本發(fā)明屬于地質(zhì)鉆探設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于一種在深井或硬地層中使用的石油、地質(zhì)用回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭，特別涉及一種高抗沖蝕性的PDC鉆頭胎體粉料組成配方及其制備工藝。
背景技術(shù)：
目前，在石油地質(zhì)等領(lǐng)域廣泛使用PDC齒作為切削齒的回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭，簡稱PDC鉆頭。與其他類別鉆頭，如牙輪鉆頭、刮刀鉆頭和天然金剛石鉆頭等相比較，PDC鉆頭具有機械鉆速高，鉆頭進尺壽命長等優(yōu)點。PDC胎體鉆頭在井底工作時，泥漿從鉆頭噴嘴高速射出，在井底形成高壓漫流區(qū)，高壓漫流區(qū)的泥漿會不斷地對接觸到的鉆頭刀翼形成水力沖蝕，長時間的水力沖蝕會對鉆頭胎體形成沖蝕破壞，嚴(yán)重影響PDC鉆頭的使用壽命。鉆頭更換必須進行起下鉆更換鉆頭，而對深井進行一次起下鉆花費時間很長，頻繁起下鉆大幅增加了鉆井周期，鉆井效率極低。PDC鉆頭胎體抗沖蝕性能差是鉆頭使用壽命低的一個瓶頸所在，對鉆井周期和鉆井效率影響極大，這是目前PDC鉆頭普遍存在又沒有解決的難題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種PDC鉆頭胎體粉料組成配方及制備工藝。本發(fā)明要解決的問題是提供一種生產(chǎn)效率高、抗沖蝕性能好的PDC鉆頭胎體粉料組成配方及其制備工藝。改進PDC鉆頭性能，延長PDC鉆頭使用時間，提高鉆進效率。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種高抗沖蝕PDC鉆頭胎體粉料組成配方，其各組分配方由下列重量份數(shù)的組分組成：
鑄造碳化鎢粉-65～100目20～30份，-100～150目5～15份，-150～200目3～10份，-200～400目3～10份；
鎳粉-100目15～25份；
球狀碳化鎢粉-150～325目15～25份；
宏晶碳化鎢粉-80～200目20～30份；
上述胎體粉與銅合金在燒結(jié)時的重量比例為100：70～90。
所述銅合金為516銅合金。
進一步所述各組分配方由下列重量份數(shù)的組分組成：
鑄造碳化鎢粉-65～100目24份，-100～150目10份，-150～200目6份，-200～400目5份；
鎳粉-100目18份；
球狀碳化鎢粉-150～325目18份；
宏晶碳化鎢粉-80～200目25份；
上述胎體粉與銅合金在燒結(jié)時的質(zhì)量比例為100：75。
本發(fā)明還提供了該胎體粉料配方制作鉆頭胎體的工藝，其工藝包含以下步驟：
1)模具制作。按照圖紙加工出全套模具，包括鉆頭形狀模具和輔助燒結(jié)模具，并在模具上相應(yīng)的位置安裝切削齒、噴嘴的石墨替代模塊。
2)鋼體制作。按照圖紙加工出鉆頭燒結(jié)用鋼體，其結(jié)構(gòu)依據(jù)所設(shè)計的鉆頭結(jié)構(gòu)而定。
3)粉料制作。按配方比例對粉料稱重后裝入混粉機進行充分混粉。粉料混好后裝入干燥罐按50～80攝氏度進行加溫保存。
4)裝料。在振動臺上用裝料環(huán)將鋼體固定在鉆頭形狀模具相應(yīng)的空間位置，裝入粉料，采用間歇性震動將粉料震實。然后安裝上輔助燒結(jié)模具。
5)胎體燒結(jié)。將全套模具放置在預(yù)熱爐內(nèi)進行預(yù)熱，粉料的預(yù)熱溫度設(shè)定在340～400攝氏度，預(yù)熱時間為1.5～6小時。預(yù)熱完成后按比例加入銅合金，然后將全套模具放置到燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度設(shè)置為1100～1180攝氏度，燒結(jié)時間1.5～6小時。燒結(jié)完成后將模具移出燒結(jié)爐，蓋上隔熱罩，從模具底部用水沖刷對模具進行降溫并幫助粉料定向凝固結(jié)晶形成胎體。
6)脫模和清理胎體。將全套模具移除得到燒結(jié)的胎體半成品，用噴砂機清理掉切削齒和噴嘴的石墨替代模塊，去除胎體表面毛刺。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：
1)在深井和硬地層鉆井中，采用本發(fā)明提供的PDC胎體鉆頭具有更好的抗沖蝕性能，鉆頭使用壽命大幅提高，節(jié)約大量起下鉆時間，縮短了鉆井周期提高了鉆井效率。
2)本發(fā)明的工藝其流程更加完備、質(zhì)量更加穩(wěn)定、性價比高、生產(chǎn)效率高和適用范圍廣泛。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步的說明，但不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整也屬于本發(fā)明保護的范圍。
高抗沖蝕PDC鉆頭胎體粉料組成配方，其各組分配方由下列重量份數(shù)的組分組成：
鑄造碳化鎢粉-65～100目20～30份，-100～150目5～15份，-150～200目3～10份，-200～400目3～10份；
鎳粉-100目15～25份；
球狀碳化鎢粉-150～325目15～25份；
宏晶碳化鎢粉-80～200目20～30份；
上述胎體粉與銅合金在燒結(jié)時的重量比例為100：70～90。
采用上述胎體粉料配方制作鉆頭胎體的工藝包含以下步驟：
本例采用下列重量份數(shù)的組分：
鑄造碳化鎢粉-65～100目24份，-100～150目10份，-150～200目6份，-200～400目5份；
鎳粉-100目18份；
球狀碳化鎢粉-150～325目18份；
宏晶碳化鎢粉-80～200目25份。
1)模具制作。按照圖紙加工出全套模具，包括鉆頭形狀模具和輔助燒結(jié)模具，并在模具上相應(yīng)的位置安裝切削齒、噴嘴的石墨替代模塊。
2)鋼體制作。按照圖紙加工出鉆頭燒結(jié)用鋼體，其結(jié)構(gòu)依據(jù)所設(shè)計的鉆頭結(jié)構(gòu)而定。
3)粉料制作。按配方比例和技術(shù)要求對粉料稱重后裝入混粉機進行充分混粉。粉料混好后裝入干燥罐按50攝氏度進行加溫保存。
4)裝料。在振動臺上用裝料環(huán)將鋼體固定在鉆頭形狀模具相應(yīng)的空間位置，裝入粉料87kg，間歇性震動將粉料震實，然后安裝上輔助燒結(jié)模具。
5)胎體燒結(jié)。將全套模具放置在預(yù)熱爐內(nèi)進行預(yù)熱，粉料的預(yù)熱溫度設(shè)定在340攝氏度，預(yù)熱時間為5.5小時。預(yù)熱完成后加入銅合金65kg，然后將全套模具放置到燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度設(shè)置為1180攝氏度，燒結(jié)時間3.5小時。燒結(jié)完成后將模具移出燒結(jié)爐，蓋上隔熱罩，從模具底部用水沖刷對模具進行降溫并幫助粉料定向凝固結(jié)晶形成胎體。
6)脫模和清理胎體。將全套模具移除得到燒結(jié)的胎體半成品，用噴砂機清理掉切削齒和噴嘴的石墨替代模塊，去除胎體表面毛刺。
胎體耐沖蝕試驗對比
試驗方法：將上述胎體和常規(guī)胎體分別取樣5件并稱重，試樣尺寸為50*30*6.3mm。在噴砂機中將內(nèi)徑為5mm的噴嘴距離試樣2cm的距離以60度傾角進行噴砂，噴砂時長3分鐘。將試樣取出再次進行稱重。重量差即為被沖蝕掉的重量，被沖蝕掉的重量除以初始重量即為噴除比例，噴除比例越小說明試樣耐沖蝕性能越好。
試驗數(shù)據(jù)如下：
新胎體試樣的耐沖蝕提高百分比＝(原胎體試樣噴除比例-新胎體試樣噴除比例)/原胎體試樣噴除比例＝(5.56％-3.89％)/5.56％＝30.04％
由上述實驗對比數(shù)據(jù)可以看出，新胎體配方和工藝制造的鉆頭胎體耐沖蝕程度提高30.04％。耐沖蝕性能得到顯著提高。鉆頭在井下工作時耐沖蝕壽命得到大幅提高，鉆頭綜合使用壽命得到充分保障。