CN101886524A - 孕镶pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明孕镶PDC钻头由PDC复合片、孕镶金刚石层、胎体、钢芯和接头组成，孕镶金刚石层、胎体和钢芯通过烧结成为钻头体，在钻头体的孕镶金刚石层和胎体上布置有流道，PDC复合片钎焊在孕镶金刚石层中或孕镶金刚石层和胎体中，出露0～PDC复合片直径/3，处于孕表镶状态，且覆盖钻头的冠部轮廓线，接头与钻头体连接。该发明孕镶PDC钻头既保持PDC钻头剪切破碎岩石的高机械钻速优点，又利用孕镶结构最大限度地保护了PDC复合片，同时孕镶金刚石层具有犁削功能，增加了钻头的金刚石含量，有效提高了钻头寿命和进尺。
Description
技术领域
本发明属于石油、地质钻井用钻头。
背景技术
目前，已有的PDC钻头在适应地层中具有机械钻速快、进尺高、钻压较小、可适用的转速高等优点，在石油和地质钻井中得到了广泛应用，为钻井界带来了巨大的经济效益和社会效益。但因PDC钻头的PDC复合片较脆易于崩碎，且金刚石只有前表面上的一层，对于硬研磨性地层来讲金刚石含量偏少，引起在这些地层中寿命偏小、进尺偏少。已有的孕镶金刚石钻头采用小颗粒金刚石作为切削元件，因钻头的孕镶金刚石层中都混合有金刚石颗粒，金刚石含量较高，且相对比较均匀，因此寿命较长、进尺较多。但其工作原理为磨削和犁削，机械钻速较低。
发明内容
本发明为解决在硬研磨性地层中已有PDC钻头的进尺偏少和孕镶金刚石钻头机械钻速较低的问题，提供一种具有剪切破碎岩石功能，机械钻速较高，具有孕镶金刚石层，既最大限度地保护PDC复合片，又增大了金刚石含量，为此寿命和进尺较高的钻头。本发明的目的就是为提供孕镶PDC钻头。
为实现上述目的，孕镶PDC钻头由PDC复合片、孕镶金刚石层、胎体、钢芯和接头组成，孕镶金刚石层、胎体和钢芯烧结为钻头体，在钻头体的孕镶金刚石层和胎体上布置有流道，PDC复合片钎焊在孕镶金刚石层中或孕镶金刚石层和胎体中，出露0～PDC复合片直径/3，处于孕表镶状态，且覆盖钻头的冠部轮廓线，钻头体与接头相连接。PDC复合片(1)为圆柱形、椭圆柱形、楔柱形、四棱柱形和/或三棱柱形，孕镶金刚石层(2)中孕镶天然金刚石、热稳定人造聚晶金刚石(TSP)、人造金刚石颗粒和/或立方氮化硼(CBN)。
采用这种结构后，新型孕镶PDC钻头钎焊有PDC复合片，具有剪切破碎岩石作用，因此机械钻速较高。且把PDC复合片孕镶在孕镶金刚层中或在孕镶金刚石层和胎体中，孕镶金刚石层能够最大限度地保护PDC复合片，尽可能保证PDC复合片在正常磨损条件下工作，减少了崩碎现象，可以有效提高寿命和进尺。同时，孕镶金刚石层中含有大量的金刚石颗粒，具有犁削作用，增加了钻头的金刚石含量，又进一步提高了钻头的进尺和寿命。
附图说明
图1孕镶PDC钻头结构示意图1
图2孕镶PDC钻头结构示意图2
具体实施方式
下面结合图对本发明做进一步的详细说明。
图1所示的孕镶PDC钻头由PDC复合片1、孕镶金刚石层2、胎体3、钢芯4和接头5组成，孕镶金刚石层2、胎体3和钢芯4烧结为钻头体6，在钻头体6的孕镶金刚石层2和胎体3上布置有流道7，PDC复合片1孕镶在孕镶金刚石层2中，出露0～PDC复合片直径/3，处于孕表镶状态，且覆盖钻头的冠部轮廓线，钻头体6与接头5相连接。
图2所示的孕镶PDC钻头与图1所示的孕镶PDC钻头相似，不同的是PDC复合片1孕镶在孕镶金刚石层2和胎体3中，出露0～PDC复合片直径/3，处于孕表镶状态，且覆盖钻头的冠部轮廓线。
PDC复合片1可为圆柱形、椭圆柱形、楔柱形、四棱柱形和/或三棱柱形，孕镶金刚石层2中可孕镶天然金刚石、热稳定人造聚晶金刚石(TSP)、人造金刚石颗粒和/或立方氮化硼(CBN)，流道7可以是爪形流道、喷嘴和外流道的组合。
在现场使用时，孕镶PDC钻头的PDC复合片1和孕镶金刚石层2中的金刚石都破碎岩石，因PDC复合片的剪切破碎作用，具有较高的机械钻速。因PDC复合片1处于孕表镶状态，不易出现崩碎现象，其高耐磨性能够得到充分利用，为此具有较高的进尺和寿命。同时，孕镶金刚石层2中的金刚石分担了部分岩石破碎量，减少了PDC复合片的工作量，可以进一步提高钻头的进尺和寿命。流道7将为钻头提供充足的钻井液，使钻头得到良好的清洗和冷却。
Claims (2)
1.孕镶PDC钻头由PDC复合片(1)、孕镶金刚石层(2)、胎体(3)、钢芯(4)和接头(5)组成，其特征在于：孕镶金刚石层(2)、胎体(3)和钢芯(4)烧结为钻头体(6)，在钻头体(6)的孕镶金刚石层(2)和胎体(3)上布置有流道(7)，PDC复合片(1)钎焊在孕镶金刚石层(2)或孕镶金刚石层(2)和胎体(3)中，出露0～PDC复合片直径/3，且覆盖钻头的冠部轮廓线，钻头体(6)与接头(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的孕镶PDC钻头，其特征在于：PDC复合片(1)为圆柱形、椭圆柱形、楔柱形、四棱柱形和/或三棱柱形，孕镶金刚石层(2)中孕镶天然金刚石、热稳定人造聚晶金刚石(TSP)、人造金刚石颗粒和/或立方氮化硼(CBN)。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105863517A (zh) * | 2016-06-13 | 2016-08-17 | 四川万吉金刚石钻头有限公司 | 基于聚晶金刚石和孕镶金刚石的复合片 |
| CN112610160A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-06 | 同济大学 | 一种cvd金刚石层-孕镶金刚石层-聚晶金刚石复合片层的阶梯型复合片 |
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2009
- 2009-05-14 CN CN2009101367375A patent/CN101886524A/zh active Pending
Cited By (3)
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| CN112610160B (zh) * | 2020-12-17 | 2022-04-05 | 同济大学 | 一种cvd金刚石层-孕镶金刚石层-聚晶金刚石复合片层的阶梯型复合片 |
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20101117 |