴咀本實(shí)用新型金剛石鉆頭1)由鉆頭體2)，保護(hù)型復(fù)合結(jié)構(gòu)切削齒3)，填充物4)，水力結(jié)構(gòu)5)組成。
保護(hù)型復(fù)合結(jié)構(gòu)切削齒3)依次由保護(hù)層6)，切削工作層7)，底層8)組成，可制成如附圖2)－附圖5)所示的形狀。
切削工作層7)由TSP齒組成，其硬度高。保護(hù)層6)由碳化物，金剛石微粉及合金元素組成，硬度次之，底層8)由碳化物及微量元素組成，硬度更次之，保護(hù)型復(fù)合結(jié)構(gòu)切削齒3)是通過模壓燒結(jié)法制成的。
填充物4)是將用加溫熔煉填充發(fā)將軟金屬粘滿凹槽空間9)的。
水力結(jié)構(gòu)5)由水眼16)和噴咀17)組成裝在鉆頭體2)上，其鉆頭中心線10)與噴咀中心線11)的夾角噴咀傾斜角γ12)由切削面12)與鉆頭中心線10)的之間的夾角α14)及噴咀噴射角β15)決定，在(α－1／2β)至(α－0.05β)范圍。夾角α14)與噴咀噴射角β15)是在設(shè)計金剛石鉆頭1)和選擇噴咀17)時即已定。
權(quán)利要求1.一種用于極軟地層石油勘探鉆井的金剛石鉆頭，其特征在于由保護(hù)型復(fù)合結(jié)構(gòu)切削齒，充滿凹槽空間的填充物及噴咀傾斜角在(α-1/2β)至(α-0.05β)之間的水力結(jié)構(gòu)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石鉆頭，其特征在于所述的保護(hù)型復(fù)合結(jié)構(gòu)切削齒由保護(hù)層、工作層、底層組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于極軟地層石油勘探鉆井金剛石鉆頭采用了新型保護(hù)型復(fù)合結(jié)構(gòu)切削齒，增強(qiáng)了金剛石鉆頭的耐沖擊性能，優(yōu)化了水力結(jié)構(gòu)，提高了井底的排屑效率，在切削齒之間的凹槽空間裝有改善鉆頭井底工作環(huán)境的填充物，擴(kuò)大了切削結(jié)構(gòu)的井底足跡，減少了井底巖石對切削齒的沖擊，這種金剛石鉆頭設(shè)計合理，切削效率高，使用壽命長，性能優(yōu)良，有廣泛的適應(yīng)性。
文檔編號E21B10/46GK2131968SQ9220984
公開日1993年5月5日 申請日期1992年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月8日
發(fā)明者楊世奇, 黃學(xué)梅, 劉斌 申請人:江漢石油管理局制造處