專利名稱：Pdc鉆頭的制作方法
PDC鉆頭
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種PDC鉆頭，尤其涉及一種表面涂覆有高濃度金剛石涂層的石油開 采用鉆頭。
背景技術(shù)：
PDC鉆頭是當(dāng)今油氣田專用替代老式牙輪鉆的鉆井鉆頭，其具有高耐磨性、高沖擊 性、防斜、防泥包、高轉(zhuǎn)速等特點(diǎn)，并被譽(yù)為高技術(shù)、高投入、高產(chǎn)出的“三高”產(chǎn)品。在鉆井 過程中，PDC鉆頭具有高鉆速、低鉆壓、高進(jìn)尺等高性能優(yōu)勢(shì)，其在鉆井過程的應(yīng)用，可大大 降低油田的開采成本，加快開采速度，提高油田的經(jīng)濟(jì)效益。PDC鉆頭質(zhì)量是保證PDC鉆頭 使用的根本，而PDC鉆頭質(zhì)量與鉆頭自身的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和制作工藝有非常重要的關(guān)系，現(xiàn)有 的很多PDC鉆頭因其自身的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等因素，大多只能用于軟頁(yè)巖地層中，原因是硬的 夾層會(huì)損壞鉆頭，使得PDC鉆頭的應(yīng)用受到了阻礙。鑒于上述問題，有必要提供一種新型的PDC鉆頭來(lái)解決上述不足。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種PDC鉆頭，其可有效提高鉆頭的強(qiáng)度和耐 磨性能，延長(zhǎng)使用壽命。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種PDC鉆頭，包括鉆頭基體、 耐磨涂層及金剛石復(fù)合片，所述鉆頭基體設(shè)有一安裝端及一鉆入端，所述耐磨涂層設(shè)于所 述鉆入端的表面并設(shè)有凸伸出鉆頭基體的若干片狀旋轉(zhuǎn)翼，該耐磨涂層的厚度為0. 2mm至 5mm并由金剛石和耐磨合金組成，所述金剛石復(fù)合片固定所述片狀旋轉(zhuǎn)翼上。進(jìn)一步地，所述鉆入端尺寸大于所述安裝端，所述耐磨合金包含鈷基、鎳基、鉻基、 鐵基以及由它們組成的高溫合金。進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)翼設(shè)有頂表面，所述金剛石復(fù)合片排列于所述頂表面上。進(jìn)一步地，所述金剛石的體積濃度10-90%，金剛石的粒度為1微米至2000微米。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的PDC鉆頭的有益效果是提高了鉆頭的強(qiáng)度和耐 磨性能，延長(zhǎng)了鉆頭的使用壽命，也降低了鉆頭的整體生產(chǎn)成本。

圖1為本發(fā)明所述PDC鉆頭的立體圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，本發(fā)明提供一種PDC鉆頭100，其包括鉆頭基體10、耐磨涂層20及金 剛石復(fù)合片30。所述鉆頭基體10大體呈圓柱形，并設(shè)有一安裝端11及一鉆入端12，所述安裝端 11與一旋轉(zhuǎn)電機(jī)(未圖示)連接，使得鉆頭100可隨電機(jī)帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)起來(lái)，所述鉆入端12尺寸略大于所述安裝端11。所述耐磨涂層20涂覆于所述鉆入端12表面，并由金剛石和耐磨合金組成，該耐磨 涂層20的厚度為0. 2-5mm，硬度為HRC40-85，所述金剛石的體積濃度10-90%，金剛石的粒 度1-2000微米之間，且耐磨涂層20可以是單層，也可以是多層，還可根據(jù)金剛石濃度的變 化，設(shè)計(jì)成梯度的涂層。所述耐磨合金包含鈷基、鎳基、鉻基、鐵基以及由它們組成的高溫合 金。所述耐磨涂層20還設(shè)有若干凸伸出鉆頭基體10表面的片狀旋轉(zhuǎn)翼21。所述金剛石復(fù)合片30設(shè)于所述片狀旋轉(zhuǎn)翼21上，并沿著旋轉(zhuǎn)翼21的頂表面排列 設(shè)置，用于在旋轉(zhuǎn)時(shí)直接作用于地質(zhì)層上，金剛石復(fù)合片30的設(shè)置增加了 PDC鉆頭100的 強(qiáng)度和硬度。所述PDC鉆頭100上的耐磨涂層20是利用金剛石涂覆設(shè)備涂覆于鉆頭基體10上， 所述金剛石涂覆設(shè)備包括真空加熱爐、保護(hù)氣氛加熱爐及連續(xù)式履帶傳動(dòng)加熱爐。以下主要介紹本發(fā)明所述的PDC鉆頭100的耐磨涂層20涂覆工藝首先，把金剛石、活性合金及有機(jī)結(jié)合劑做成膏狀直接涂覆在鉆頭基體10的表 面，然后進(jìn)行活化燒結(jié)。接著，再用冷噴涂的方法將金剛石、活性合金噴涂在鉆頭基體10表面，然后進(jìn)行 活化燒結(jié)。然后，用金剛石焊條直接在旋轉(zhuǎn)翼21的頂表面進(jìn)行施焊，然后進(jìn)行活化燒結(jié)。耐磨涂層20與鉆頭基體10之間形成金屬鍵和，確保耐磨涂層20在惡劣的工況 下，與鉆頭基體10不脫層；在本發(fā)明所述的工藝條件下的金剛石自身不碳化，也不降低強(qiáng) 度，確保了耐磨涂層20的超高耐磨性能，提高了 PDC鉆頭的使用壽命，而本發(fā)明的鋼體PDC 鉆頭100比較傳統(tǒng)的胎體PDC鉆頭還可節(jié)省20-30%的生產(chǎn)成本，也大大縮短了 PDC鉆頭的 生產(chǎn)周期。以上所述，僅是本發(fā)明的最佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內(nèi) 容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，均屬于權(quán)利要求書保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種PDC鉆頭，包括鉆頭基體、耐磨涂層及金剛石復(fù)合片，所述鉆頭基體設(shè)有一安裝端及一鉆入端，其特征在于所述耐磨涂層設(shè)于所述鉆入端的表面并設(shè)有凸伸出鉆頭基體的若干片狀旋轉(zhuǎn)翼，該耐磨涂層的厚度為0.2mm至5mm并由金剛石和耐磨合金組成，所述金剛石復(fù)合片固定所述片狀旋轉(zhuǎn)翼上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDC鉆頭，其特征在于所述鉆入端尺寸大于所述安裝端，所 述耐磨合金包含鈷基、鎳基、鉻基、鐵基以及由它們組成的高溫合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PDC鉆頭，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)翼設(shè)有頂表面，所述金剛石 復(fù)合片排列于所述頂表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的PDC鉆頭，其特征在于所述金剛石的體積濃度10-90%，金 剛石的粒度為1微米至2000微米。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種PDC鉆頭，包括鉆頭基體、耐磨涂層及金剛石復(fù)合片，所述鉆頭基體設(shè)有一安裝端及一鉆入端，所述耐磨涂層設(shè)于所述鉆入端的表面并設(shè)有凸伸出鉆頭基體的片狀旋轉(zhuǎn)翼，該耐磨涂層的厚度為0.2mm至5mm并由金剛石和耐磨合金組成，所述金剛石復(fù)合片固定所述片狀旋轉(zhuǎn)翼上。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的PDC鉆頭的有益效果是提高了鉆頭的強(qiáng)度和耐磨性能，延長(zhǎng)了鉆頭的使用壽命，也降低了鉆頭的整體生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)E21B10/46GK101975026SQ201010509559
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者韓桂云 申請(qǐng)人:韓桂云