專利名稱：一種表鑲金剛石井壁取芯鉆頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鉆頭，具體地，涉及一種表鑲金剛石井壁取芯鉆頭。
背景技術：
當使用空心鉆頭鉆取井壁巖芯時，鉆頭通常要承受很大的壓力，鉆頭經常受到極大的磨損，從而影響到鉆孔的效率，現在普遍使用硬質金屬材料來制作鉆頭，但是當鉆頭遇到硬質巖層時，鉆頭的工作效率通常會大打折扣，而且鉆頭會被碎屑包裹而不能正常工作，現有解決上述問題的方法便是將胎體的工作層做出切削刃，切削刃與巖層接觸面有一定的夾角，并在胎體的工作面上設置水口，借用水力能量來沖刷測井取芯作業(yè)過程中產生的碎屑，但是現有的鉆頭切削刃一般為60度，角度過大，使得胎體的工作層容易斷裂，而且設置的水口過少，影響了水口的排屑能力。

實用新型內容為了解決上述技術問題，本實用新型公開了一種切削刃角度適當、胎體硬度適中而且能有效提高鉆頭排屑能力的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭。本實用新型公開的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，包括鋼體、胎體和金剛石，所述胎體包括工作層和非工作層，所述胎體的工作層通過所述胎體的非工作層與所述鋼體固定連接，所述胎體的工作層上形成切削體，所述切削體的工作端面上形成切削刃，所述切削刃與胎體表面均表鑲有金剛石，所述切削體之間設置水口，所述切削刃的角度為10° -30°，所述水口的數目為3-10個。較佳地，所述切削刃的角度為15°或20°。較佳地，所述水口的數目為6個。較佳地，所述水口為楔形，并按照圓周輻射形式分布于所述切削體之間。較佳地，所述表鑲金剛石鉆頭的內徑為25mm,夕卜徑為33-35. 8mm。較佳地，所述胎體為硬質金屬材質胎體。較佳地,所述胎體為鶴基材胎體或銅基材胎體。較佳地，所述金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列。較佳地，所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體，或者，所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為6個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為35. 8mm、胎體為鶴基材胎體，或者，所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為20°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為銅基材胎體，或者，[0017]所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為20°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為銅基材胎體，或者，所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為6個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為35. 8mm、胎體為銅基材胎體，或者，所述金剛石為80克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體，或者，所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為銅基材胎體，或者，所述金剛石為80克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為5個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體，或者，所述金剛石為80克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為6個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體，或者，所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為35. 8mm、胎體為銅基材胎體。本實用新型切削刃的角度能有效改善金剛石磨粒在工作時的抗沖擊能力，而且針對不同巖性的地層，選擇水口數目、工作端面大小以及胎體硬度適中的鉆頭來提高取芯作業(yè)時效性。

圖1為本實用新型實施例中表鑲金剛石井壁取芯鉆頭結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。本實用新型公開的一個實施例中，提供了一種表鑲金剛石鉆頭，包括鋼體1、胎體2和金剛石3，胎體2包括工作層和非工作層，胎體2的工作層通過胎體2的非工作層與鋼體I固定連接，胎體2的工作層上形成切削體，切削體的工作端面上形成切削刃4，切削刃與胎體2表面均表鑲有金剛石3，切削體之間設置水口 5，切削刃4的角度為10° -30°，水口的數目為3-10個。本實施例中切削刃4的角度與胎體2工作層的抗沖擊能力有很大的關系，切削刃4的角度過大，胎體2的工作層的抗沖擊能力會變弱，當鉆頭鉆取硬度較大的巖層時胎體2的工作層可能會斷裂而使鉆頭無法工作，相反，切削刃4的角度過小時，胎體2的切削面與巖石的切平面之間夾角過小而影響胎體2工作層的切削性能，從而影響鉆頭工作效率。本實施中的切削刃4角度為10° -30°，能夠在保證鉆頭切削性能的同時避免金剛石鉆取堅硬巖層而可能斷裂的問題，切削刃4的角度優(yōu)選為15°或20°。鉆頭的水口 5數目與鉆頭鉆取的地層結構和硬度有關，當用于軟地層或者中等硬度的地層時，由于鉆頭的工作面比較小，鉆頭鉆進時速度比較快，巖層的碎屑多而粗，水口可以寬而少，但是對于硬度較大的地層時，由于鉆頭的工作面大，水口應該多而密，為了避免鉆頭的水口 5數量過少而不能適應較硬巖層的問題，本實施例中水口的數量為3-10個，當鉆取軟地層或者中等硬度的地層時，水口的數目可以選為3-6個，當鉆取硬度較大的地層時，水口的數目可以選為6-10個。本實用新型并不限定水口 5的形狀，本實施例中，水口為楔形，并按照圓周輻射形式分布于切削體的工作端面上，可以有效提高水口 5的除屑能力，而且，水口 5沿徑向的方向可以與胎體2的工作層的端面的直徑成一定角度，促進沖洗液對胎體2工作層端面的沖蝕作用。目前由于旋轉井壁取芯儀器取出的巖芯要求是一定的，最大直徑一般為25mm,所以鉆頭的內徑只要能滿足這個要求即可。但是外徑的大小則是需要根據具體情況而定的，不同內外徑造成了不同的切削面積。例如在鉆取相同的地層并在鉆壓一定而且內徑一定情況之下，外徑越大，切削面積就越大，則取芯遇到的阻力也越大；外徑越小，切削面積就越小，則取芯遇到的阻力也越小。在本實用新型公開的一個實施例中，外徑為33-35. 8_。當鉆取較硬的巖層時，外徑可以選為33mm，此時，鉆頭取芯時遇到的阻力較小，鉆進的速度較快，當鉆取松軟或者中等硬度的巖層時，外徑可以選為35. 8mm。胎體2為金剛石的載體，鉆頭的工作能力在很大程度上取決于胎體2的材質，胎體要有相當的強度、抗沖擊韌性，特別是硬度與耐磨性要與所鉆巖層性質相適應，對于表鑲鉆頭來說，鉆頭的胎體2 —般選用硬質金屬，保證胎體2的抗沖擊能力，同時也要考慮到胎體2的制作成本，當鉆取較硬的巖層時，可以選用銅材質的胎體，當鉆取松軟或者中等硬度的巖層時，可以選用塢材質的胎體。金剛石在鉆頭上的排列方式關系到鉆頭的切削性能以及鉆頭的排屑能力，在本實施例中，金剛石3在切削體的工作端面上沿漸開線排列，在保證鉆頭的切削性能的同時，最大程度上增大了水口 5的供水能力，提高了鉆頭的排屑能力?；谏鲜龅拿枋?，本實用新型的實施例列舉但不限于以下十種表鑲金剛石鉆頭I)金剛石為100克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體。2)金剛石為100克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為6個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為35. 8mm、胎體為鶴基材胎體。3)金剛石為100克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為20°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為銅基材胎體。4)金剛石為100克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為20°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為銅基材胎體。5)金剛石為100克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為6個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為35. 8mm、胎體為銅基材胎體。[0041]6)金剛石為80克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體。7)金剛石為100克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為銅基材胎體。8)金剛石為80克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為5個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體。9)金剛石為80克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為6個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體。10)金剛石為100克拉/粒、金剛石在切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為35. 8mm、胎體為銅基材胎體。雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本實用新型而采用的實施方式，并非用以限定本實用新型。任何本實用新型所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本實用新型的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求1.一種表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，其特征在于包括鋼體、胎體和金剛石，所述胎體包括工作層和非工作層，所述胎體的工作層通過所述胎體的非工作層與所述鋼體固定連接，所述胎體的工作層上形成切削體，所述切削體的工作端面上形成切削刃，所述切削刃與胎體表面均表鑲有金剛石，所述切削體之間設置水口，所述切削刃的角度為10° -30°，所述水口的數目為3-10個。
2.如權利要求1所述的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，其特征在于所述切削刃的角度為15?；?20。。
3.如權利要求1所述的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，其特征在于所述水口的數目為6個。
4.如權利要求3所述的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，其特征在于所述水口為楔形，并按照圓周輻射形式分布于所述切削體之間。
5.如權利要求1所述的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，其特征在于所述表鑲金剛石鉆頭的內徑為25mm,外徑為33-35. 8_。
6.如權利要求1所述的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，其特征在于所述胎體為硬質金屬材質胎體。
7.如權利要求6所述的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，其特征在于所述胎體為鎢基材胎體或銅基材胎體。
8.如權利要求1所述的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，其特征在于所述金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列。
9.如權利要求1所述的表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，其特征在于 所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體,或者， 所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為6個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為35. 8mm、胎體為鶴基材胎體，或者， 所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為20°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為銅基材胎體,或者， 所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為20°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為銅基材胎體,或者， 所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為6個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為35. 8mm、胎體為銅基材胎體，或者， 所述金剛石為80克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體,或者， 所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為銅基材胎體,或者， 所述金剛石為80克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為5個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體,或者，所述金剛石為80克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為6個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為33mm、胎體為鶴基材胎體,或者， 所述金剛石為100克拉/粒、金剛石在所述切削體的工作端面上沿漸開線排列、切削刃的角度為15°、水口的數目為3個,鉆頭的內徑為25mm,外徑為35. 8mm、胎體為銅基材胎體。
專利摘要本實用新型公開了一種表鑲金剛石井壁取芯鉆頭，包括鋼體、胎體和金剛石，胎體包括工作層和非工作層，胎體的工作層通過胎體的非工作層與鋼體固定連接，胎體的工作層上形成切削體，切削體的工作端面上形成切削刃，切削刃與胎體表面均表鑲有金剛石，切削體之間設置水口，切削刃的角度為10°-30°，水口的數目為3-10個。本實用新型切削刃的角度能有效改善金剛石磨粒在工作時的抗沖擊能力，而且針對不同巖性的地層，選擇水口數目、工作端面大小以及胎體硬度適中的鉆頭來提高取芯作業(yè)時效性。
文檔編號E21B10/60GK202900048SQ201220565768
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權日2012年10月30日
發(fā)明者王野梁 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司