CN104499948A - 一种双切削金刚石孕镶块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双切削金刚石孕镶块，包括天然金刚石颗粒、烧结层和孕镶结块，烧结层通过无压浸渍烧结工艺将天然金刚石颗粒包镶在孕镶结块表面、将天然金刚石颗粒与孕镶结块有机粘结为一体，并将天然金刚石颗粒作为第一切削元件；其中烧结层包括为碳化钨、铜合金材料，孕镶结块为金刚石细粒有序排列在胎体内。在破碎岩石时，烧结层通过无压浸渍烧结工艺将金刚石颗粒包镶在孕镶结块表面、将天然金刚石颗粒与孕镶结块有机粘结为一体，金刚石颗粒层利用其自身的特点磨削和破碎地层，当天然金刚石颗粒磨损殆尽时，有序排列的孕镶结块才渐渐初露，继续进行高效破岩。
Description
技术领域
本发明属于石油、天然气开发用金刚石钻头的切削元件领域，具体涉及一种双切削金刚石孕镶块。
背景技术
金刚石孕镶块普遍应用于钻探生产中作为钻头切削元件使用，具有抗压能力大、抗磨能力强、抗冲击能力较好的特点，适合钻探对PDC钻头和牙轮钻头而言难以钻探的，具有高硬度、高研磨性等难钻地层。现有技术中，金刚石孕镶结块就是把金刚石均匀的分布到胎体中，匹配不同硬度的胎体，可以钻进各种硬度的岩石，特别是钻进中等硬度以上的岩石，钻进效率高、成本低。金刚石孕镶结块的金刚石颗粒较细，对于岩层的体积破碎效率低，实际碎岩机理类似于砂轮磨削工件，即以唇面上多而小的硬质点(金刚石)对加工件(孔底岩石)进行刻划、磨削，并随着原有硬质点的逐渐磨损和消失，胎体也在不断磨耗，新的硬质点又裸露出来继续工作。金刚石孕镶结块在高速磨削工作中，自身也被消耗，由于它的自刃作用而常处于锐利状态。由于孕镶金刚石齿中的金刚石颗粒有着极高的耐磨性，因此金刚石孕镶结块具有长寿命的优点，可以使钻头获得较高的进尺。这种结构的钻头虽然能够达到较好的钻进效果，但仍然存在不可忽视的问题，将金刚石颗粒镶嵌在胎体中，形成金刚石孕镶结块。但是，由于金刚石与胎体的界面能很高，使得金刚石与胎体间的浸润性和粘结能力很差，结合强度低，胎体强度不够而过早的磨损，使得金刚石颗粒容易过早脱落。采用单一切削结构的金刚石孕镶结块作为切削元件，使得在难钻、复杂地层孕镶金刚石钻头寿命短，对于地质勘探造成不利影响。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构简单、制作方便，能够有效提高钻进效率和延长使用寿命的双切削金刚石孕镶块。
为实现上述技术目的，使用以下技术方案：
一种双切削金刚石孕镶块，包括天然金刚石颗粒、烧结层和孕镶结块，烧结层通过无压浸渍烧结工艺将天然金刚石颗粒包镶在孕镶结块表面、天然金刚石颗粒与孕镶结块有机粘结为一体，并将天然金刚石颗粒作为第一切削元件、孕镶结块设置为第二切削元件；其中烧结层包括为碳化钨、铜合金材料，孕镶结块为金刚石颗粒有序排列在胎体内。
为使本发明更加适于实用，下面做进一步改进：
所述天然金刚石颗粒出刃长度小于总长度的二分之一并大于零。
所述天然金刚石颗粒截面为椭圆形。
所述天然金刚石颗粒为10-20粒/克拉。
所述金刚石颗粒粒度为20-40目。
本发明有益效果在于：本发明结构简单、使用方便，在破碎岩石时，烧结层通过无压浸渍烧结工艺将天然金刚石颗粒包镶在孕镶结块表面、将天然金刚石颗粒与孕镶结块有机粘结为一体，天然金刚石颗粒层利用其自身的特点磨削和破碎地层，当天然金刚石颗粒磨损殆尽时，孕镶结块才渐渐初露，继续进行高效破岩，从而达到在难钻地层钻进中，使具有双切削结构孕镶块的孕镶金刚石钻头长时间保持高破岩效率和延长其使用寿命的目的，并降低了钻井成本。
附图说明
图1为本发明主视图。
图2为本发明俯视图。
图3为图2的A-A剖面示意图。
附图中：1-天然金刚石颗粒，2-烧结层，3-胎体，4-金刚石颗粒，5-孕镶结块。
具体实施方式
一种双切削金刚石孕镶块，包括天然金刚石颗粒1、烧结层2和孕镶结块5，烧结层2通过无压浸渍烧结工艺将天然金刚石颗粒1包镶在孕镶结块5表面、将天然金刚石颗粒1与孕镶结块5有机粘结为一体，并将天然金刚石颗粒1设置为第一切削件；其中烧结层2包括为碳化钨、铜合金材料，孕镶结块5为金刚石颗粒4有序排列在胎体3内。所述金刚石颗粒1出刃长度小于总长度的二分之一并大于零。所述金刚石颗粒1截面为椭圆形。本发明结构简单、制作方便，在破碎岩石时，烧结层2通过无压浸渍烧结工艺将天然金刚石颗粒1包镶在孕镶结块5表面、将天然金刚石颗粒1与孕镶结块5有机粘结为一体，形成了双层切削结构的有机结合体，达到双层、阶梯切削的目的，不仅保证了钻探切削性能的同时提高了耐磨性，且有效提高钻进效率。天然金刚石颗粒1层利用其自身的特点磨削和破碎地层，当天然金刚石颗粒1磨损殆尽时，有序排列的孕镶结块5才渐渐初露，继续进行高效破岩，从而达到在难钻地层钻进中，使具有双切削结构孕镶块的孕镶金刚石钻头长时间保持高破岩效率和延长其使用寿命的目的，并降低了钻井成本。
Claims (5)
1.一种双切削金刚石孕镶块，包括天然金刚石颗粒(1)、烧结层(2)和孕镶结块(5)，烧结层(2)通过热压浸渍烧结工艺将天然金刚石颗粒(1)包镶在孕镶结块(5)表面、将天然金刚石颗粒(1)与孕镶结块(5)有机粘结为一体，并将天然金刚石颗粒(1)设置为第一切削元件；其中烧结层(2)包括为碳化钨、铜合金材料，孕镶结块(5)为金刚石颗粒(4)有序排列在胎体(3)内。
2.如权利要求1所述双切削金刚石孕镶块，其特征在于：所述天然金刚石颗粒(1)出刃长度小于总长度的二分之一并大于零。
3.如权利要求1所述双切削金刚石孕镶块，其特征在于：所述天然金刚石颗粒(1)截面为椭圆形。
4.如权利要求1所述双切削金刚石孕镶块，其特征在于：所述天然金刚石颗粒(1)为10-20粒/克拉。
5.如权利要求1所述双切削金刚石孕镶块，其特征在于：所述金刚石颗粒(4)粒度为20-40目。
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