專利名稱：冷固定聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，具體是ー種冷固定聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，屬于鉆采工具領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭是金剛石鉆頭的ー種，聚晶金剛石復(fù)合片英文縮寫roc，也稱PDC片，聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭也稱roc鉆頭，它廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、煤田鉆采、石油勘 探等領(lǐng)域，目前所用聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭均采用釬焊固定PDC片的エ藝，是將PDC片用熔點(diǎn)不高于700攝氏度的銀基焊料釬焊在鉆頭體各刀翼工作面上，將PDC片鑲裝于齒孔內(nèi)進(jìn)行固定，因?yàn)镻DC片對溫度非常敏感，350°C左右磨損速度顯著加快，700°C左右PDC強(qiáng)度即炭化喪失，所以目前的銀基釬焊都影響了 PDC片的磨耗比和壽命。另外PDC鉆頭是用圓柱形硬質(zhì)合金基柱復(fù)合厚度2_左右的人造聚晶金剛石層組成的PDC片進(jìn)行破巖的，從失效分析可看出，當(dāng)部分PDC片受カ面徑向磨損2-3mm時(shí)，各刀翼工作面積的增加會加快其它PDC片的磨損，導(dǎo)致鉆頭失效，因釬焊的熱影響，PDC片早期磨損、碎齒和掉片嚴(yán)重而報(bào)廢更是常見，施工現(xiàn)場沒有精確溫控的手段，無法對早期磨損PDC片快速簡單更換。目前未發(fā)現(xiàn)利用非釬焊進(jìn)行固定PDC片的鉆頭，以及PDC片可以在鉆頭使用過程中在齒孔內(nèi)周向旋轉(zhuǎn)的PDC片鉆頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服目前釬焊固定PDC片鉆頭的缺陷，對現(xiàn)有鋼體和胎體式金剛石鉆頭及金剛石取芯鉆頭的PDC片采用非釬焊固定方式進(jìn)行冷固定，而公開ー種冷固定聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭。本發(fā)明的技術(shù)方案如下鉆頭上體與鉆頭下體由電焊層固定為一體，其中心縱向開有主水孔，主水孔下部連通3至9個(gè)分水孔，每個(gè)分水孔上安裝有噴嘴與噴嘴密封圏，鉆頭下體的下端面等距或不等距分布有長刀翼與短刀翼，長刀翼與短刀翼的個(gè)數(shù)為3至9個(gè)，每個(gè)長刀翼與短刀翼的保徑處固定有圓柱形或矩形金剛石聚晶，以及采用過盈冷壓固定的保徑PDC片，每個(gè)長刀翼與短刀翼工作面上均勻分布有數(shù)量不等的用于鑲裝PDC片的齒柱，齒柱內(nèi)徑和PDC片外徑設(shè)有PDC片凹槽，用擋圈或擋銷將帶槽的PDC片間隙配合固定在齒柱孔內(nèi)形成切削齒，或用擋板將所用的PDC片固定在齒柱孔內(nèi)形成切削齒。本發(fā)明解決了釬焊對PDC片的熱影響，用于制造的鋼體和胎體式金剛石鉆頭及金剛石取芯鉆頭，可顯著提高其工作指標(biāo)和降低鉆井成本，特別是PDC片可以在鉆頭使用過程中進(jìn)行周向旋轉(zhuǎn)，有效克服了 PDC片固定區(qū)域磨損的弊端，實(shí)現(xiàn)了使用現(xiàn)場PDC片的簡易維護(hù)更換，卸下?lián)跞驌蹁N既可以進(jìn)行簡單更換，提高了金剛石鉆頭整體工作指標(biāo)。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例一的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明附圖2A-A向?qū)嵤├黄拭鎴D。圖4是本發(fā)明附圖2A-A向?qū)嵤├似拭鎴D。圖5是本發(fā)明附圖2A-A向?qū)嵤├拭鎴D。本發(fā)明附圖標(biāo)記說明如下鉆頭上體1，鉆頭下體2，主水孔3，噴嘴4，噴嘴密封圈5，分水孔6，金剛石聚晶7，保徑PDC片8，切削齒9，長刀翼10，短刀翼11，齒柱12，PDC片13，擋圈14，擋銷15，擋板16，PDC片凹槽17，電焊層18。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)做進(jìn)ー步描述實(shí)施例一鉆頭上體(I)與鉆頭下體(2)由電焊層(18)固定為一體，其中心縱向開有主水孔(3 )，主水孔(3 )下部連通8個(gè)分水孔(6 )，每個(gè)分水孔(6 )上安裝有噴水嘴(4)與噴嘴密封圈(5)，在鉆頭下體(2)的下端面分布有三個(gè)長刀翼(10)與三個(gè)短刀翼(11)，長刀翼(10)與短刀翼(11)的保徑處固定有圓柱形金剛石聚晶(7)以及采用過盈冷壓固定的保徑PDC片(8)，長刀翼(10)與短刀翼(11)上的切削齒(9)用擋圈(14)將帶有PDC片凹槽
(17)的PDC片(8)間隙配合固定在鉆頭齒柱(12)孔內(nèi)。實(shí)施例ニ 鉆頭上體(I)與鉆頭下體(2)由電焊層(18)固定為一體，其中心縱向開有主水孔(3)，主水孔(3)下部連通10個(gè)分水孔(6)，每個(gè)分水孔(6)上安裝有噴水嘴(4)與噴嘴密封圈(5)，在鉆頭下體(2)的下端面分布有四個(gè)長刀翼(10)與四個(gè)短刀翼(11)，長刀翼(10)與短刀翼(11)的保徑處固定有矩形金剛石聚晶(7)以及采用過盈冷壓固定的保徑PDC片(8)，長刀翼(10)與短刀翼(11)上的切削齒(9)用擋銷(15)將帶有PDC片凹槽(17)的PDC片(13)間隙配合固定在齒柱(12)孔內(nèi)。實(shí)施例三鉆頭上體(I)與鉆頭下體(2)由電焊層(18)固定為一體，其中心縱向開有主水孔(3 )，主水孔(3 )下部連通6個(gè)分水孔(6 )，每個(gè)分水孔(6 )上安裝有噴嘴(4 )與噴嘴密封圈(5)，在鉆頭下體(2)的下端面分布有三個(gè)長刀翼(10)與ニ個(gè)短刀翼(11)，長刀翼
(10)與短刀翼(11)的保徑處為金剛石聚晶(7)以及采用過盈冷壓固定的保徑PDC片(8)，長刀翼(10)與短刀翼(11)上的切削齒(9)是將PDC片(13)間隙配合置入齒柱(12)孔內(nèi)，將擋板(16)點(diǎn)焊固定在齒柱(12)端面上。上述實(shí)施例適用于所有鋼體和胎體式金剛石鉆頭及金剛石取芯鉆頭。本發(fā)明在鉆井內(nèi)破碎巖石時(shí)，巖石的反力推動復(fù)合齒柱里的PDC片周向轉(zhuǎn)換工作面，處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，避免了目前PDC片鉆頭固定工作面磨損的弊病，整個(gè)切削過程中保持切削刃鋒利的能力，切削齒效率得以全部利用，可被用于以前所不能應(yīng)用的復(fù)雜地層，如更加堅(jiān)硬、磨蝕性更強(qiáng)和多變的地層，進(jìn)ー步拓寬了 PDC鉆頭適用的地層范圍。同時(shí)避免了鉆頭制作過程中對PDC片的熱損害，提高了產(chǎn)品的抗磨蝕性和熱穩(wěn)定性。為提高抗泥漿沖蝕能カ而在鋼齒柱表面再做硬化處理或采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金，在沒有犧牲抗沖擊能力的情況下最大限度的保持了金剛石層的耐磨性，其耐磨性是標(biāo)準(zhǔn)切削齒的13. 5倍。預(yù)防了因切削齒的 微斷屑、宏觀破裂及剝離失效而造成PDC鉆頭的早期失效。采用本發(fā)明生產(chǎn)的聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭整體壽命可延長3-5倍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場對早期磨損PDC片快速簡單更換，解決了 PDC鉆頭的技術(shù)難題，滿足了鉆探領(lǐng)域不 斷發(fā)展的需要。
權(quán)利要求
1.冷固定聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，其特征在于技術(shù)方案如下鉆頭上體(I)與鉆頭下體(2)由電焊層(18)固定為一體，其中心縱向開有主水孔(3)，主水孔(3)下部連通3至9個(gè)分水孔(6)，每個(gè)分水孔(6)上安裝有噴嘴(4)與噴嘴密封圈(5)，鉆頭下體(2)的下端面等距或不等距分布有長刀翼(10)與短刀翼(11)，長刀翼(10)與短刀翼(11)的個(gè)數(shù)為3至9個(gè)，每個(gè)長刀翼(10)與短刀翼(11)的保徑處固定有圓柱形或矩形金剛石聚晶(7)，以及采用過盈冷壓固定的保徑PDC片(8)，每個(gè)長刀翼(10)與短刀翼(11)工作面上均勻分布有數(shù)量不等的用于鑲裝PDC片(13)的齒柱(12)，齒柱(12)內(nèi)徑和PDC片(13)外徑設(shè)有PDC片凹槽(17)，用擋圈(14)或擋銷(15)將帶槽的H)C片(13)間隙配合固定在齒柱(12)孔內(nèi)形成切削齒(9)，或用擋板(16)將所用的PDC片(13)固定在齒柱(12)孔內(nèi)形成切削齒(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷固定聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，其特征在于主水孔(3)下部 連通8個(gè)分水孔(6)，在鉆頭下體(2)的下端面分布有三個(gè)長刀翼(10)與三個(gè)短刀翼(11 )，長刀翼(10)與短刀翼(11)的保徑處固定有圓柱形金剛石聚晶(7)以及采用過盈冷壓固定的保徑PDC片(8)，長刀翼(10)與短刀翼(11)上的切削齒(9)用擋圈(14)將帶有PDC片凹槽(17)的PDC片(8)間隙配合固定在鉆頭齒柱(12)孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷固定聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，其特征在于主水孔(3)下部連通10個(gè)分水孔(6)，在鉆頭下體(2)的下端面分布有四個(gè)長刀翼(10)與四個(gè)短刀翼(11)，長刀翼(10)與短刀翼(11)的保徑處固定有矩形金剛石聚晶(7)以及采用過盈冷壓固定的保徑PDC片(8)，長刀翼(10)與短刀翼(11)上的切削齒(9)用擋銷(15)將帶有PDC片凹槽(17)的PDC片(13)間隙配合固定在齒柱(12)孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷固定聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，其特征在于主水孔(3)下部連通6個(gè)分水孔(6)，在鉆頭下體(2)的下端面分布有三個(gè)長刀翼(10)與二個(gè)短刀翼(11 )，長刀翼(10 )與短刀翼(11)上的切削齒(9 )是將PDC片(13 )間隙配合置入齒柱(12 )孔內(nèi)，將擋板(16)點(diǎn)焊固定在齒柱(12)端面上。
5.根椐權(quán)利要求I所述的冷固定聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，其特征在于適用于所有鋼體和胎體式金剛石鉆頭及金剛石取芯鉆頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷固定聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭，是用擋圈或擋銷將帶槽的PDC片間隙配合固定在齒柱孔內(nèi)形成切削齒，克服了釬焊對PDC片的熱影響，實(shí)現(xiàn)了使用現(xiàn)場PDC片的簡易維護(hù)更換，在井內(nèi)破碎巖石時(shí)，巖石的反力推動復(fù)合齒柱里的PDC片周向轉(zhuǎn)換工作面，處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，避免了目前PDC片鉆頭固定工作面磨損的弊病，整個(gè)切削過程中保持切削刃鋒利的能力，拓寬了PDC鉆頭適用的地層范圍，同時(shí)避免了鉆頭制作過程中對PDC片的熱損害，提高了產(chǎn)品的抗磨蝕性和熱穩(wěn)定性。其耐磨性是標(biāo)準(zhǔn)切削齒的13.5倍，鉆頭整體壽命可延長3-5倍，滿足了鉆探領(lǐng)域不斷發(fā)展的需要。
文檔編號E21B10/46GK102678056SQ20121017919
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者劉新軍 申請人:劉新軍