專利名稱:一種金剛石巖心鉆頭的制作方法
本實(shí)用新型潑及一種地質(zhì)鉆探用金剛石巖心鉆頭，特別適用于煤系軟硬互層巖石繩索取心鉆探。
已有同心園尖齒鉆頭，用于鉆進(jìn)軟硬互層巖石有一定效果。但由于尖齒的金屬成份與胎體成份相同，且尖齒呈同心圓排列，對(duì)巖石的壓碎作用不明顯，至使尖齒的刃部易磨損，從而減少鉆頭壽命。該型鉆頭缺少付水路結(jié)構(gòu)，不能適應(yīng)軟地層鉆進(jìn)時(shí)的排粉和冷卻胎體的要求。
本實(shí)用新型的任務(wù)是利用犁削和擠壓的綜合作用破碎彈塑性高及硬度相差懸殊的巖石，同時(shí)盡可能增加孔底破巖自由面，改進(jìn)鉆頭結(jié)構(gòu)和性能，以在鉆進(jìn)過程中獲得穩(wěn)定的高效、長壽命及低的材料消耗。
解決上述任務(wù)的方案是鉆頭切削部份采用交錯(cuò)排列的、堅(jiān)硬耐磨的三角形切削單元，其所含金屬成份與胎體不同，它與鉆頭胎體和鋼體一次燒結(jié)成型，鉆頭的冠部形狀為單階梯形，并在切削單元之間設(shè)置有主、付水路，從而增加破巖自由面，提高鉆進(jìn)軟巖時(shí)的排粉和冷卻性能。
圖1為單階梯交錯(cuò)齒主付水路金剛石巖心鉆頭的正剖視圖。
圖2為該鉆頭的俯視圖。
圖3為另一種形式的交錯(cuò)齒金剛石巖心鉆頭。
圖4是圖3的俯視圖。
圖1中三角形切削單元(1)(2)采用特殊金屬材料與胎體金屬成份不同，及不同粒度的金剛石，金屬成份為YZWCCuNiZn＝403030；金剛石粒度比為(80－60目)(46－20目)＝31，而胎體金屬成份為YZWCCuNiZn＝304030，三角形切削單元斷面的頂角為55度，頂端呈半徑為1毫米的圓弧。一組切削單元(1)與另一組切削單元(2)在徑向互相交錯(cuò)，其距離相差二分之一齒底寬，在軸向兩組切削單元有一高差(h)為0.5－1毫米。整個(gè)胎體冠部呈階梯形，兩臺(tái)階高度相差(H)為3－5毫米，臺(tái)階寬度(b)為胎體總寬度的二分之一。主水路(3)與付水路(4)按等距離在胎體上分布，付水路寬度為主水路的五分之一，主水路寬為8－10毫米。
堅(jiān)硬耐磨的三角形切削單元(1)(2)，在鉆進(jìn)軟地層時(shí)，以犁削作用為主，切削單元中不同于胎體成份的合金與其所包鑲的金剛石同時(shí)參與切削巖石；在鉆進(jìn)硬地層時(shí)，三角形切削單元的根部壓碎巖石，形成粗大顆粒的巖粉不斷磨蝕合金，促使金剛石突露，克取巖石，從而保持高效。
胎體呈單階梯形，鉆進(jìn)過程中使整個(gè)孔底呈單階齒狀，超前臺(tái)階掏槽破碎，第二臺(tái)階單邊擴(kuò)槽破碎，即提高效率，又有利于防止孔斜。主付水路結(jié)構(gòu)，可使胎體扇形塊中間部分充分冷卻和迅速排粉，有效地防止胎體中心部分早期拉槽，延長鉆頭壽命。
交錯(cuò)齒排列，使鉆頭回轉(zhuǎn)時(shí)一組切削單元(1)克取孔底巖石呈高低不平的齒狀，另一組切削單元(2)相繼克取凸起的尖齒形巖石，在孔底形成多個(gè)微小凹凸體，即形成多個(gè)自由面，產(chǎn)生粗大巖屑，有利于提高鉆探效率。
圖3是交錯(cuò)齒金剛石巖心鉆頭的另一種型式，與圖1不同之處一組是三角形切削單元(1)，另一組是矩形切削具(2)，其后角為15－20度，前角為負(fù)10度，三角形切削單元刃角為55－75度，矩形切削刃與三角形切削單元軸向高度相差(h)為1毫米，矩形切削刃的寬度為14.75毫米，該型鉆頭不設(shè)置付水路。其兩組切削單元組成復(fù)合式鉆頭，既有三角形切削單元的犁削作用，又有矩形切削單元的刮削作用，適用于彈塑性較高的軟硬互層。
本實(shí)用新型經(jīng)在煤系地層試用，在軟硬互層明顯的地層中鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)效比同心圓尖齒鉆頭和常規(guī)鉆頭提高百分之四十至五十，每克拉金剛石進(jìn)尺數(shù)提高百分之十五。
權(quán)利要求
1.一種金剛石巖心鉆頭，由金剛石切削單元、胎體和鋼體組成，其特征在于金剛石切削單元含有不同粒度的金剛石，其金屬成份與胎體不同，整個(gè)胎體冠部呈單階梯形，且金剛石切削單元與胎體和鋼體一次燒結(jié)而成。
2.按權(quán)利要求
1所述的金剛石巖心鉆頭，其特征在于金剛石切削單元含不同粒度的金剛石，其配比為(80－60目)(46－20目)＝31；所含金屬成份與胎體不同，配比為YZWCCuNiZn＝403030，胎體金屬成份為YZWCCuNiZn＝304030。
3.按權(quán)利要求
1和2所述的金剛石巖心鉆頭，其特征在于金剛石切削單元斷面呈三角形，刃角為55度，切削單元之間設(shè)有主、付水路，付水路寬度為主水路寬度的五分之一，呈等距離分布，主水路寬度為8至10毫米。
4.按權(quán)利要求
3所述的金剛石巖心鉆頭，其特征在于金剛石切削單元互相交錯(cuò)排列，徑向方向呈相對(duì)應(yīng)交錯(cuò)，軸向相鄰切削單元有一高差為0.5－1毫米，整個(gè)胎體冠部呈單階梯形，兩個(gè)階梯面之間高差為3－5毫米，寬度各為胎體總寬度的二分之一。
5.按權(quán)利要求
1和2所述的金剛石巖心鉆頭，其特征在于金剛石切削單元一組呈三角形，刃角為55－75度，一組矩形，矩形切削單元后角為15－20度，前角為負(fù)10度，唇面軸向高差為1毫米。
專利摘要
一種金剛石巖心鉆頭，特別適用于煤系軟硬互層巖石繩索取心鉆探。該鉆頭切削單元交錯(cuò)排列，含有不同粒度的金剛石，其金屬成分與胎體不同，但一次燒結(jié)而成，整個(gè)鉆頭冠部呈單階梯狀，并在三角形切削單元鉆頭中設(shè)有主副水路。在煤系地層中鉆進(jìn)，時(shí)效比同心圓尖齒鉆頭和常規(guī)鉆頭提高百分之四十至五十。每克拉金剛石進(jìn)尺數(shù)提高百分之十五。
文檔編號(hào)E21B10/46GK86202204SQ86202204
公開日1987年3月4日 申請日期1986年4月21日
發(fā)明者趙爾信, 徐省盤, 趙加樹 申請人:地質(zhì)礦產(chǎn)部探礦工程研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan