CN202706928U - 整体烧结孕镶金刚石钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种整体烧结孕镶金刚石钻头，属于钻探技术，解决了目前孕镶金刚石钻头的耐磨性不足导致使用寿命短的问题。该整体烧结孕镶金刚石钻头，包括整体烧结而成的胎体，在胎体前端孕镶布置的金刚石孕镶柱，以及在胎体表面分布的水槽。本实用新型设计巧妙，结构简单，先将金刚石单晶制成金刚石孕镶柱，再将金刚石孕镶柱孕镶于胎体中，从制作工艺和结构上均作出改变，从而在保证了本实用新型的钻探切削性能的同时提高了耐磨性，进而提高了使用寿命。

Description

整体烧结孕镶金刚石钻头

技术领域

本实用新型涉及一种金刚石钻头，具体地讲，是涉及一种整体烧结孕镶金刚石钻头。

背景技术

金刚石钻头通常应用于钻探和开采行业，是将金刚石做切削刃的钻头，属一体式钻头，整个钻头没有活动的零部件，结构比较简单，具有高强度、高耐磨和抗冲击的能力，是20世纪80年代世界钻井三大新技术之一。现场使用证明，金刚石钻头在软—中硬度地层中钻进时，有速度快、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点，但在含有硬夹层的非均质地层中钻进时，工作性能很差，容易发生冲击损坏和高温磨损严重现象，引起钻头先期损坏。

目前在国内钻头生产厂家制造孕镶金刚石钻头大多以单晶铺垫或低温电铸聚集方式为主，在面对硬质地层时常常由于耐磨性能不足，导致磨损过快，实际使用中，通常采用国产复式涡轮钻具加上上述孕镶金刚石钻头，在钻进过程中，往往是在涡轮钻具尚未失效时，孕镶金刚石钻头就先期磨秃，由此导致整体使用寿命降低的局限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种整体烧结孕镶金刚石钻头，解决目前孕镶金刚石钻头的耐磨性不足导致使用寿命短的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

整体烧结孕镶金刚石钻头，包括整体烧结而成的胎体，在胎体前端孕镶布置的金刚石孕镶柱，以及在胎体表面分布的水槽。

为了保证钻探效果，所述金刚石孕镶柱相比胎体表面出露1～3mm。

进一步地，所述胎体为圆柱状，其前端与侧面间呈圆角，金刚石孕镶柱以胎体前端面的中心为中心在前端面和圆角弧面上呈渐开螺旋线状均匀分布。

为了确保整体强度，所述金刚石孕镶柱由金刚石单晶制成；所述胎体由碳化钨材料制成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型设计巧妙，结构简单，使用方便，适合推广应用。

（2）本实用新型先将金刚石单晶制成金刚石孕镶柱，再将金刚石孕镶柱孕镶于胎体中，由此增加了金刚石单晶以及整个钻头的耐磨性，从而提高了钻头的使用寿命。

（3）本实用新型中由金刚石单晶制成的金刚石孕镶柱在钻探过程中，利用金刚石单晶的刃度与地层不断摩擦进行有效切削，而在金刚石孕镶柱尖端的金刚石单晶磨损后由地层应力将其崩掉，露出新的切削刃，具有极好的自锐性，从而保证了钻头的机械钻速不会降低。

（4）本实用新型的金刚石孕镶柱在前端呈渐开螺旋线分布，保证了在旋转时钻头上每个位置都能有效地对地层进行钻探切削，避免了切削死角，同时和水槽配合作用，能够及时将渣质排出和对钻头进行加水降温，进而确保了钻头钻速稳定。

（5）本实用新型的胎体采用碳化钨整体烧结制成，碳化钨具有与金刚石相近的硬度，保证了钻头整体强度高的特性，而且碳化钨便于烧结成型，使金刚石孕镶柱能够稳定地被夹持在胎体中，防止了在使用中由于高速旋转导致其整体磨损掉落，从而提高了本实用新型的整体使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型的剖面结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-胎体，2-金刚石孕镶柱，3-水槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1-3所示，该整体烧结孕镶金刚石钻头，包括整体烧结而成的胎体1，在胎体前端孕镶布置的金刚石孕镶柱2，以及在胎体表面分布的水槽3。而本实用新型在制作时，先将金刚石单晶混合镍锰合金粉在高温高压下制成金刚石孕镶柱，该金刚石孕镶柱的内部构造类似于砂轮，不同的是其内部由金刚石单晶密集排布组成；然后将金刚石孕镶柱按照渐开螺旋线的方式排布于钻头模具中，再将碳化钨粉以及填料充分填充于钻头模具中，压制成型后将钻头模具放入烧结炉中进行整体烧结，即可制成本实用新型，由于碳化钨烧结技术已经十分成熟，此处不再详细描述。水槽也由钻头模具上设置的结构一体成型，以保证整体强度。为了保证钻头切削效果，金刚石孕镶柱相比胎体表面出露1～3mm，该数值根据实际钻探需要设置不同，通常对于软质地层采用出露3mm的设置，对应硬质地层采用1mm的设置，以减少不必要的磨损。制成的本实用新型从外形上看，整体为侧面带槽的圆柱体，且其前端与侧面之间呈圆角，金刚石孕镶柱以胎体前端的中心为中心在前端面和圆角弧面上呈渐开螺旋线状均匀分布。

在内部试验时，例如在中石化中原油田内蒙勘探事业部施工的意6井，连续使用了4只低温电铸式的孕镶金刚石钻头，工作时间均在20～30小时左右就将钻头的金刚石工作面磨秃；而当使用本实用新型时，整体寿命达到了180～200小时的工作时间，由此体现了本实用新型优良的耐磨性和超长的使用寿命。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。

Claims (5)

1.整体烧结孕镶金刚石钻头，其特征在于，包括整体烧结而成的胎体（1），在胎体（1）前端孕镶布置的金刚石孕镶柱（2），以及在胎体（1）表面分布的水槽（3）。

2.根据权利要求1所述的整体烧结孕镶金刚石钻头，其特征在于，所述金刚石孕镶柱（2）相比胎体（1）表面出露1～3mm。

3.根据权利要求2所述的整体烧结孕镶金刚石钻头，其特征在于，所述胎体（1）为圆柱状，其前端与侧面间呈圆角，金刚石孕镶柱（2）以胎体（1）前端面的中心为中心在前端面和圆角弧面上呈渐开螺旋线状均匀分布。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的整体烧结孕镶金刚石钻头，其特征在于，所述金刚石孕镶柱（2）由金刚石单晶制成。

5.根据权利要求4所述的整体烧结孕镶金刚石钻头，其特征在于，所述胎体（1）由碳化钨材料制成。

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