專(zhuān)利名稱(chēng)：鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油鉆井鉆進(jìn)試驗(yàn)使用的金剛石鉆頭技術(shù)領(lǐng)域，是一種鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭。
背景技術(shù)：
金剛石鉆頭以其高硬度、高彈性模量、導(dǎo)熱性好、水不浸潤(rùn)性等優(yōu)點(diǎn)，在工程中得到廣泛的采用，但是金剛石鉆頭在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，切削部分往往會(huì)發(fā)生碳化損傷降低工作效率，進(jìn)而影響到鉆進(jìn)的效率。為了在工程勘探中優(yōu)化鉆頭的工作環(huán)境、提高鉆頭的工作壽命、指導(dǎo)鉆頭的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、改進(jìn)鉆頭電鍍工藝中電鍍液的配方，需要對(duì)鉆進(jìn)試驗(yàn)中的溫度參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。目前一般采用的方法是在鉆頭制作完成后再進(jìn)行傳感器的安裝，由于不能破壞鉆頭切削部分的完整性、不能直接接觸測(cè)溫點(diǎn)外部進(jìn)行溫度測(cè)量，只能在距測(cè)溫點(diǎn)位一定距離的位置上開(kāi)安裝槽并安裝傳感器進(jìn)行連續(xù)性測(cè)溫，通過(guò)在鉆頭剛體的某一個(gè)螺旋線(xiàn)上布置多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)溫，然后根據(jù)剛體溫度分布傳導(dǎo)的連續(xù)性，推算出測(cè)溫部位的實(shí)際溫度，由于鉆頭切削部位材料和剛體材料的不同，推算的工作量很大，得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性也較低；另外，由于多個(gè)傳感器不具有獨(dú)立性，而測(cè)溫對(duì)傳感器的密封有很高的要求， 如果工作環(huán)境中的液體進(jìn)入傳感器感溫端的間隙，會(huì)使測(cè)溫不準(zhǔn)確或出現(xiàn)滯后，由于每個(gè)傳感器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，需要經(jīng)常對(duì)各傳感器進(jìn)行密封性檢查，否則會(huì)因溫度數(shù)據(jù)失真而失去對(duì)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用。因此，現(xiàn)有鉆進(jìn)試驗(yàn)中使用的測(cè)溫式金剛石鉆頭在實(shí)際使用過(guò)程中存在以下不足傳感器安裝復(fù)雜、維護(hù)困難、測(cè)量數(shù)據(jù)處理工作量大、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、易發(fā)生失真。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有鉆進(jìn)試驗(yàn)中使用的測(cè)溫式金剛石鉆頭存在的傳感器安裝復(fù)雜、維護(hù)困難、測(cè)量數(shù)據(jù)處理工作量大、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、易發(fā)生失真的問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，包括鉆頭體、鉆齒胎體、金剛石刃體、熱傳感器和信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)；鉆頭體的上部分布有開(kāi)口朝向上方的鉆齒槽，相鄰的兩個(gè)鉆齒槽之間的鉆頭體形成鉆頭齒，各鉆頭齒的上端分別固定有鉆齒胎體，各鉆齒胎體的外側(cè)面上分別固定有金剛石刃體，不少于一個(gè)的鉆頭齒上端面上有傳感安裝槽，對(duì)應(yīng)鉆頭齒的體內(nèi)有信號(hào)線(xiàn)孔，信號(hào)線(xiàn)孔的上端口與傳感安裝槽內(nèi)腔相連通，信號(hào)線(xiàn)孔的下端口位于鉆頭齒的內(nèi)側(cè)面上，傳感安裝槽內(nèi)部固定安裝有熱傳感器，熱傳感器的上部位于對(duì)應(yīng)的鉆齒胎體內(nèi)部，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的上端與熱傳感器的接線(xiàn)端子電連接在一起，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的上部位于信號(hào)線(xiàn)孔內(nèi)，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的下部固定在鉆頭體的內(nèi)壁上。下面是對(duì)上述實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)上述鉆頭體的內(nèi)壁上可有軸向線(xiàn)槽，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的下部固定在軸向線(xiàn)槽內(nèi)。上述信號(hào)線(xiàn)孔內(nèi)可有使傳感安裝槽保持密閉的密封圈或密封膠。[0008]上述熱傳感器可為熱電偶式傳感器，熱電偶式傳感器的內(nèi)部有熱電偶絲，熱電偶絲的下端與熱傳感器的接線(xiàn)端子電連接在一起。上述傳感安裝槽的寬度可與熱傳感器的直徑相配合。上述信號(hào)線(xiàn)孔的直徑可小于四毫米。上述傳感安裝槽的深度可為二毫米至四毫米本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，其通過(guò)在鉆齒胎體中埋置熱傳感器，對(duì)切削部位直接測(cè)溫得到溫度數(shù)據(jù)，保證了傳感器感溫端的密封可靠，排除了外界環(huán)境液體干擾，克服了現(xiàn)有測(cè)溫式金剛石鉆頭需開(kāi)較大安裝槽，造成應(yīng)力集中影響鉆頭強(qiáng)度與測(cè)試結(jié)果以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要復(fù)雜推算的缺點(diǎn)，具有安裝簡(jiǎn)單、易于操作、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、測(cè)溫簡(jiǎn)便高效的特點(diǎn)。

附圖1為本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為附圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3為附圖1中A處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的編碼分別為1為鉆頭體，2為鉆齒胎體，3為金剛石刃體，4為熱傳感器，5 為信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)，6為鉆齒槽，7為鉆頭齒，8為傳感安裝槽，9為信號(hào)線(xiàn)孔，10為軸向線(xiàn)槽，11為熱電偶絲。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案與實(shí)際情況來(lái)確定具體的實(shí)施方式。在本實(shí)用新型中，為了便于描述，各部件的相對(duì)位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖的布圖方式來(lái)進(jìn)行描述的，如上、下、左右等的位置關(guān)系是依據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖的布圖方向來(lái)確定的。下面結(jié)合最佳實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述如附圖1、2、3所示，該鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭包括鉆頭體1、鉆齒胎體2、金剛石刃體3、熱傳感器4和信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)5 ；鉆頭體1的上部分布有開(kāi)口朝向上方的鉆齒槽6，相鄰的兩個(gè)鉆齒槽6之間的鉆頭體1形成鉆頭齒7，各鉆頭齒7的上端分別固定有鉆齒胎體2， 各鉆齒胎體2的外側(cè)面上分別固定有金剛石刃體3，不少于一個(gè)的鉆頭齒7上端面上有傳感安裝槽8，對(duì)應(yīng)鉆頭齒7的體內(nèi)有信號(hào)線(xiàn)孔9，信號(hào)線(xiàn)孔9的上端口與傳感安裝槽8內(nèi)腔相連通，信號(hào)線(xiàn)孔9的下端口位于鉆頭齒7的內(nèi)側(cè)面上，傳感安裝槽8內(nèi)部固定安裝有熱傳感器4，熱傳感器4的上部位于對(duì)應(yīng)的鉆齒胎體2內(nèi)部，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)5的上端與熱傳感器4的接線(xiàn)端子電連接在一起，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)5的上部位于信號(hào)線(xiàn)孔9內(nèi)，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)5的下部固定在鉆頭體1的內(nèi)壁上。通過(guò)在鉆齒胎體2中埋置熱傳感器4，對(duì)切削部位直接測(cè)溫得到溫度數(shù)據(jù)，保證了傳感器感溫端的密封可靠，排除了外界環(huán)境液體干擾，安裝操作簡(jiǎn)單、密封性可靠、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有測(cè)溫式金剛石鉆頭的間接測(cè)溫所使用的傳感器多、安裝工作量大、密封性無(wú)法保證的問(wèn)題。可根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)上述鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭作進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)[0022]如附圖1、2、3所示，鉆頭體1的內(nèi)壁上有軸向線(xiàn)槽10，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)5的下部固定在軸向線(xiàn)槽10內(nèi)。通過(guò)軸向線(xiàn)槽10能夠較好地固定信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)5的下部。如附圖3所示，信號(hào)線(xiàn)孔9內(nèi)有使傳感安裝槽8保持密閉的密封圈或密封膠。密封圈或密封膠能夠避免外界環(huán)境液體干擾熱傳感器4。如附圖3所示，熱傳感器4為熱電偶式傳感器，熱電偶式傳感器的內(nèi)部有熱電偶絲 11，熱電偶絲11的下端與熱傳感器4的接線(xiàn)端子電連接在一起。如附圖3所示，傳感安裝槽8的寬度與熱傳感器4的直徑相配合。如附圖3所示，信號(hào)線(xiàn)孔9的直徑小于四毫米。這樣便于密封。如附圖3所示，傳感安裝槽8的深度為二毫米至四毫米。以上技術(shù)特征構(gòu)成了本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來(lái)滿(mǎn)足不同情況的需求。本實(shí)用新型最佳實(shí)施例的制造過(guò)程是首先，選擇熱電偶式傳感器的類(lèi)型，通過(guò)試驗(yàn)所用設(shè)計(jì)鉆頭的尺寸和試驗(yàn)要用的溫度參數(shù)，選擇熱傳感器4的長(zhǎng)度，使熱傳感器4的長(zhǎng)度小于測(cè)溫部位厚度8毫米至10毫米，以保證熱傳感器4能夠完全的被電鍍的鉆齒胎體 2完全封閉，同時(shí)預(yù)測(cè)鉆頭在鉆進(jìn)試驗(yàn)可能要達(dá)到的溫度范圍，然后選擇合適的熱傳感器4 類(lèi)型，以夠滿(mǎn)足測(cè)溫要求，防止溫度超限，導(dǎo)致系統(tǒng)測(cè)試能力失效；其次，將熱傳感器4預(yù)安裝在鉆頭齒7的傳感安裝槽8內(nèi)，根據(jù)所選擇的熱傳感器4的類(lèi)型和尺寸，結(jié)合鉆頭的測(cè)溫部位、尺寸，在鉆頭齒7上需要測(cè)溫的部位開(kāi)出二毫米至四毫米深的傳感安裝槽8，傳感安裝槽8的長(zhǎng)寬尺寸根據(jù)熱傳感器4的具體尺寸確定，并根據(jù)外圍的轉(zhuǎn)換裝置安裝位置留出信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)5的引出位置，打出信號(hào)線(xiàn)孔9 ；接著，對(duì)鉆頭體1進(jìn)行電鍍前的處理，即依次對(duì)鉆頭體1進(jìn)行尺寸檢查、機(jī)械處理、汽油洗、除油(堿處理)、酸洗、絕緣處理、除銹、除油、冷熱水洗、陽(yáng)極腐蝕、冷熱水洗等工序處理；最后，安裝熱傳感器4，將熱傳感器4通過(guò)金屬陶瓷粘合膠固定安裝在傳感安裝槽8內(nèi)，依次對(duì)鉆頭齒7和熱傳感器4進(jìn)行帶電入槽、沖擊電流鍍、空鍍、上砂、加厚鍍層、出槽清洗、出氫、檢驗(yàn)等工序處理，使鉆頭齒7和熱傳感器4的上部形成鉆齒胎體2，并在鉆齒胎體2的外部附著固定金剛石顆粒，形成金剛石刃體3即完成本實(shí)用新型的制造。
權(quán)利要求1.一種鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于包括鉆頭體、鉆齒胎體、金剛石刃體、 熱傳感器和信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)；鉆頭體的上部分布有開(kāi)口朝向上方的鉆齒槽，相鄰的兩個(gè)鉆齒槽之間的鉆頭體形成鉆頭齒，各鉆頭齒的上端分別固定有鉆齒胎體，各鉆齒胎體的外側(cè)面上分別固定有金剛石刃體，不少于一個(gè)的鉆頭齒上端面上有傳感安裝槽，對(duì)應(yīng)鉆頭齒的體內(nèi)有信號(hào)線(xiàn)孔，信號(hào)線(xiàn)孔的上端口與傳感安裝槽內(nèi)腔相連通，信號(hào)線(xiàn)孔的下端口位于鉆頭齒的內(nèi)側(cè)面上，傳感安裝槽內(nèi)部固定安裝有熱傳感器，熱傳感器的上部位于對(duì)應(yīng)的鉆齒胎體內(nèi)部，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的上端與熱傳感器的接線(xiàn)端子電連接在一起，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的上部位于信號(hào)線(xiàn)孔內(nèi)，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的下部固定在鉆頭體的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于鉆頭體的內(nèi)壁上有軸向線(xiàn)槽，信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的下部固定在軸向線(xiàn)槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于信號(hào)線(xiàn)孔內(nèi)有使傳感安裝槽保持密閉的密封圈或密封膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于熱傳感器為熱電偶式傳感器，熱電偶式傳感器的內(nèi)部有熱電偶絲，熱電偶絲的下端與熱傳感器的接線(xiàn)端子電連接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于熱傳感器為熱電偶式傳感器，熱電偶式傳感器的內(nèi)部有熱電偶絲，熱電偶絲的下端與熱傳感器的接線(xiàn)端子電連接在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于傳感安裝槽的寬度與熱傳感器的直徑相配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于傳感安裝槽的寬度與熱傳感器的直徑相配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于傳感安裝槽的寬度與熱傳感器的直徑相配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于信號(hào)線(xiàn)孔的直徑小于四毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其特征在于傳感安裝槽的深度為二毫米至四毫米。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及石油鉆井鉆進(jìn)試驗(yàn)使用的金剛石鉆頭技術(shù)領(lǐng)域，是一種鉆進(jìn)試驗(yàn)測(cè)溫式金剛石鉆頭，其包括鉆頭體、鉆齒胎體、金剛石刃體、熱傳感器和信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)；鉆頭齒上端面上有傳感安裝槽，對(duì)應(yīng)鉆頭齒的體內(nèi)有信號(hào)線(xiàn)孔，信號(hào)線(xiàn)孔的上端口與傳感安裝槽內(nèi)腔相連通，信號(hào)線(xiàn)孔的下端口位于鉆頭齒的內(nèi)側(cè)面上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理而緊湊，其通過(guò)在鉆齒胎體中埋置熱傳感器，對(duì)切削部位直接測(cè)溫得到溫度數(shù)據(jù)，保證了傳感器感溫端的密封可靠，排除了外界環(huán)境液體干擾，克服了現(xiàn)有測(cè)溫式金剛石鉆頭需開(kāi)較大安裝槽，造成應(yīng)力集中影響鉆頭強(qiáng)度與測(cè)試結(jié)果以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要復(fù)雜推算的缺點(diǎn)，具有安裝簡(jiǎn)單、易于操作、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、測(cè)溫簡(jiǎn)便高效的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K7/02GK202017453SQ20112006120
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者劉兵冰, 張勇, 張武濤, 李慶, 李浪, 杜洪凌, 王新東, 謝正森, 陳剛 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司