專利名稱：一種鋼體金剛石鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鉆井工具，尤其是涉及一種對鋼體金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)改良。

背景技術(shù)：
鋼體金剛石鉆頭是一種在地層鉆井工程中得到了廣泛應(yīng)用的鉆井工具，其鉆頭體 與最先流行使用的PDC鉆頭不同，基體不再是碳化鎢燒結(jié)體，而是優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，其由鉆頭 體、切削齒、耐磨層，保徑結(jié)構(gòu)和水力結(jié)構(gòu)等組成，它是通過其切削齒與地層巖石的接觸對 其產(chǎn)生擠壓和剪切巖層來破碎巖石的。為了防止鉆頭在工作時由于地層巖石的磨損而導(dǎo)致 鉆頭直徑縮小即所謂“縮徑”，現(xiàn)有技術(shù)是在鉆頭的外側(cè)布置鑲嵌一定數(shù)量的硬質(zhì)合金，或 者敷焊不同結(jié)構(gòu)形式的耐磨硬質(zhì)合金材料，提高鉆頭保徑壽命。鋼體鉆頭保徑加強的方法目前較常用的有三種方法，方法1采用單個刀翼保徑段 整面堆焊，提高保徑耐磨性，延長保徑能力。此種工藝操作難度大，受制于焊接工人的操作 水平，若焊接操作不當(dāng)，或鉆頭承受較大側(cè)向沖擊力的情況下，堆焊層可能整體脫落。其次 堆焊層厚度不好控制，若堆焊層較薄，達(dá)不到鉆頭保徑墊的直徑要求，造成鉆頭不合格或者 使用中失效快，若堆焊層太厚，造成焊料浪費以及磨削時對保徑墊沖擊而造成不利影響。方法2、在保徑上加工一定深度的孔或者槽進(jìn)行堆焊，是在保徑上布滿孔或者槽， 然后堆焊滿耐磨硬質(zhì)合金材料，該工藝滿足了保徑在一定時間內(nèi)的耐磨性及保徑能力，目 前常用的耐磨硬質(zhì)合金材料如碳化鎢合金等，他們耐沖蝕性能優(yōu)越，耐磨性好，但是鉆頭長 時間在井下工作，或在研磨性能較強的地層就會出現(xiàn)其保徑耐磨壽命不能滿足鉆頭壽命的 現(xiàn)象，鉆頭使用存在縮徑現(xiàn)象，鉆頭提前失效等問題。方法3、把硬質(zhì)合金柱或者人造金剛石復(fù)合齒鑲嵌在孔內(nèi)，在孔周圍敷焊滿耐磨硬 質(zhì)合金材料。本方法保徑效果較好，但是耐磨性能取決與硬質(zhì)合金耐磨能力，其次操作難度 大，同方法2在研磨性較強地層時，硬質(zhì)合金的耐磨壽命已經(jīng)不能滿足使用要求。根據(jù)現(xiàn)有方法的不足，在此提出一種新的鋼體鉆頭保徑耐磨強化結(jié)構(gòu)的方法和工 藝。使用耐磨性優(yōu)良材料，包括超硬質(zhì)合金、熱穩(wěn)定聚晶金剛石、或人造單晶金剛石、天然金 剛石，按照一定的粉末冶金燒結(jié)方法制成各種形狀并且包覆有耐磨材料的合金塊，或者使 用電鍍及電鑄方法制造成的合金塊，把該合金塊采用焊接方法或者過盈鑲嵌的方法使其附 著固定在鋼體金剛石鉆頭的保徑部位預(yù)留的槽或者孔內(nèi)，達(dá)到保徑耐磨強化的目的。包覆有耐磨材料的合金塊金塊可采用無壓粉末冶金燒結(jié)法或壓制成型燒結(jié)等制 作成含有超硬耐磨非金屬的孕鑲合金塊，也可以是使用電鍍、電鑄的方法獲得的孕鑲合金 塊，包覆有耐磨材料的合金塊金塊后續(xù)可以通過磨削或者激光等機械加工方法獲得所需的 尺寸，也可直接使用。這樣就解決了耐磨性優(yōu)良材料可焊性差，非金屬硬質(zhì)材料不具備焊接性，熱失效 敏感等導(dǎo)致無法直接應(yīng)用與鋼體鉆頭保徑的問題。
實用新型內(nèi)容本實用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的受制于焊接工人的操作水平，若焊接操 作不當(dāng)，或鉆頭承受較大側(cè)向沖擊力的情況下，堆焊層可能整體脫落。其次堆焊層厚度不好 控制，若堆焊層較薄，達(dá)不到鉆頭保徑墊的直徑要求，造成鉆頭不合格或者使用中失效快， 若堆焊層太厚，造成焊料浪費以及磨削時對保徑墊沖擊而造成不利影響等的技術(shù)問題；提 供了一種解決了超硬非金屬材料如熱穩(wěn)定聚晶金剛石不能鑲嵌或者焊接于鋼體鉆頭保徑 面上做保徑的難題，提高了地層鉆進(jìn)鋼體鉆頭的保徑能力和使用壽命，保證井眼尺寸的鋼 體金剛石鉆頭。本實用新型還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的現(xiàn)狀，鉆頭長時間在井下工作以及 在研磨性能較強的地層就會出現(xiàn)其保徑耐磨壽命不能滿足，鉆頭使用中縮徑，鉆頭提前失效等 的技術(shù)問題；提供了一種耐磨性高，鉆頭使用壽命長，保徑能力超級優(yōu)良的鋼體金rau石鉆頭。本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種鋼體金剛石鉆頭，包括鉆頭體以及設(shè)置在鉆頭體上并縱向設(shè)有若干切削齒的 至少一個刀翼，其特征在于，所述的鉆頭體上與切削齒相鄰縱向設(shè)置有強化裝置。在上述的鋼體金剛石鉆頭，所述的強化裝置包括與上述切削齒相鄰并縱向設(shè)置在 上述鉆頭體外圍的具有保徑段面的保徑段，所述的保徑段上設(shè)置有若干強化槽。強化結(jié)構(gòu)塊采用無壓粉末冶金燒結(jié)法制作成的包覆有耐磨材料的合金塊。強化結(jié)構(gòu)塊采用壓制燒結(jié)法制作成的包覆有耐磨材料的合金塊。強化結(jié)構(gòu)塊采用電鍍方法制作成的包覆有耐磨材料的合金塊。強化結(jié)構(gòu)塊采用電鑄方法制作成的包覆有耐磨材料的合金塊。強化結(jié)構(gòu)塊可以機械加工后使用也可以直接使用。作為另一種方案，在上述的鋼體金剛石鉆頭，所述的強化裝置包括與上述切削齒 相鄰并縱向設(shè)置在上述鉆頭體外圍的具有保徑段面的保徑段，所述的保徑段上設(shè)置有若干 強化孔。作為另一種方案，在上述的鋼體金剛石鉆頭，所述的強化裝置包括與上述切削齒 相鄰并縱向設(shè)置在上述鉆頭體外圍的具有保徑段面的保徑段，所述的保徑段上設(shè)置有若干 強化槽和強化孔。上述的鋼體金剛石鉆頭，所述的強化槽內(nèi)釬焊有與所述強化槽尺寸配合的強化結(jié) 構(gòu)塊。上述的鋼體金剛石鉆頭，所述的強化孔內(nèi)釬焊有與所述強化孔尺寸配合的強化結(jié) 構(gòu)塊。上述的鋼體金剛石鉆頭，所述的強化槽和強化孔內(nèi)釬焊有與所述強化槽和強化孔 尺寸配合的強化結(jié)構(gòu)塊。上述的鋼體金剛石鉆頭，保徑段面上設(shè)有耐磨層，所述的鉆頭體上還設(shè)有噴嘴。上述的鋼體金剛石鉆頭，所述的保徑段強化槽橫截面為梯形或方形或半圓形或橢 圓形或T形或矩形或圓柱型或V型或U型。上述的鋼體金剛石鉆頭，所述的保徑段上對應(yīng)的強化孔的形狀為4-8邊形孔或圓 孔。因此，本實用新型具有如下優(yōu)點[0028]1.設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單且完全實用；2.解決了超硬非金屬材料如熱穩(wěn)定聚晶金剛石不能鑲嵌或者焊接于鋼體鉆頭保 徑面上做保徑的難題，提高了地層鉆井鋼體鉆頭的保徑能力和使用壽命，保證井眼尺寸；3.耐磨性高，鉆頭使用不會存在縮徑現(xiàn)象，鉆頭不會提前失效。

圖1是本實用新型實施例平面布置圖；圖2是本實用新型第一個實施例的側(cè)面布置圖，其保徑部位銑槽或鉆孔；圖3是本實用新型第二個實施例的側(cè)面布置圖，其保徑上釬焊或者鑲嵌上包覆有 耐磨材料碳化鎢合金塊圖4是本實用新型所采用的保徑強化結(jié)構(gòu)塊截面為梯形形狀圖；方形及圓形代表 耐磨材料；圖5是本實用新型所采用的保徑強化結(jié)構(gòu)塊截面為梯形形狀圖；多種耐磨材料混
合使用。圖6是本實用新型所采用的保徑強化結(jié)構(gòu)塊截面為半圓形形狀圖；圖7是本實用新型所采用的保徑強化結(jié)構(gòu)塊截面為橢圓形形狀圖；圖8是本實用新型所采用的保徑強化結(jié)構(gòu)塊截面為T形形狀圖；圖9是本實用新型所采用的保徑強化結(jié)構(gòu)塊截面為矩形形狀圖；圖10是本實用新型所采用的保徑強化結(jié)構(gòu)塊截面為圓柱型形狀圖。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。圖 中，鉆頭體1、噴嘴2、刀翼3、切削齒4、保徑段5、保徑段面6、強化槽7、強化孔8，強化結(jié)構(gòu) 塊9。實施例如圖2所示，一種鋼體金剛石鉆頭，包括鉆頭體1以及設(shè)置在鉆頭體1上的刀翼 3，刀翼3為5個，在刀翼3上有若干個切削齒4，鉆頭體1還設(shè)有噴嘴2，鉆頭體1上的刀翼 3上與切削齒4相鄰縱向設(shè)置有強化裝置，強化裝置包括與上述切削齒4相鄰并縱向設(shè)置 在上述鉆頭體1外圍的具有保徑段面6的保徑段5，保徑面6與保徑段5設(shè)置在刀翼3上， 所述的保徑段5上設(shè)置有若干強化槽7，如圖3所示，強化槽7內(nèi)鑲嵌或釬焊有與所述強化 槽7尺寸配合的強化結(jié)構(gòu)塊9，本實施例中，采用焊接或鑲嵌方法把強化結(jié)構(gòu)塊9固定于保 徑段5上。通過釬焊方法對本實例中的熱影響較充分，強度可靠，可充分保證強化結(jié)構(gòu)塊 8的強度和使用中的壽命及可靠性，通過過盈鑲嵌固定對本實例中的強度可靠，同樣可充分 保證強化結(jié)構(gòu)塊8的強度和使用中的壽命及可靠性。最終鉆頭終加工后，保徑耐磨強化結(jié) 構(gòu)塊直接與井壁接觸，能取得優(yōu)良的保徑效果，解決鉆頭縮徑問題。也可使鋼體金剛石鉆頭 達(dá)到胎體金剛石鉆頭壽命延長，保徑耐磨壽命長的效果。在保徑段面6上設(shè)有耐磨層，耐磨 層采用堆焊或者敷焊包覆在保徑段面6上用以保護(hù)強化槽7，降低沖蝕失效風(fēng)險，保徑段5 橫截面為梯形或方形或半圓形或橢圓形或T形或矩形或圓柱型。實施例2 [0045]強化裝置包括與上述切削齒4相鄰并縱向設(shè)置在上述鉆頭體1的刀翼3外圍的具 有保徑段面6的保徑段5，所述的保徑段5上設(shè)置有若干強化孔8，強化孔8內(nèi)鑲嵌有與所 述強化孔8過盈配合的強化結(jié)構(gòu)塊9，其余均與上述實施例1相同，本文不再贅述。實施例3 強化裝置包括與上述切削齒4相鄰并縱向設(shè)置在上述鉆頭體1的刀翼3外圍上的 具有保徑段面6的保徑段5，所述的保徑段5上設(shè)置有若干強化槽7和強化孔8，強化槽7 和強化孔8內(nèi)均鑲嵌有與所述強化槽7過盈配合的強化結(jié)構(gòu)塊9，其余均與上述實施例1相 同，本文不再贅述。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所 屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似 的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了，鉆頭體1、噴嘴2、刀翼3、切削齒4、保徑段5、保徑段面6、 強化槽7、強化孔8、強化結(jié)構(gòu)塊9等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù) 語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制 都是與本實用新型精神相違背的。
權(quán)利要求1.一種鋼體金剛石鉆頭，包括鉆頭體(1)以及設(shè)置在鉆頭體(1)上的至少一個刀翼 (3)，刀翼(3)縱向設(shè)有若干切削齒G)，其特征在于，所述的鉆頭體⑴在刀翼⑶上與切 削齒(4)相鄰設(shè)置有強化裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼體金剛石鉆頭，其特征在于，所述的強化裝置包括與上述 切削齒(4)相鄰并縱向設(shè)置在上述鉆頭體(1)外圍的具有保徑段面(6)的保徑段(5)，所述 的保徑段( 上設(shè)置有若干強化槽(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼體金剛石鉆頭，其特征在于，所述的強化裝置包括與上述 切削齒(4)相鄰并縱向設(shè)置在上述鉆頭體(1)外圍的具有保徑段面(6)的保徑段(5)，所述 的保徑段( 上設(shè)置有若干強化孔(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼體金剛石鉆頭，其特征在于，所述的強化裝置包括與上述 切削齒(4)相鄰并縱向設(shè)置在上述鉆頭體(1)外圍的具有保徑段面(6)的保徑段(5)，所述 的保徑段( 上設(shè)置有若干強化槽(7)和強化孔(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼體金剛石鉆頭，其特征在于，所述的強化槽(7)內(nèi)釬焊有與 所述強化槽(7)配合尺寸的強化結(jié)構(gòu)塊(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼體金剛石鉆頭，其特征在于，所述的強化孔(8)內(nèi)釬焊有與 所述強化孔(8)配合尺寸的強化結(jié)構(gòu)塊(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼體金剛石鉆頭，其特征在于，所述的強化槽(7)和強化孔 ⑶內(nèi)釬焊有與所述強化槽⑵和強化孔⑶配合尺寸的強化結(jié)構(gòu)塊(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的鋼體金剛石鉆頭，其特征在于，保徑段面(6)上設(shè)有 耐磨層，所述的鉆頭體(1)上還設(shè)有噴嘴O)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的鋼體金剛石鉆頭，其特征在于，所述的保徑段( 上對應(yīng) 的強化槽(7)的橫截面為梯形或方形或半圓形或橢圓形或T形或矩形或圓柱型或V型或U 型。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鋼體金剛石鉆頭，其特征在于，所述的保徑段(5)上對 應(yīng)的強化孔(8)的形狀為4-8邊形孔或圓孔。
專利摘要本實用新型涉及一種鉆井工具，尤其是涉及一種對鋼體金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)改良。一種鋼體金剛石鉆頭，包括鉆頭體(1)以及設(shè)置在鉆頭體(1)上的至少一個刀翼(3)，并在刀翼(3)設(shè)有若干切削齒(4)，其特征在于，所述的鉆頭體(1)上與切削齒(4)相鄰，在刀翼(3)上縱向設(shè)置有強化裝置。因此，本實用新型具有如下優(yōu)點1.設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單且完全實用；2.解決了超硬非金屬材料如熱穩(wěn)定聚晶金剛石不能鑲嵌或者焊接于鋼體鉆頭保徑面上做保徑的難題，提高了地層鉆進(jìn)鋼體鉆頭的保徑能力和使用壽命，保證井眼尺寸；3.耐磨性高，鉆頭使用不會存在縮徑現(xiàn)象，鉆頭不會提前失效。
文檔編號E21B10/46GK201865582SQ20102058692
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
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