CN1065316A

CN1065316A - 一种新型刮刀钻头及其制造方法

Info

Publication number: CN1065316A
Application number: CN 91106362
Authority: CN
Inventors: 张新岳; 贾久来; 陈书德
Original assignee: DRILLING TECHNOLOGY INST SHENGLI PETROLEUM ADMINISTRATION
Current assignee: DRILLING TECHNOLOGY INST SHENGLI PETROLEUM ADMINISTRATION
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1992-10-14

Abstract

本发明是用于石油、地质钻探行业的一种新型三刮刀钻头及其制造方法，其特点是圆片聚晶人造金刚石摆放在刀片的阶梯槽内；三个刀片阶梯槽的布置其中二个刀片相同，另一刀片的阶梯槽位于其它二个刀片的两槽之间；采用多种合金元素组成的两种熔点的焊料和多锥孔石墨板构件，石墨模具保护，二元断续，多点集中浸渍焊接一次烧结成型。这种钻头焊接强度高，制造成本低，钻速快，质量稳定可靠。

Description

本发明是一种能自然形成突出的圆弧状切削刃，并通过控制刀片本体材料的磨损速度限定切削刃高度的三刮刀钻头及其制造方法，用于石油、地质钻探行业钻井作业。

目前的聚晶人造金刚石刮刀钻头，其结构设计是：镶嵌硬质材料的型式为槽孔交错，三层硬质材料布置，钻头的主要切削元件为φ6×6mm圆柱聚晶人造金刚石，采用二次烧结，或称二次焊接制造工艺。这种设计和制造方法，虽然钻头的寿命长，进尺高，但存在的主要问题是使用中金刚石的碎、断、裂、脱严重，金刚石的利用率低，用量大、钻头的造价高;刀片表敷硬质合金层也经常出现大面积的从焊接面处掉落。另外，由于刀片长、喷射距离大、钻头的水力破岩作用得不到应有的发挥。这些问题的主要原因是结构设计、硬质材料的布置不合理及焊接强度低、钻头质量不稳定所致。

本发明的目的是针对上述缺点，提出一种适用于钻井作业使用的聚晶人造金刚石刮刀钻头及其制造方法，避免或减少目前聚晶人造金刚石刮刀钻头，由于结构设计，硬质材料布置不合理和制造工艺上的不足，钻头使用中出现的金刚石的碎、断、裂、脱现象，提高金刚石的利用率，降低钻头的制造成本，确保钻头的质量，使之适应快速低耗钻井工作的要求。

本发明采用：圆片聚晶人造金刚石[7]摆放在钻头刀片阶梯槽[8]内上部，阶梯槽[8]内中部、下部及刀片[4]表面摆放硬质合金[9];三个刀片[4]阶梯槽[8]的布置其中二个刀片[4]相同，另一个刀片[4]的阶梯槽[8]位于其它二个刀片[4]的两槽之间，刀片的阶梯槽[8]型式是与水平面夹角为30°～60°，断面形状为二阶梯;阶梯槽[8]内圆片聚晶人造金刚石[7]、硬质合金[9]摆放后的空隙和它们的相互之间充填W₁C、WC、Si、Ni、Mn配制成的粉料[6]，刀片[4]表敷硬质合金[9]层的上面撒放0.3～0.5mm厚粒径0.1～0.3mm的WC粉。

本发明的另一方面是提供制造新型三刮刀钻头的工艺方法。根据浸焊原理，这种方法是采用Cu、Ni、Mn、Zn合金元素组成的熔点为850℃-950℃和960℃-1100℃的焊料和多锥孔石墨板构件，石墨模具保护，二元断续、多点集中浸渍焊接一次烧结成型工艺方法。该方法烧结过程中，焊料能够形成二元断续的渗入过程和多点集中的渗入方式，解决了无压浸渍焊接工艺焊料扩散流失工艺难以实现的问题，克服了目前聚晶人造金刚石刮刀钻头焊接强度低，钻头质量不稳定的缺点。

附图说明：

图一、钻头结构示意图

图二、钻头右视示意图

图三、钻头刀片硬质材料布置示意图

1、钻头上体;2、下体;3、水眼;4、刀片;5、连接螺纹;6、粉料;7、圆片聚晶人造金刚石;8、阶梯槽;9、硬质合金;10、圆柱聚晶人造金刚石;11、硬质合金;

现结合说明书附图对本发明作进一步描述：

按图三所示，先将保径的圆柱聚晶人造金刚石[10]和硬质合金[11]装入刀片[4]的侧部孔内，再把刀片[4]装入石墨模具内，刀片[4]周围和模具间的缝隙用石墨纸填充后，依次摆放阶梯槽[8]内硬质合金[9]、圆片聚晶人造金刚石[7]和刀片[4]表面硬质合金[9]。在摆放各种硬质材料的同时，将槽内的空隙和它们的相互之间充填W₁C、WC、Si、Ni、Mn配制成的粉料[6]，然后在刀片[4]表敷硬质合金[9]的上面撒放0.3～0.5mm厚粒径0.1～0.3mm的WC粉。加以轻微振动后，将多锥孔石墨板放置在刀片[4]上面，合金焊料放在石墨板上面，焊料的上面放硼砂焊剂，进炉预热、烧结。最后按图一所示，将水眼[3]铜焊在下体[2]的锥孔内，再与上体[1]组焊为一体铣出组装刀片[4]的侧部槽与刀片[4]组焊。

按本发明制造的圆片聚晶人造金刚石刮刀钻头，焊接强度高，制造成本低，钻速快，质量稳定可靠。

Claims

1、一种由钻头上体[1]、下体[2]、水眼[3]和刀片[4]四部分焊接组成的三刮刀钻头及其制造方法，其特征在于：圆片聚晶人造金刚石[7]摆放在钻头刀片[4]阶梯槽[8]内上部，阶梯槽[8]内中部、下部及刀片[4]表面摆放硬质合金[9]，三个刀片[4]阶梯槽[8]的布置其中二个刀片[4]相同，另一个刀片[4]的阶梯槽[8]位于其它二个刀片[4]的两槽之间。

2、根据权利要求1所述的刮刀钻头及其制造方法，其特征在于：刀片[4]的阶梯槽[8]型式是与水平面夹角为30°～60°，断面形状为二阶梯。

3、根据权利要求1或2所述的刮刀钻头及其制造方法，其特征在于：阶梯槽[8]内圆片聚晶人造金刚石[7]、硬质合金[9]摆放后的空隙和它们的相互之间充填W₁C、WC、Si、Ni、Mn配制成的粉料[6]，刀片[4]表敷硬质合金[9]层的上面撒放0.3～0.5mm厚粒径0.1～0.3mm的WC粉。

4、根据权力要求1所述的三刮刀钻头的制造方法是：石墨模具保护，二元断续、多点集中浸渍焊接一次烧结成型。

5、根据权力要求4所述三刮刀钻头的制造方法，其特征在于：采用Cu、Ni、Mn、Zn合金元素组成的熔点为850℃-950℃和960℃-1100℃的焊料和多锥孔石墨板构件。