CN103758461A - 石油勘探钻头的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油勘探钻头的制造方法，包括以下步骤：按照金刚石粉52～56%和钛44～48%的比例混合均匀后另外加入占总原料量0.35～0.39%的催化剂，放入真空炉内保持64～68分钟；再放入金刚石六面顶压力机中进行高温高压合成，卸压后覆盖在合金基体上得到金刚石复合片，加工成型后安装在钻杆上制成石油勘探钻头。根据该方法制得的石油勘探钻头稳定性好、抗冲击韧性好、耐磨性高且磨耗比低。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油勘探钻头的制造方法。
背景技术
目前石油勘探钻头广泛采用金刚石复合片形成。石油勘探钻头主要是应用在油气田的钻采用钻头。金刚石以其特有的高硬度、高弹性模量、高热导率。目前，加工工具以孕镶单晶金刚石为主，烧结多晶金刚石工具正蓬勃兴起。烧结多晶金刚石，则以单晶金刚石颗粒与金属粉末的混合物方式或以单晶金刚石颗粒上覆盖预制合金薄片方式形成的金刚石复合片为主。金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compound，简称为PDC)具有很好的耐磨性、热稳定性、抗压强度和抗冲击韧性。但是，利用现有技术制造金刚石复合片，进而制得石油勘探钻头的性能尚不能完全满足人们需要，人们希望得到性能更好的石油勘探钻头的制造方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗冲击韧性好、耐磨性高、磨耗比低的石油勘探钻头的制造方法。为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种石油勘探钻头的制造方法，所述方法包括以下步骤：
a、原料组成：以重量百分含量表示，所采用的原料组成为金刚石粉52～56%和钛44～48%；
b、按照步骤a所述的原料组成称取金刚石粉和钛，混合均匀后另外加入占总原料量0.35～0.39%的催化剂，将其原料和催化剂装入碳合成模中；
c、然后将装有原料和催化剂的碳合成模放入真空炉内保持64～68分钟；所述真空炉内真空度为0.0009～0.0012Pa，温度为100～150℃；
d、将步骤b抽真空加热后得到的半成品放入金刚石六面顶压力机中进行高温高压合成，高温高压合成过程中控制电流为595～605A，加热时间为64～66s，压力为0.8～1.2万公斤，保压时间为98～102s；
e、高温高压合成后进行卸压，卸压后覆盖在合金基体上得到金刚石复合片，加工成型后安装在钻杆上制成石油勘探钻头。
根据上述的石油勘探钻头的制造方法，步骤b中所述催化剂为硼。
根据上述的石油勘探钻头的制造方法，步骤d中所述高温高压合成过程中控制电流为600A，加热时间为65s，压力为1.0万公斤，保压时间为100s。
本发明的积极有益效果：
本发明采用了特殊的混合原料和催化剂及其配比，根据该方法制备而成的石油勘探钻头，抗冲击韧性好，具有极高的耐磨性。本发明制得的金刚石复合片的磨耗比较低，相比于天然金刚石具有更高的研磨效率。另外，利用本发明技术方案制备而成的金刚石复合片，产品自锐性能好，研磨效率高。
具体实施方式：
以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。
实施例1：
一种石油勘探钻头的加工方法，所述方法的详细步骤如下：
a、原料组成：以重量百分含量表示，所采用的原料组成为金刚石粉54%和钛46%；其中54%的金刚石粉是由40%的W20金刚石粉、35%的W15金刚石粉和25%的W5～7金刚石粉组成；
b、按照步骤a所述的原料组成称取金刚石粉和钛，混合均匀后另外加入占总原料量0.37%的硼，将其原料和硼装入碳合成模中；
c、然后将装有原料和硼的碳合成模放入真空炉内保持66分钟；所述真空炉内真空度为0.001Pa，温度为120℃；
d、将步骤b抽真空加热后得到的半成品放入金刚石六面顶压力机中进行高温高压合成，高温高压合成过程中控制电流为600A，加热时间为65s，压力为1.0万公斤，保压时间为100s；
e、高温高压合成后进行卸压，卸压后得到金刚石复合片，加工成型后安装在钻杆上制成石油勘探钻头。
实施例2：
一种石油勘探钻头的加工方法，所述方法的详细步骤如下：
a、原料组成：以重量百分含量表示，所采用的原料组成为金刚石粉56%和钛44%；其中56%的金刚石粉是由40%的W20金刚石粉、35%的W15金刚石粉和25%的W5～7金刚石粉组成；
b、按照步骤a所述的原料组成称取金刚石粉和钛，混合均匀后另外加入占总原料量0.35%的硼，将其原料和硼装入碳合成模中；
c、然后将装有原料和硼的碳合成模放入真空炉内保持64分钟；所述真空炉内真空度为0.0009Pa，温度为100℃；
d、将步骤b抽真空加热后得到的半成品放入金刚石六面顶压力机中进行高温高压合成，高温高压合成过程中控制电流为595A，加热时间为64s，压力为0.9万公斤，保压时间为98s；
e、高温高压合成后进行卸压，卸压后得到金刚石复合片，加工成型后安装在钻杆上制成石油勘探钻头。
实施例3：
一种石油勘探钻头的加工方法，所述方法的详细步骤如下：
a、原料组成：以重量百分含量表示，所采用的原料组成为金刚石粉56%和钛44%；其中56%的金刚石粉是由40%的W20金刚石粉、35%的W15金刚石粉和25%的W5～7金刚石粉组成；
b、按照步骤a所述的原料组成称取金刚石粉和钛，混合均匀后另外加入占总原料量0.39%的硼B，将其原料和硼装入碳合成模中；
c、然后将装有原料和硼的碳合成模放入真空炉内保持68分钟；所述真空炉内真空度为0.0012Pa，温度为150℃；
d、将步骤b抽真空加热后得到的半成品放入金刚石六面顶压力机中进行高温高压合成，高温高压合成过程中控制电流为605A，加热时间为66s，压力为1.2万公斤，保压时间为102s；
e、高温高压合成后进行卸压，卸压后得到金刚石复合片，加工成型后安装在钻杆上制成石油勘探钻头。
实施例4：
一种石油勘探钻头的加工方法，所述方法的详细步骤如下：
a、原料组成：以重量百分含量表示，所采用的原料组成为金刚石粉55%和钛45%；其中55%的金刚石粉是由40%的W20金刚石粉、35%的W15金刚石粉和25%的W5～7金刚石粉组成；
b、按照步骤a所述的原料组成称取金刚石粉和钛，混合均匀后另外加入占总原料量0.38%的硼，将其原料和硼装入碳合成模中；
c、然后将装有原料和硼的碳合成模放入真空炉内保持65分钟；所述真空炉内真空度为0.001Pa，温度为130℃；
d、将步骤b抽真空加热后得到的半成品放入金刚石六面顶压力机中进行高温高压合成，高温高压合成过程中控制电流为602A，加热时间为65s，压力为1.1万公斤，保压时间为101s；
e、高温高压合成后进行卸压，卸压后得到金刚石复合片，加工成型后安装在钻杆上制成石油勘探钻头。
实施例5：
一种石油勘探钻头的加工方法，所述方法的详细步骤如下：
a、原料组成：以重量百分含量表示，所采用的原料组成为金刚石粉54%和钛46%；其中54%的金刚石粉是由40%的W20金刚石粉、35%的W15金刚石粉和25%的W5～7金刚石粉组成；
b、按照步骤a所述的原料组成称取金刚石粉和钛，混合均匀后另外加入占总原料量0.36%的硼，将其原料和硼装入碳合成模中；
c、然后将装有原料和硼的碳合成模放入真空炉内保持66分钟；所述真空炉内真空度为0.0009Pa，温度为110℃；
d、将步骤b抽真空加热后得到的半成品放入金刚石六面顶压力机中进行高温高压合成，高温高压合成过程中控制电流为602A，加热时间为66s，压力为1.05万公斤，保压时间为101s；
e、高温高压合成后进行卸压，卸压后得到金刚石复合片，加工成型后安装在钻杆上制成石油勘探钻头。
本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种石油勘探钻头的制造方法，所述方法包括以下步骤：
a、原料组成：以重量百分含量表示，所采用的原料组成为金刚石粉52～56%和钛44～48%；
b、按照步骤a所述的原料组成称取金刚石粉和钛，混合均匀后另外加入占总原料量0.35～0.39%的催化剂，将其原料和催化剂装入碳合成模中；
c、然后将装有原料和催化剂的碳合成模放入真空炉内保持64～68分钟；所述真空炉内真空度为0.0009～0.0012Pa，温度为100～150℃；
d、将步骤b抽真空加热后得到的半成品放入金刚石六面顶压力机中进行高温高压合成，高温高压合成过程中控制电流为595～605A，加热时间为64～66s，压力为0.8～1.2万公斤，保压时间为98～102s；
e、高温高压合成后进行卸压，卸压后覆盖在合金基体上得到金刚石复合片，加工成型后安装在钻杆上制成石油勘探钻头。
2.根据权利要求1所述的石油勘探钻头的制造方法，其特征在于：步骤b中所述催化剂为硼。
3.根据权利要求1所述的石油勘探钻头的制造方法，其特征在于：步骤d中所述高温高压合成过程中控制电流为600A。
4.根据权利要求1所述的石油勘探钻头的制造方法，其特征在于：步骤d中所述高温高压合成过程中加热时间为65s。
5.根据权利要求1所述的石油勘探钻头的制造方法，其特征在于：步骤d中所述高温高压合成过程中压力为1.0万公斤。
6.根据权利要求1所述的石油勘探钻头的制造方法，其特征在于：步骤d中所述高温高压合成过程中保压时间为100s。
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2013
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