CN103785990A

CN103785990A - 金刚石钻头工作能力修复方法

Info

Publication number: CN103785990A
Application number: CN201410037749.3A
Authority: CN
Inventors: 契霍特金V·F; 段隆臣; 庞丰; 汤凤林
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-01-26
Also published as: CN103785990B

Abstract

本发明涉及一种金刚石钻头工作能力修复方法，包括以下步骤：a）在金刚石钻头提到地表后，首先检查金刚石钻头上是否有影响钻头继续使用的非正常磨损部位，如果有则确定金刚石钻头的非正常磨损部位的待修复体积；b）在金刚石钻头的非正常磨损部位，填撒与金刚石钻头胎体成分相近、且与设计要求金刚石浓度一致的含金刚石复合材料修复层，所述含金刚石复合材料修复层的体积与步骤a）中确定的待修复体积一致；c）通过热压方法、人造树脂和塑料粘结方法或电镀方法将含金刚石复合材料修复层固定在金刚石钻头胎体上。本发明的有益效果：对因非正常磨损而失去工作能力的金刚石钻头进行修复、重新使用，显著延长金刚石钻头的使用寿命、节约钻井成本。

Description

金刚石钻头工作能力修复方法

技术领域

本发明属于金刚石钻头修复方法领域，具体涉及一种金刚石钻头工作能力修复方法。

背景技术

人类的发展离不开各种资源，而在资源勘探开发的过程中，需要大量用到各种钻头。如何有效的提高钻头的利用率，使因非正常磨损而失效的钻头重新使用，具有重要的经济价值。

钻头磨损是钻进过程中不可避免的现象，钻头发生非正常磨损的原因很多，主要有：钻头材料的韧性或硬度太低；钻头的结构参数不合理，使得切削刃过于脆弱或切削力过大；切削用量选择不合理，使切削力太大或切削温度太高；钻头由于骤热骤冷(如断续切削、冷却液等)产生太大的热应力以致出现裂纹；操作不当等使切削刃受到突然机械或热冲击，以致崩刃、热裂等。但钻头发生非正常磨损，如抛光、拉槽、产生倒角等，如图1～图3所示，必然会影响钻进质量，增加钻头消耗，使钻井效率降低，钻进成本提高。

现有钻头的修复方法主要通过焊接方式，对部分钻进后失去工作能力的钻头进行修复，即焊料融化后将两种一样材质或不同材质的金属连接在一起。焊接方法主要针对含PDC复合片的钻头，即将新的PDC复合片焊接于钻头刚体上。然而，通过焊料连接修复的钻头，连接处易出现材料缺陷，钻进过程中易成为力学薄弱处而出现断裂等问题。PDC钻头工作能力的修复还可以通过激光切割、电火花加工、研磨抛光以及特种机械加工等技能，将PDC复合片再生加工成相对较小规格的PDC产物。另外，可以用碳化硅砂轮来修磨工作部分磨损的冲击钻头。另外，部分含PDC复合片钻头和冲击钻头等钻具的修复还减小了原钻头的结构尺寸，不利于钻头寿命的最大化。

对于通过粉末压制成型的金刚石钻头无法进行焊接操作，焊接方法对于用复合材料热压成型的金刚石钻头不适用。目前暂无对金刚石胎体钻头修复的研究和应用，因此亟需寻求一种对丧失工作能力的金刚石钻头进行修复的方法，减少金刚石钻头的浪费、节约成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有钻头修复主要采用焊接方式存在的上述不足，提供一种金刚石钻头工作能力修复方法，延长金刚石钻头使用寿命、节约金刚石钻头成本。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

金刚石钻头工作能力修复方法，包括以下步骤：

a）在金刚石钻头提到地表后，首先检查金刚石钻头上是否有影响钻头继续使用的非正常磨损部位，如果有则确定金刚石钻头的非正常磨损部位的待修复体积；

b）在金刚石钻头的非正常磨损部位，填撒与金刚石钻头胎体成分相近、且与设计要求金刚石浓度一致的含金刚石复合材料修复层，所述含金刚石复合材料修复层的体积与步骤a）中确定的待修复体积一致；

c）通过热压方法将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层固定在金刚石钻头胎体上（位于金刚石钻头的非正常磨损部位）。

按上述方案，所述步骤a）中非正常磨损部位包括金刚石钻头切削具唇面抛光、拉槽、倒角和脱落等研磨性磨损部位。

按上述方案，所述步骤c）由如下步骤d）替换：

d）通过人造树脂和塑料粘结方法将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层固定在金刚石钻头胎体上：先将含金刚石复合材料修复层通过人造树脂、塑料粘结在金刚石钻头胎体上，然后采用烘干方法或电镀方法固定在金刚石钻头胎体上。

按上述方案，所述步骤c）由如下步骤e）替换：

e）通过电镀方法将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层固定在金刚石钻头胎体上。

按上述方案，所述步骤c）由如下步骤f）替换：

f）在非正常磨损部位先加入人造树脂和塑料，然后通过热压方法或电镀方法，将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层固定在金刚石钻头胎体上（热压方法固定之前，在非正常磨损部位先加入人造树脂和塑料，可以进一步保证修复后金刚石钻头的牢固性）。

本发明相比其它相近的钻头修复方法，具有以下有益效果：

1、由于通过粉末压制成型的金刚石钻头无法进行焊接操作，因此本发明通过在金刚石钻头的非正常磨损部位，如钻头切削具唇面抛光、拉槽、产生倒角等，填撒一层与金刚石钻头胎体成分相近、与设计要求金刚石浓度一致的含金刚石复合材料修复层，通过热压方法、人造树脂、塑料粘结方法或电镀方法将其固定在金刚石钻头胎体上，以此修复金刚石钻头的工作能力，使得金刚石钻头能够继续使用；

2、含金刚石复合材料修复层与金刚石钻头胎体成分相近、与设计要求金刚石浓度一致，可以保证修复后的金刚石钻头性能尽可能与原始金刚石钻头相同；

3、在非正常磨损部位先加入人造树脂和塑料，然后再通过热压方法或电镀方法将其固定在钻头上，进一步保证修复后金刚石钻头的牢固性；

4、采用本发明方法对因非正常磨损而失去工作能力的金刚石钻头进行修复、重新使用，可以显著延长金刚石钻头的使用寿命、节约钻井成本，填补了对失去工作性能的金刚石钻头修复的空白，提高钻井工作生产的技术经济指标；同时增加了钻头进尺，尤其适用于大部分因非正常磨损而失效的金刚石钻头，应用性强，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明实施例一种带有非正常磨损部位的金刚石钻头的结构示意图；

图2是本发明实施例另一种带有非正常磨损部位的金刚石钻头的结构示意图；

图3是本发明实施例另一种带有非正常磨损部位的金刚石钻头的结构示意图；

图4是本发明金刚石钻头工作唇面修复的结构示意图；

图5是本发明修复后的金刚石钻头的结构示意图；

图中，1-金刚石钻头胎体，2-非正常磨损部位，3-含金刚石复合材料修复层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图5所示，本发明所述的金刚石钻头工作能力修复方法，包括以下步骤：

a）在金刚石钻头提到地表后，首先检查金刚石钻头上是否有影响钻头继续使用的非正常磨损部位2，如果有则确定金刚石钻头的非正常磨损部位2的待修复体积，非正常磨损部位2包括金刚石钻头切削具唇面抛光、拉槽、倒角和脱落等研磨性磨损部位，如图1～图3所示；在确定钻头非正常磨损部位2的待修复体积之后，制备与金刚石钻头胎体1成分相近、且与设计要求金刚石浓度一致的含金刚石复合材料修复层3；

b）在生产条件下，先将金刚石钻头置于压模内，然后在金刚石钻头的非正常磨损部位2，填撒步骤a）所述的含金刚石复合材料修复层3，所述含金刚石复合材料修复层3的体积与步骤a）中确定的待修复体积一致；

c）通过热压方法将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层3固定在金刚石钻头胎体1上（位于金刚石钻头的非正常磨损部位2），以此修复金刚石钻头的工作能力，使得金刚石钻头能够继续使用。

所述步骤c）也可以由如下步骤d）替换：

d）通过人造树脂和塑料粘结方法将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层3固定在金刚石钻头胎体1上：先将含金刚石复合材料修复层3通过人造树脂、塑料粘结在金刚石钻头胎体1上，然后采用烘干方法或电镀方法固定在金刚石钻头胎体1上，如图4所示。

所述步骤c）也可以由如下步骤e）替换：

e）通过电镀方法将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层3固定在金刚石钻头胎体1上。

所述步骤c）也可以由如下步骤f）替换：

f）在非正常磨损部位2先加入人造树脂和塑料，然后通过热压方法或电镀方法，将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层3固定在金刚石钻头胎体1上（热压方法固定之前，在非正常磨损部位2先加入人造树脂和塑料，可以进一步保证修复后金刚石钻头的牢固性）。

在所有情况下，在非正常磨损部位2固定含金刚石复合材料修复层3，都会引起金刚石钻头的金刚石层形状、几何尺寸和局部金刚石浓度发生变化，但从总体上看，这都有利于钻头工作能力的提高，如图5所示。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.金刚石钻头工作能力修复方法，其特征在于：包括以下步骤：

c）通过热压方法将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层固定在金刚石钻头胎体上。

2.根据权利要求1所述的金刚石钻头工作能力修复方法，其特征在于：所述所述步骤a）中非正常磨损部位包括金刚石钻头切削具唇面抛光、拉槽、倒角和脱落等研磨性磨损部位。

3.根据权利要求1所述的金刚石钻头工作能力修复方法，其特征在于：所述步骤c）由如下步骤d）替换：

4.根据权利要求1所述的金刚石钻头工作能力修复方法，其特征在于：所述步骤c）由如下步骤e）替换：

5.根据权利要求1所述的金刚石钻头工作能力修复方法，其特征在于：所述步骤c）由如下步骤f）替换：

f）在非正常磨损部位先加入人造树脂和塑料，然后通过热压方法或电镀方法，将步骤b）所述的含金刚石复合材料修复层固定在金刚石钻头胎体上。