弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，屬于鉆探用鉆頭【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭,包括接頭以及連于接頭上的鉆頭體，所述鉆頭體上的冠部區(qū)域內(nèi)橫向布置有弧形孕鑲金剛石齒，使所述弧形孕鑲金剛石齒覆蓋鉆頭體的冠部輪廓線，所述鉆頭體上的心部區(qū)域內(nèi)布置有PDC復(fù)合片。本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，采用圓弧形式的孕鑲金剛石齒，使鉆頭與其旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)形成的圓形井底吻合，增加了孕鑲齒與井底巖石的接觸面積，從而提高鉆井的機(jī)械鉆速；孕鑲金剛石齒布置于鉆頭本體的表面，使鉆頭本體部分不會(huì)參與井底巖石的接觸，因此鉆頭本體不被巖石磨損，提高破巖效率，延長鉆頭使用壽命。
【專利說明】弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油天然氣、礦山工程、建筑基礎(chǔ)工程施工、地質(zhì)、水文等領(lǐng)域使用的鉆探用鉆頭，具體的講是涉及具有弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆頭是鉆井工程中用以破碎巖石、形成井筒的破巖工具。孕鑲金剛石鉆頭現(xiàn)在普遍應(yīng)用于鉆探生產(chǎn)中，具有抗壓能力大、抗磨能力強(qiáng)、抗沖擊能力較好的特點(diǎn)，適合鉆探對PDC鉆頭和牙輪鉆頭而言難以鉆探的，具有高硬度、高研磨性地層的致密礫巖。
[0003]孕鑲金剛石鉆頭就是把較細(xì)的金剛石均勻的分布到鉆頭胎體中，這種鉆頭配有不同硬度的胎體，可以鉆進(jìn)各種硬度的巖石，特別是鉆進(jìn)中等硬度以上的巖石，鉆進(jìn)效率高、成本低、巖芯采取率高、鉆孔彎曲度小，能鉆進(jìn)任何傾角的鉆孔。由于孕鑲金剛石鉆頭的金剛石顆粒較細(xì)，對于巖層的體積破碎效果很小，實(shí)際碎巖機(jī)理類似于砂輪磨削工件，即以唇面上多而小的硬質(zhì)點(diǎn)(金剛石)對加工件(孔底巖石)進(jìn)行刻劃、磨削，并隨著原有硬質(zhì)點(diǎn)的逐漸磨損和消失，胎體也在不斷磨耗，新的硬質(zhì)點(diǎn)又裸露出來繼續(xù)工作。實(shí)際上，孕鑲金剛石鉆頭在高速磨削工作中，自身也被消耗，由于它的“自磨出刃作用”而常處于銳利狀態(tài)。
[0004]由于孕鑲金剛石齒中的金剛石顆粒有著極高的耐磨性，因此孕鑲金剛石鉆頭具有長壽命的優(yōu)點(diǎn)，可以使鉆頭獲得較高的進(jìn)尺。但是一般情況下，孕鑲金剛石鉆頭的機(jī)械鉆速比牙輪鉆頭和PDC鉆頭都低，需要配合井下動(dòng)力工具(高速螺桿鉆具或渦輪鉆具使用)，從而讓使用孕鑲金剛石鉆頭的成本過高。如果不使用高速螺桿或渦輪鉆具，孕鑲金剛石鉆頭的機(jī)械鉆速會(huì)更慢，破巖效率更低，綜合經(jīng)濟(jì)效益甚至低于牙輪鉆頭和PDC鉆頭。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，采用圓弧形式的孕鑲金剛石齒，使鉆頭與其旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)形成的圓形井底吻合，增加了孕鑲齒與井底巖石的接觸面積，從而提高鉆井的機(jī)械鉆速；同時(shí)孕鑲金剛石齒布置于鉆頭本體的表面，使鉆頭本體部分不會(huì)參與與井底巖石的接觸，因此鉆頭本體不被巖石磨損，提高破巖效率，延長鉆頭使用壽命。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，包括接頭以及連于接頭上的鉆頭體，所述鉆頭體上的冠部區(qū)域內(nèi)橫向布置有弧形孕鑲金剛石齒，使所述弧形孕鑲金剛石齒覆蓋鉆頭體的冠部輪廓線，所述鉆頭體上的心部區(qū)域內(nèi)布置有PDC復(fù)合片。
[0008]目前，普通孕鑲金剛石鉆頭沒有能離開高速螺桿或渦輪鉆具單獨(dú)使用的原因是:鉆頭上的孕鑲齒采用直圓柱形式，孕鑲齒與井底的接觸面積比較小，從而使其破巖效率較低。本實(shí)用新型正是基于現(xiàn)有技術(shù)中普通孕鑲金剛石鉆頭存在的不足，轉(zhuǎn)變思路將孕鑲齒采用圓柱形結(jié)構(gòu)的弧形孕鑲金剛石齒，并且該弧形孕鑲金剛石齒全部橫向布置于鉆頭體的冠部輪廓部分上，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)其形成的圓形井底時(shí)，弧形孕鑲金剛石齒能與圓形井底吻合，增加了孕鑲齒與井底巖石的接觸面積，從而提高鉆井的機(jī)械鉆速，弧形孕鑲金剛石齒與鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)形成的圓形井底一致，增加了鉆頭的穩(wěn)定性，且孕鑲齒全部橫向布置在鉆頭上，因此孕鑲齒不易被礫巖沖擊折斷，提高了鉆頭的使用壽命；且整個(gè)鉆頭體的冠部區(qū)域全部為弧形孕鑲金剛石齒，使鉆頭本體部分不會(huì)參與與井底巖石的接觸，使鉆頭本體不被巖石磨損，延長鉆頭使用壽命；其中弧形孕鑲金剛石齒采用釬焊工藝固結(jié)在鉆頭體上，避免了燒結(jié)固齒過程對孕鑲齒性能的影響，可以延長鉆頭的使用壽命。鉆頭心部采用PDC復(fù)合片切削巖石，鉆頭心部只有PDC復(fù)合片的齒尖部分接觸巖石，因此可以提高鉆頭與巖石的接觸應(yīng)力，達(dá)到提聞破巖效率的目的。
[0009]本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，所述弧形孕鑲金剛石齒為圓弧形的柱狀結(jié)構(gòu)，若干的弧形孕鑲金剛石齒依次橫向排列并釬焊于鉆頭體的冠部輪廓線上，所述弧形孕鑲金剛石齒的中心線為圓弧形，該圓弧形的中心與鉆頭體的旋轉(zhuǎn)軸線重合。
[0010]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，其中的弧形孕鑲金剛石齒為圓弧形的柱狀結(jié)構(gòu)，并且若干的弧形孕鑲金剛石齒依次橫向排列并釬焊于鉆頭體的冠部輪廓線上，使得整個(gè)鉆頭體的冠部輪廓部分上均為弧形孕鑲金剛石齒，使鉆頭在鉆進(jìn)過程中，鉆頭本體部分不會(huì)參與與井底巖石的接觸，使鉆頭本體不被巖石磨損，延長鉆頭使用壽命；另外弧形孕鑲金剛石齒的中心線為圓弧形，該圓弧形的中心與鉆頭體的旋轉(zhuǎn)軸線重合，使弧形孕鑲金剛石齒均勻地分布于鉆頭體的冠部區(qū)域上，且以鉆頭體的旋轉(zhuǎn)軸線為中心均勻排列，當(dāng)鉆頭在鉆進(jìn)過程中，使弧形孕鑲金剛石齒能夠充分地與圓形井底吻合，不會(huì)出現(xiàn)偏心等現(xiàn)象，從而增加了孕鑲齒與井底巖石的接觸面積，從而提高鉆井的機(jī)械鉆速，孕鑲齒不易被礫巖沖擊折斷，提高了鉆頭的使用壽命。
[0011]本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，所述弧形孕鑲金剛石齒兩端的端面形狀分別為圓形、橢圓形、和/或直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀。
[0012]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，該弧形孕鑲金剛石齒為了增大表面接觸面積，采用柱狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)該弧形孕鑲金剛石齒可以采用多種結(jié)構(gòu)，其中弧形孕鑲金剛石齒的截面和端面可以為圓形、橢圓形、或直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀，其中弧形孕鑲金剛石齒的兩端可以相同也可以不同，當(dāng)其兩端的截面形狀不同時(shí)，可以是一端面為圓形，另一端面為橢圓形；或者一端面為橢圓形，另一端面為直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀；或者一端面為圓形，另一端面為直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀。
[0013]本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，所述弧形孕鑲金剛石齒兩端的端面形狀相同或者不同。
[0014]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)鉆頭的不同，選擇不同結(jié)構(gòu)的孕鑲齒，其中可選擇柱狀體兩端的端面形狀和面積不同，可以是柱狀體一端面為圓形，另一端面為橢圓形；或者一端面為橢圓形，另一端面為直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀；或者一端面為圓形，另一端面為直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀；當(dāng)然也可以是柱狀體的一端大一端小的結(jié)構(gòu)；另夕卜，為了使鉆頭在使用過程中，表面受力均衡，可將弧形孕鑲金剛石齒兩端的端面形狀制成相同，從而便于生產(chǎn)制造。
[0015]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0016]1、本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，采用圓弧形式的孕鑲金剛石齒，使鉆頭與其旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)形成的圓形井底吻合，增加了孕鑲齒與井底巖石的接觸面積，從而提高鉆井的機(jī)械鉆速；
[0017]2、本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，孕鑲金剛石齒布置于鉆頭本體的表面，使鉆頭本體部分不會(huì)參與與井底巖石的接觸，因此鉆頭本體不被巖石磨損，提高破巖效率，延長鉆頭使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0019]圖1是本實(shí)用新型中鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型中鉆頭的主視圖。
[0021]圖3是圖2的俯視圖。
[0022]圖中標(biāo)記:1-鉆頭體、2-弧形孕鑲金剛石齒、3-PDC復(fù)合片、4-接頭、5-噴嘴?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0024]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0025]如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，包括接頭4以及連于接頭4上的鉆頭體1，所述鉆頭體I上的冠部區(qū)域內(nèi)橫向布置有弧形孕鑲金剛石齒2，使所述弧形孕鑲金剛石齒2覆蓋鉆頭體I的冠部輪廓線，其中弧形孕鑲金剛石齒2為圓弧形的柱狀結(jié)構(gòu)，若干的弧形孕鑲金剛石齒2依次橫向排列并釬焊于鉆頭體I的冠部輪廓線上，所述弧形孕鑲金剛石齒2的中心線為圓弧形，該圓弧形的中心與鉆頭體I的旋轉(zhuǎn)軸線重合；所述鉆頭體I上的外錐部分上布置有若干的孔，所述鉆頭體I上設(shè)有開設(shè)有若干的溝槽；所述鉆頭體I上的心部區(qū)域內(nèi)布置有PDC復(fù)合片3，所述鉆頭體I上的心部區(qū)域內(nèi)設(shè)有與接頭4連通的噴嘴5。
[0026]目前，普通孕鑲金剛石鉆頭沒有能離開高速螺桿或渦輪鉆具單獨(dú)使用的原因是:鉆頭上的孕鑲齒采用直圓柱形式，孕鑲齒與井底的接觸面積比較小，從而使其破巖效率較低。本實(shí)用新型正是基于現(xiàn)有技術(shù)中普通孕鑲金剛石鉆頭存在的不足，轉(zhuǎn)變思路將孕鑲齒采用圓柱形結(jié)構(gòu)的圓弧形孕鑲金剛石齒，并且該弧形孕鑲金剛石齒全部橫向布置于鉆頭體的冠部輪廓部分上，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)其形成的圓形井底時(shí)，弧形孕鑲金剛石齒能與圓形井底吻合，增加了孕鑲齒與井底巖石的接觸面積，從而提高鉆井的機(jī)械鉆速，弧形孕鑲金剛石齒與鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)形成的圓形井底一致，增加了鉆頭的穩(wěn)定性，且孕鑲齒全部橫向布置在鉆頭上，因此孕鑲齒不易被礫巖沖擊折斷，提高了鉆頭的使用壽命；且整個(gè)鉆頭體的冠部區(qū)域全部為弧形孕鑲金剛石齒，使鉆頭本體部分不會(huì)參與與井底巖石的接觸，使鉆頭本體不被巖石磨損，延長鉆頭使用壽命；其中弧形孕鑲金剛石齒采用釬焊工藝固結(jié)在鉆頭體上，避免了燒結(jié)固齒過程對孕鑲齒性能的影響，可以延長鉆頭的使用壽命。鉆頭心部采用PDC復(fù)合片切削巖石，鉆頭心部只有PDC復(fù)合片的齒尖部分接觸巖石，因此可以提高鉆頭與巖石的接觸應(yīng)力，達(dá)到提聞破巖效率的目的。[0027]為了增大弧形孕鑲金剛石齒表面接觸面積，因此該弧形孕鑲金剛石齒采用柱狀結(jié)構(gòu)，該弧形孕鑲金剛石齒可以采用多種結(jié)構(gòu)，其中弧形孕鑲金剛石齒2兩端的端面形狀可以為多種結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)使用的需要，可選擇為圓形、橢圓形、和/或直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀，其中弧形孕鑲金剛石齒的兩端可以相同也可以不同，當(dāng)其兩端的截面形狀不同時(shí)，可以是一端面為圓形，另一端面為橢圓形；或者一端面為橢圓形，另一端面為直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀；或者一端面為圓形，另一端面為直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀。
[0028]本實(shí)用新型的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，采用圓弧形式的孕鑲金剛石齒，使鉆頭與其旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)形成的圓形井底吻合，增加了孕鑲齒與井底巖石的接觸面積，從而提高鉆井的機(jī)械鉆速；孕鑲金剛石齒布置于鉆頭本體的表面，使鉆頭本體部分不會(huì)參與與井底巖石的接觸，因此鉆頭本體不被巖石磨損，提高破巖效率，延長鉆頭使用壽命。
[0029]本實(shí)用新型并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本實(shí)用新型擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組
入
口 ο
【權(quán)利要求】
1.弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，其特征在于:它包括接頭(4)以及連于接頭(4)上的鉆頭體(1)，所述鉆頭體(I)上的冠部區(qū)域內(nèi)橫向布置有弧形孕鑲金剛石齒(2)，使所述弧形孕鑲金剛石齒(2)覆蓋鉆頭體(I)的冠部輪廓線，所述鉆頭體(I)上的心部區(qū)域內(nèi)布置有PDC復(fù)合片(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，其特征在于:所述弧形孕鑲金剛石齒(2)為圓弧形的柱狀結(jié)構(gòu)，若干的弧形孕鑲金剛石齒(2)依次橫向排列并釬焊于鉆頭體(O的冠部輪廓線上，所述弧形孕鑲金剛石齒(2)的中心線為圓弧形，該圓弧形的中心與鉆頭體(I)的旋轉(zhuǎn)軸線重合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，其特征在于:所述弧形孕鑲金剛石齒(2)兩端的端面形狀分別為圓形、橢圓形、和/或直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀。
4.如權(quán)利要求3所述的弧形齒的孕鑲金剛石鉆頭，其特征在于:所述弧形孕鑲金剛石齒(2 )兩端的端面形狀相同或者不同。
【文檔編號(hào)】E21B10/43GK203729884SQ201420044683
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】陳元, 楊國輝, 方進(jìn)珠 申請人:四川萬吉金剛石鉆頭有限公司