CN204040913U - 一种孕镶金刚石钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于土层或岩石的钻进领域，具体涉及一种孕镶金刚石钻头。该钻头由胎体和刚体组成，其中，所述胎体的工作层圆周上设有匀布的水口，所述的水口与在胎体的内、外圆周上设有的水槽相接，其特征在于，相邻两个所述的水口的中间还设有缺口，所述的缺口在胎体的内、外圆周上均不设水槽；所述水口在胎体工作层底唇面的圆周上的宽度是所述的缺口的1.5～2.5倍。使用本实用新型所述的钻头钻进时，钻进效率高，能够更好地排除岩屑和对钻头进行冷却，并且可以提高钻头的自锐能力，延长钻头的使用寿命。

Description

一种孕镶金刚石钻头

技术领域

本实用新型属于土层或岩石的钻进领域，具体涉及一种孕镶金刚石钻头。

背景技术

目前，越来越多的金刚石镶嵌钻头被应用于地质勘探中，其中，孕镶金刚石钻头与表镶金刚石钻头相比，具有对金刚石的品级的要求低、抗冲击载荷的能力好和制造更简单的优点，并且当孕镶钻头唇面的金刚石发生剪崩，对钻进效果的影响以及对违反操作规程的敏感程度均小于表镶钻头，因此，孕镶金刚石钻头在生产中的应用越来越广泛。

孕镶金刚石钻头是以唇面上多而小的金刚石对孔底岩石进行刻划、磨削进行碎岩的，具有钻进速度快，岩芯采取率高，钻探成本低等特点。由于钻头在钻进过程中的工况非常复杂，因此，钻头中的金刚石品级、胎体性能(保证钻头自锐)、唇面形状和面积大小、内外保径和水路设计等因素对钻头的整体性能至关重要。其中，钻头的水路结构，包括水口、水槽，在及时排除孔底岩屑和冷却钻头方面起着重要作用，直接影响着孔底冲洗及钻进效果。

现有的孕镶金刚石钻头在进行结构、尤其是水口结构设计时，通常主要考虑的是，钻井液能够畅通、带走钻进时产生的岩屑并对钻头进行冷却，而对水口结构对钻进效率的提高不够注重。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的技术问题是提供一种孕镶金刚石钻头，该钻头的钻进效率高，能够更好地排除岩屑和对钻头进行冷却。

本实用新型解决上述技术问题的方案是：

一种孕镶金刚石钻头，该钻头由胎体和刚体组成，其中，所述胎体的底唇面上匀布有宽度相等的水口，所述的每一水口在胎体的内、外圆周上均设有的水槽，其特征在于，相邻两个水口的中间还设有缺口，该缺口在胎体的内、外圆周上均不设水槽，其宽度为所述水口宽度的2/5～2/3。

上述孕镶金刚石钻头中，所述的缺口的宽度为所述水口宽度的1/2。

上述孕镶金刚石钻头中，所述水口和缺口的方向一致，同为直槽型、正螺旋型或反螺旋型。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、通过增设缺口并且所述缺口不设置水槽，可以强制钻井液通过钻头底唇面与岩面间的漫流区对钻头进行冷却，能够有效地防止烧钻，并且对促使包镶于胎体中的金刚石出刃，保持孕镶金刚石钻头的自锐能力有益；

2、通过增设缺口，使水口的过水断面增大，钻井液的流动阻力减小，可以降低泵压，而较低的泵压可以减小液柱对井底岩屑的压持作用，增加了紊流状态下的钻井液裹携岩屑的能力，有利于在低泵压下排屑；

3、设置缺口使钻头底唇面面积减小，在钻压一定时，比压增加，尅取岩石力度更大，并有利于保持较高的钻速；同时，宽窄相间的水口和缺口在钻头高速旋转时，使钻井液产生的微冲击，有利于钻头破岩进尺，故本实用新型所公开的孕镶金刚石钻头的钻进效率高；

4、设置缺口后，使用等量的胎体和金刚石原材料可以增加钻头工作层的高度，有利于延长钻头的使用寿命，降低钻进成本。

附图说明

图1～图3为本实用新型一个实施例所述孕镶金刚石钻头的结构示意图，其中，图1是立体图，图2是主视图(半剖)，图3是俯视图。

图4为本实用新型另一个实施例所述孕镶金刚石钻头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1

参见图1～图3，本实施例所述的孕镶金刚石钻头由胎体1和刚体6组成，其中，胎体1的工作层底唇面为同心圆尖齿唇面，其圆周上设有匀布的4个水口2和4个缺口3，所述水口2和缺口3均为直槽型水口，其两条边线与钻头径线平行。

水口2在胎体1的内、外圆周上分别设有内水槽4和外水槽5。

缺口3在胎体1底唇面的圆周上的宽度是水口2的1/2，高度与水口2在钻头轴向的高度相等。

胎体1的工作层被水口2和缺口3分隔成8个相同的刀翼。

钻头相关参数：钻头规格：Φ59mm；水口宽度：8mm；工作层底唇面厚度：11mm；胎体硬度：HRC35，所用金刚石为：品级优质级，粒度80～60目，浓度75％。

实施例2

参见图4，本实施例所述的孕镶金刚石钻头与实施例1的区别在于：

1、所述水口2和缺口3均为顺时针斜槽型水口，其两条边线平行，与钻头径线间的夹角α＝15°。

1、缺口3在胎体1底唇面的圆周上的宽度是水口2的2/5，

2、钻头规格：Φ46mm，水口宽度：6mm；工作层底唇面厚度：9mm。

所述孕镶金刚石钻头的其余结构和参数与实施例1相同。

本实施例所述孕镶金刚石钻头的水口2和缺口3的轴线倾斜方向与钻头旋转方向相反，故钻进时流经钻头底唇面的钻井液流速较高，更有利于钻井液对钻头的冷却和冲蚀钻头底唇面的胎体使金刚石出刃，可以提高钻头寿命和钻进效率。

实施例3(本实施例所述孕镶金刚石钻头钻进效果实验例)

1、实验目的

验证实施例1和实施例2所述孕镶金刚石钻头的钻进效果。

2、实验方法

按照钻进规程参数，在实验设备上使用实施例1和实施例2所述孕镶金刚石钻头及对照钻头对岩石试样进行钻削，测得上述钻头的平均时效和平均磨损。

3、实验条件

3.1、钻进实验设备：

由Z3063×25液压摇臂钻床改造而成，其工作台与给进油缸的活塞端部联接，工作台的升降及钻压由给进油缸控制，安装试样的支座置于工作台上，由3个钻压传感器支承；钻床输出轴由顶部的直流调速电动机驱动，实验钻头安装在输出轴上；钻进实验时，将岩石试样安装在工作台上，分别使用实验钻头对岩石试样进行钻削。

3.2、实验钻头：

样品钻头：实施例1和实施例2所述孕镶金刚石钻头，顺序编为样品钻头1和样品钻头2；

对照钻头：与样品钻头的区别在于没有缺口，其余参数均相同，对应编为对照钻头1和对照钻头2。

3.3、岩石试样：

白色花岗岩、红色花岗岩和细中粒钾长花岗岩以及锆刚玉等4种，根据其压入硬度值，上述岩石试样的可钻性级别分别为7、8、9和12级。

3.4、钻进规程参数：

钻削用的冷却液为清水；钻进规程参数见表1。

表1钻进规程参数表

4、实验结果

钻进实验所测得上述钻头的平均时效和平均磨损得数据如表2所示。

表2实验钻头的平均时效和平均磨损实验结果

由表2所示的实验结果可知：

1、样品钻头比其对照钻头对相同岩石试样进行钻削的平均时效高，且差异显著，两者的平均时效比(样品钻头/对照钻头)最低为1.68，最高为1.98，说明本实用新型所述的孕镶金刚石钻头的钻进效率高；

2、样品钻头比其对照钻头对相同岩石试样进行钻削的平均磨损高，两者的平均磨损比(样品钻头/对照钻头)最低为1.08，最高为1.32，但是，其单位进尺的平均磨损(平均磨损/平均时效，mg/m)远小于其对照钻头，最低是其对照钻头的0.56倍(红色花岗岩：样品钻头2/对照钻头2)，最高为0.77倍(锆刚玉：样品钻头2/对照钻头2)，说明利用本实用新型所述的孕镶金刚石钻头进行钻探时，钻头成本可以大幅降低。

本实用新型所述的孕镶金刚石钻头在设置缺口后，使用等量的胎体和金刚石原材料可以增加钻头工作层的高度，有利于延长钻头的使用寿命，降低钻进成本。

综上所述，本实用新型所述的孕镶金刚石钻头具有平均时效高、钻头的寿命也相对较高的优点。

Claims (3)

1.一种孕镶金刚石钻头，该钻头由胎体和刚体组成，其中，所述胎体的底唇面上匀布有宽度相等的水口，所述的每一水口在胎体的内、外圆周上均设有的水槽，其特征在于，相邻两个水口的中间还设有缺口，该缺口在胎体的内、外圆周上均不设水槽，其宽度为所述水口宽度的2/5～2/3。

2.根据权利要求1所述的一种孕镶金刚石钻头，其特征在于，所述的缺口的宽度为所述水口宽度的1/2。

3.根据权利要求1或2所述的一种孕镶金刚石钻头，其特征在于，所述水口和缺口的方向一致，同为直槽型、正螺旋型或反螺旋型。