專(zhuān)利名稱(chēng)：一種地質(zhì)鉆探鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種地質(zhì)鉆探鉆頭，它包括切削單元、切削單元支撐體、鉆頭胎體和鋼體，適用于地質(zhì)礦產(chǎn)取心鉆探和石油取心鉆探。
地質(zhì)礦產(chǎn)鉆探中已廣泛使用天然金剛石表鑲鉆頭和人造金剛石或細(xì)粒天然金剛石孕鑲鉆頭，但由于碎巖方式的差異和限制，表鑲鉆頭適于鉆進(jìn)完整的中硬、中硬－硬巖層，不太適于在軟地層和堅(jiān)硬致密巖層中使用。而孕鑲鉆頭在鉆進(jìn)中硬以上地層時(shí)，也只有在高轉(zhuǎn)速條件下才能獲得較好的鉆進(jìn)效果。在鉆進(jìn)堅(jiān)硬微密巖層時(shí)，盡管使用高鉆壓工藝參數(shù)，往往還會(huì)出現(xiàn)“打滑”不進(jìn)尺現(xiàn)象。為了改變金剛石鉆頭的碎巖方式，近年推出了不同結(jié)構(gòu)形式的復(fù)合片鉆頭，如英國(guó)專(zhuān)利GB2152104A中公開(kāi)的回轉(zhuǎn)鉆頭及切削具，美國(guó)專(zhuān)利US4570725，US4593777中公開(kāi)的鉆頭及切削具，其切削具均為在柱狀硬質(zhì)合金襯體上粘接一薄層含金剛石的切削層，并將其鑲嵌在鉆頭體上。該類(lèi)鉆頭適用于石油鉆井，鉆進(jìn)軟地層或軟－中硬地層，并取得了良好的效果。但由于切削刃是含金剛石的薄層復(fù)合在硬質(zhì)合金襯體上，鉆進(jìn)堅(jiān)硬致密巖層時(shí)，極易崩刃或磨損，而失去碎巖能力，因而在礦產(chǎn)地質(zhì)鉆探中的使用受限制。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種具有復(fù)合片鉆頭碎巖方式，但適于在堅(jiān)硬致密地層中鉆進(jìn)使用，且不易崩刃又耐磨損的地質(zhì)鉆探鉆頭。
本實(shí)用新型的目的可以采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)該鉆頭包含切削單元、切削單元支撐體、鉆頭胎體和鋼體，其特殊之處是切削單元由耐磨合金層、金剛石切削層和底襯層構(gòu)成的圓柱或多邊柱狀的燒結(jié)體，其鑲釬在鉆頭胎體上，鉆頭胎體上帶有與切削單元相對(duì)應(yīng)的切削單元支撐體，鉆頭胎體固接在鉆頭鋼體上。
本實(shí)用新型的目的還可以通過(guò)下述其它措施來(lái)表達(dá)鉆頭切削單元的耐磨層和底襯層由Cu、Ni和Wc、Fe組份構(gòu)成，配比為Cu、NiWc、Fe＝(40－60)(60－40)，耐磨層的厚度為0.15－0.5毫米，底襯層的厚度為0.5－1.5毫米；金剛石切削層的金屬成份是Ni、Ti、Sn和Wc，配比為Ni、Ti、SnWc＝(20－35)(80－65)，其內(nèi)的金剛石是＋80－36目的人造金剛石或人造金剛石聚晶，或天然碎粒金剛石。
切削單元呈負(fù)前角鑲釬在鉆頭胎體上，鑲釬角為10－15°，鑲釬深度是切削單元直徑的1／3－1／2；切削單元支撐體的支撐角是40－60°。
依鉆頭直徑的大小，切削單元單排鑲釬或多排交錯(cuò)鑲釬在鉆頭胎體上。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)鉆頭切削單元的切削刃是由若干金剛石微切削體組成，在鉆進(jìn)軟巖時(shí)，它與粘接金屬呈一刮刀式的切削刃。而在鉆進(jìn)硬巖時(shí)，金剛石微切削體出露切削巖石。因此降低了切削阻力，避免崩刃。故此，在堅(jiān)硬致密巖層，或軟硬互層鉆進(jìn)中使用，可取得良好的鉆進(jìn)效果。
附圖的圖面說(shuō)明如下


圖1是切削單元單排鑲釬地質(zhì)鉆頭的正視圖；圖2是
圖1鉆頭的俯視圖；圖3是切削單元多排交錯(cuò)鑲釬鉆頭的正視圖；圖4是圖3鉆頭的俯視圖；圖5是一種鉆頭切削單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是鉆頭切削單元鑲釬結(jié)構(gòu)示意以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述附
圖1和2是切削單元呈單排鑲釬的適用于礦山地質(zhì)取心鉆探用鉆頭的典型結(jié)構(gòu)圖。鉆頭切削單元1，用中溫釬焊方法在封閉的石墨模具內(nèi)，與鉆頭胎體平面呈10－15°負(fù)前角鑲釬于胎體3上，鉆頭胎體3上設(shè)計(jì)有與鉆頭切削單元1相適應(yīng)的切削單元支撐體2，支撐體2呈半圓錐狀，底面與切削單元相吻合，錐面與鉆頭胎體平面構(gòu)成40－60°的支撐角，增加了鉆頭切削單元抗阻能力，同時(shí)增加鉆頭切削單元的鑲釬表面，鑲釬更為牢固。鉆頭胎體3，可采用燒結(jié)法或浸漬法牢固地固接在鉆頭鋼體6上。為了加強(qiáng)環(huán)狀鉆頭的內(nèi)外保徑，在環(huán)狀的切削面的內(nèi)外緣可以設(shè)計(jì)有外緣切削刃4，內(nèi)緣切削刃5。根據(jù)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，也可將鉆頭切削單元直接鑲釬在鉆頭鋼體上。
附圖3和4是切削單元呈多排交錯(cuò)鑲釬的鉆頭結(jié)構(gòu)圖，適用于石油取心鉆探。與附
圖1和2的不同之處是，切削單元1在弧形鉆頭唇面上呈多排交錯(cuò)地鑲釬在鉆頭胎體3上，保證切削面都在切削單元的有效切削范圍內(nèi)。
附圖5是圓柱狀鉆頭切削單元結(jié)構(gòu)示意圖。其直徑可以根據(jù)需要選擇，通常為6－18毫米，耐磨層12和底襯層13位于金剛石切削層11的兩端，耐磨層12對(duì)金剛石切削層11起保護(hù)作用，其厚度為0.15－0.5毫米。底襯層13既可保護(hù)金剛石切削層，又與鉆頭胎體和釬料有良好的潤(rùn)濕性，確保其可焊性，其厚度為0.5－1.5毫米。耐磨層和底襯層由Cu、Ni和Wc、Fe組份構(gòu)成，配比為Cu、NiWc、Fe＝(40－60)(60－40)。金剛石切削層11的厚度為3－5.5毫米，其粘接金屬成份是Ni、Ti、Sn和Wc，配比為Ni、Ti、SnWc＝(20－35)(80－65)，其內(nèi)的金剛石是＋80－36目的人造金剛石或人造金剛石聚晶，或天然碎粒金剛石，金剛石濃度可根據(jù)需要配放。
附圖6具體的表示了切削單元的鑲嵌結(jié)構(gòu)，切削單元1沿鉆頭旋轉(zhuǎn)方向呈負(fù)前角鑲嵌在鉆頭胎體3上，鑲嵌角為10－15°。切削單元1的底襯層與切削單元支撐體2相吻，并牢固的粘接成一體，支撐體2的支撐角為40－60°，切削單元的鑲嵌深度是切削單元直徑的1／3－1／2。
權(quán)利要求1.一種地質(zhì)鉆探鉆頭，包含切削單元、切削單元支撐體、鉆頭胎體和鋼體，其特征在于切削單元是由耐磨合金層、金剛石切削層和底襯層構(gòu)成的圓柱狀、或多邊柱狀的燒結(jié)體，鑲釬在鉆頭胎體上，鉆頭胎體固結(jié)在鉆頭鋼體上，其上帶有鉆頭切削單元支撐體。
2.按權(quán)利要求1所述的地質(zhì)鉆探鉆頭，其特征在于切削單元的耐磨層和底襯層，由Cu、Ni和Wc、Fe組份構(gòu)成，配比為Cu、NiWc、Fe＝(40－60)(60－40)，耐磨層厚度為0.1－0.5毫米，底襯層厚度為0.5－1.5毫米；
3.按權(quán)利要求1所述的地質(zhì)鉆探鉆頭，其特征在于切削單元的金剛石切削層的金屬成份是Ni、Ti、Sn和Wc，其配比為Ni、Ti、SnWc＝(20－35)(80－65)；
4.按權(quán)利要求1所述的地質(zhì)鉆探鉆頭，其特征在于切削單元的金剛石切削層內(nèi)的金剛石是＋80－36目的人造金剛石；
5.按權(quán)利要求1所述的地質(zhì)鉆探鉆頭，其特征在于切削單元的金剛石切削層內(nèi)的金剛石是人造金剛石聚晶、或天然碎粒金剛石；
6.按權(quán)利要求1所述的地質(zhì)鉆探鉆頭，其特征在于切削單元鑲釬負(fù)前角是10－15°，鑲釬深度是切削單元直徑的1／3－1／2；
7.按權(quán)利要求1所述的地質(zhì)鉆探鉆頭，其特征在于切削單元支撐體的支撐角是40－60°；
8.按權(quán)利要求1所述的地質(zhì)鉆探鉆頭，其特征在于切削單元單排鑲釬在鉆頭平底胎體唇面上；
9.按權(quán)利要求1所述的地質(zhì)鉆探鉆頭，其特征在于切削單元多排、交錯(cuò)鑲釬在鉆頭弧形胎體唇面上。
專(zhuān)利摘要一種地質(zhì)鉆探鉆頭，適用地質(zhì)礦產(chǎn)取心鉆探和石油鉆井取心鉆探。該鉆頭包含切削單元、切削單元支撐體、鉆頭胎體和鋼體，其特殊之處是切削單元由耐磨合金層、金剛石切削層和底襯層構(gòu)成的圓柱狀或多邊柱狀的燒結(jié)體，鑲嵌在鉆頭胎體上，胎體固接在鉆頭鋼體上，胎體上帶有與切削單元相吻的支撐體，它改變了鉆進(jìn)硬巖的破巖方式，降低了切削阻力，避免崩刃。
文檔編號(hào)E21B10/02GK2066887SQ9020895
公開(kāi)日1990年12月5日 申請(qǐng)日期1990年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月23日
發(fā)明者羅偉棠, 方秀清, 楊世偉, 賈美玲, 童運(yùn)桐 申請(qǐng)人:地質(zhì)礦產(chǎn)部探礦工程研究所