鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭（簡(jiǎn)稱模塊鉆頭），包括模塊（1），模塊單元（2），鉆頭體（3）、常規(guī)切削齒（4），噴嘴（5）。本發(fā)明的模塊切削齒鉆頭，根據(jù)所鉆地層的巖石力學(xué)性能及鉆井要求，通過對(duì)模塊和模塊單元形狀、規(guī)格、數(shù)量的組合設(shè)計(jì)及材料的優(yōu)選，來控制鉆頭特定部位切削單元的有效切削刃長(zhǎng)，維持鉆頭切削單元鉆進(jìn)過程中的恒定比壓，大幅增加切削單元的有效磨損體積，提高切削單元有效利用率。模塊式切削齒鉆頭不僅能夠大幅提高鉆頭在復(fù)雜地質(zhì)尤其是硬地層或研磨性地層條件下的平均機(jī)械鉆速和鉆井進(jìn)尺，還能延長(zhǎng)鉆頭使用壽命，降低鉆井成本。
【專利說明】鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣鉆探工程、礦山開采、地質(zhì)鉆探、建筑工程、隧道工程、盾構(gòu)及非開挖等技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域，涉及模塊化布齒鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆頭是鉆井過程中，直接與巖石接觸，通過切削、沖壓等作用破碎巖石的工具。roc鉆頭(Polycrystalline Diamond Compact Bits聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭)破巖形式為切削、剪切巖石，在鉆井、地質(zhì)乃至建筑工程中運(yùn)用越來越廣泛，在鉆井工程中使用的比例越來越大。在鉆頭中心線和井眼中心線重合的理想工作條件下，鉆頭鉆進(jìn)時(shí)各切削齒的運(yùn)動(dòng)軌跡為相對(duì)固定的同心圓環(huán)帶。由于其破巖機(jī)理和結(jié)構(gòu)差異，PDC鉆頭適用于較高鉆速和軟至中硬地層。PDC鉆頭具有以下特點(diǎn):
[0003](I)破巖方式:依靠復(fù)合片切削齒切削、剪切破碎地層。根據(jù)巖石研磨性，在鉆頭破碎巖石過程中，巖石與鉆頭之間產(chǎn)生連續(xù)或間斷的接觸和摩擦。
[0004](2)切削單元切削刃長(zhǎng)、比壓、機(jī)械鉆速的關(guān)系:鉆頭在破碎巖石的同時(shí)，自身也受到巖石的磨損而逐漸變鈍，即切削刃長(zhǎng)增加。所以切削刃長(zhǎng)、比壓、機(jī)械鉆速的關(guān)系為:鉆頭鉆進(jìn)初期，切削單元磨損線短、比壓大，破巖效率高，機(jī)械鉆速高；隨著磨損線逐漸變長(zhǎng)、t匕壓變小、切削單元對(duì)巖石的相對(duì)磨損增大，機(jī)械鉆速逐步降低直至鉆頭失效。以切削單元為Φ16_的圓形復(fù)合片鉆頭鉆中硬地層為例，鉆頭通常失效時(shí)復(fù)合片的切削刃長(zhǎng)約為直徑的80%。切削刃長(zhǎng)的急劇增加，會(huì)大幅降低鉆頭對(duì)巖石的破碎效率和鉆井效率。
[0005](3)切削單元磨耗比、有效磨損體積與鉆頭壽命的關(guān)系:對(duì)于磨耗比一定的復(fù)合片，有效磨損體積越大，鉆頭復(fù)合片的有效使用率就越大，進(jìn)尺就越多，鉆頭壽命也越長(zhǎng)。以切削單元為Φ16_的圓形復(fù)合片鉆頭鉆中硬地層為例，鉆頭通常失效時(shí)，復(fù)合片金剛石層的實(shí)際磨損體積不到金剛石總體積的20%。在不考慮沖擊損害的影響下，選用磨耗比高的復(fù)合片，有助于延長(zhǎng)鉆頭使用壽命。
[0006]為了提高復(fù)合片性能，國(guó)內(nèi)外研究者從PDC鉆頭剖面形狀、后傾角、切削齒尺寸以及布齒密度這幾個(gè)方面進(jìn)行了研究。但都不能有效解決鉆頭失效時(shí)，復(fù)合片金剛石層的實(shí)際磨損體積占金剛石總體積比例很小的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為本發(fā)明提出一種鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，通過對(duì)切削齒布齒方式的改進(jìn)，采用模塊式切削齒，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)過程比壓可控和切削單元有效磨損體積增加，提高機(jī)械鉆速和鉆頭性能的目的。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，包括鉆頭體(3)、切削齒(4)，其特征在于:切削齒包含作為基體的模塊(I)和模塊單元(2 )，在一個(gè)鉆頭上模塊(I)數(shù)量> I，一個(gè)模塊(I)上設(shè)置的模塊單元(2)數(shù)量> 2。[0010]主要以模塊單元作為切削部。[0011]下文中上述由模塊(I)和模塊單元(2)構(gòu)成的切削齒稱為切削單元或模塊切削單J Li ο[0012]所述的模塊單元與模塊的連接方式包括焊接、鑲嵌、粘結(jié)、螺紋等。[0013]所述的模塊與鉆頭體的連接方式包括焊接、鑲嵌、粘結(jié)、螺紋、機(jī)夾等。[0014]所述的模塊單元截面形狀包括圓形、橢圓形、跑道形、腰鼓形、扇形、三角形、長(zhǎng)方形、正方形、梯形、菱形、多邊形(邊數(shù)> 5)以及它們的環(huán)形，以及上述形狀的組合。[0015]所述的模塊單元體形狀包括柱體、錐體、球體、腰鼓體、空心體、異形體，以及它們的組合體。[0016]所述的模塊單兀體形狀為圓柱，其直徑為lmnT25mm,高度為3mnT25mm。[0017]所述的模塊單元組合形式包括相同的模塊單元組合(例如:尺寸相同的圓形單元與圓形單元的組合，橢圓形單元與橢圓形單元的組合)，也包括不相同的模塊單元組合(例如:不同尺寸的模塊單元組合，圓形單元與橢圓形單元的組合)。[0018]所述的模塊單元分布形式可以是規(guī)則分布，也可以是無規(guī)則分布。[0019]所述的模塊單元組合相互之間可有間隔，也可無間隔，即模塊單元間隔值> 0_。[0020]所述的模塊單元可以全部包含在模塊內(nèi)，也可以部分包含在模塊內(nèi)。[0021]所述模塊單元切削面可以出露于模塊表面，也可以沉于模塊表面內(nèi)。[0022]所述的模塊單元材料包括硬質(zhì)合金、聚晶金剛石復(fù)合片(體)、熱穩(wěn)定聚晶金剛石、 人造金剛石孕鑲塊、天然金剛石孕鑲塊、立方氮化硼或陶瓷，以及包含硬質(zhì)合金、金剛石或立方氮化硼的復(fù)合材料。[0023]所述模塊單元通過熱壓、燒結(jié)、電火花加工、激光加工或機(jī)械加工成型。[0024]所述的模塊截面形狀包括圓形、橢圓形、跑道形、腰鼓形、扇形、三角形、長(zhǎng)方形、正方形、菱形、梯形、多邊形(邊數(shù)>≥5)以及它們的組合。[0025]所述的模塊體形狀包括柱體、錐體、球體、腰鼓體、空心體、異形體，以及它們的組合體。[0026]所述的模塊形狀為圓柱，其直徑≥2mm。[0027]當(dāng)所述的模塊數(shù)> 2時(shí)，模塊組合形式包括相同的模塊組合(例如:圓形模塊與圓形模塊的組合，橢圓形模塊與橢圓形模塊的組合)，也包括不相同的模塊組合(例如:尺寸不同的模塊組合，圓形模塊與橢圓形模塊的組合)。[0028]當(dāng)所述的模塊數(shù)≥2時(shí)，模塊與模塊在鉆頭體上可以有間隔，也可以沒有間隔，即模塊組合間隔值≥0mm。[0029]所述的模塊可以全部包含在鉆頭體內(nèi)，也可以部分包含在鉆頭體內(nèi)。[0030]所述的模塊可以是鉆頭體的刀翼，也可為刀翼的一部分。[0031 ] 所述的模塊材料包括鋼材、硬質(zhì)合金、粉末冶金材料、有色金屬或復(fù)合材料。[0032]模塊由燒結(jié)、壓制、鑄造、鍛造及電火花加工、激光加工、機(jī)械加工成型。[0033]本發(fā)明鉆頭類型包括PDC鉆頭、金剛石鉆頭、孕鑲鉆頭、牙輪鉆頭、旋切鉆頭，以及由PDC鉆頭、孕鑲鉆頭、牙輪鉆頭、旋切鉆頭構(gòu)成的復(fù)合鉆頭，至少包含一個(gè)模塊和模塊單元形成的切削單元。[0034]所述的鉆頭體材料為碳化鎢與合金的燒結(jié)體、鋼材、硬質(zhì)合金或金屬?gòu)?fù)合材料。[0035]模塊式切削齒鉆頭鉆進(jìn)過程，切削單元刃部與巖石接觸的有效切削長(zhǎng)度控制在一定范圍，保證較大比壓值，提高鉆頭平均機(jī)械鉆速。結(jié)合鉆頭體(含胎體、鋼體)參數(shù)，模塊式切削齒鉆頭可增加切削齒單元有效磨損體積，提高切削單元有效利用率，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命。在復(fù)雜地質(zhì)(尤其是硬地層或研磨性地層)條件下，模塊式切削齒鉆頭可實(shí)現(xiàn)鉆井總進(jìn)尺的大幅度提高。本發(fā)明的研究包括(但不限于)以下內(nèi)容:
[0036](I)模塊單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):通過模塊單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其與模塊基體連接，研發(fā)小規(guī)格的模塊單元，組成一個(gè)切削齒單元，改變切削單元結(jié)構(gòu)。
[0037](2)模塊單元的材料性能:高性能(尤其是抗沖擊、高耐磨)的單元材料性能，實(shí)現(xiàn)鉆頭在深井及研磨性地層中的性能。
[0038](3)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證切削單元切削刃長(zhǎng)在一定范圍，從而提聞機(jī)械鉆速和增加鉆頭壽命。
[0039](4)模塊的材料性能:高強(qiáng)度、低耐磨性的基體材料，當(dāng)單元磨損體積增加時(shí)，比壓不會(huì)減小，從而提聞鉆頭的平均機(jī)械鉆速。
[0040](5)鉆頭體的材料性能:高強(qiáng)度、低耐磨性的鉆頭體材料，實(shí)現(xiàn)切削單元磨損體積增加時(shí)，比壓不會(huì)減小，從而提高鉆頭的平均機(jī)械鉆速。
[0041]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點(diǎn)是:
[0042]一、優(yōu)化切削單元切削刃長(zhǎng):隨著鉆頭鉆進(jìn)，現(xiàn)有技術(shù)的切削單元有效切削長(zhǎng)度增力口，導(dǎo)致比壓下降，鉆頭鉆進(jìn)性能降低。模塊式切削齒鉆頭通過模塊或模塊單元的形狀、數(shù)目、組合等設(shè)計(jì)參數(shù)，考慮鉆壓、巖石性能等參數(shù)，優(yōu)化切削單元切削刃長(zhǎng)，使切削單元有效切削長(zhǎng)度控制在一定范圍內(nèi)。
[0043]二、保證切削單元鉆進(jìn)比壓:隨著鉆進(jìn)量增加，模塊式切削齒鉆頭的切削單元切削刃長(zhǎng)仍控制在一定范圍。根據(jù)切削刃長(zhǎng)與比壓的關(guān)系，切削刃長(zhǎng)的控制保證鉆進(jìn)過程切削單元的比壓在一定范圍，即鉆頭保持切削單元刃部的比壓，保持機(jī)械鉆速。
[0044]三、提高機(jī)械鉆速:根據(jù)切削刃長(zhǎng)、比壓、機(jī)械鉆速的關(guān)系，切削刃長(zhǎng)的增加，會(huì)急劇降低巖石破碎效率和機(jī)械鉆速。模塊式切削齒鉆頭的模塊化設(shè)計(jì)，通過控制切削刃長(zhǎng)在一定范圍，隨著鉆進(jìn)增加，比壓仍保持與鉆壓、巖石性能相對(duì)應(yīng)的鉆進(jìn)較大值，保證了切削單兀的吃入，實(shí)現(xiàn)鉆頭機(jī)械鉆速的提聞。
[0045]四、提高切削單元的有效利用率:以切削單元為Φ16πιπι的圓形復(fù)合片鉆頭鉆中硬地層為例，鉆頭通常失效時(shí)復(fù)合片的切削刃長(zhǎng)約為直徑的80%，金剛石層的實(shí)際磨損體積不到金剛石總體積的20%，切削單元的有效利用率較低。模塊式切削齒鉆頭通過較小切削刃長(zhǎng)、較大比壓，與鉆頭體材料參數(shù)結(jié)合，提高切削單元有效磨損體積，提高切削單元的有效利用率。即隨著切削單元的有效磨損體積的增加，模塊式切削齒鉆頭仍可保持鉆進(jìn)所需的比壓保證鉆頭對(duì)地層的吃入，從而提高切削單元的有效利用率。
[0046]五、延長(zhǎng)鉆頭使用壽命:鉆頭壽命與切削單元的有效利用率相關(guān)。常規(guī)設(shè)計(jì)中切削單元切削刃長(zhǎng)增加，會(huì)急劇降低巖石破碎效率，即切削刃長(zhǎng)達(dá)到最大時(shí)，比壓最小，切削單元吃入量最少，機(jī)械鉆速達(dá)到最低。與前對(duì)應(yīng)，隨著切削單元的有效磨損體積的增加，模塊式切削齒鉆頭仍可保持鉆進(jìn)所需的比壓，保證鉆頭對(duì)地層的吃入，提高切削單元的有效利用率，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命。
[0047]六、增加鉆進(jìn)總進(jìn)尺:總進(jìn)尺作為檢驗(yàn)鉆頭性能的最終指標(biāo)，體現(xiàn)在兩個(gè)方面:機(jī)械鉆速和鉆頭壽命。本發(fā)明的模塊式切削齒鉆頭通過模塊化布齒、保證鉆進(jìn)比壓可控、提高機(jī)械鉆速，同時(shí)通過增加切削單元的有效磨損體積、提高切削單元有效利用率，最終增加模塊式切削齒鉆頭鉆進(jìn)總進(jìn)尺。
[0048]本發(fā)明有益效果:(1)顯著提高鉆頭的平均機(jī)械鉆速:根據(jù)所鉆地層的巖石力學(xué)性能及鉆井要求，對(duì)模塊和模塊單元形狀、規(guī)格、數(shù)量的組合設(shè)計(jì)及材料的優(yōu)選，控制鉆頭特定部位切削單元的有效磨損刃長(zhǎng)，維持鉆頭切削單元鉆進(jìn)過程中的恒定比壓，顯著提高鉆頭的平均機(jī)械鉆速。(2)延長(zhǎng)鉆頭使用壽命:結(jié)合鉆頭體材料參數(shù)，大幅增加切削單元的有效磨損體積，提高切削單元有效利用率，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命。(3)降低鉆井成本:模塊式切削齒鉆頭不僅能夠大幅提高鉆頭在復(fù)雜地質(zhì)(尤其是硬地層或研磨性地層)條件下的平均機(jī)械鉆速和鉆井進(jìn)尺，還能延長(zhǎng)鉆頭使用壽命，降低鉆井成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]圖1為本發(fā)明的模塊式切削齒鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖(PDC鉆頭)
[0050]圖2為本發(fā)明模塊切削單元結(jié)構(gòu)示意圖
[0051]圖3為本發(fā)明的模塊單元組合形式之一(實(shí)施例1)結(jié)構(gòu)示意圖
[0052]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的模塊切削單元與常規(guī)PDC齒切削刃長(zhǎng)分布規(guī)律對(duì)比圖
[0053]圖5為本發(fā)明 的模塊單元組合形式之二 (實(shí)施例2)結(jié)構(gòu)示意圖
[0054]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的模塊切削單元與常規(guī)PDC齒切削刃長(zhǎng)分布規(guī)律對(duì)比圖
[0055]圖7為本發(fā)明的模塊單元組合形式之三(實(shí)施例3)結(jié)構(gòu)示意圖
[0056]圖8為本發(fā)明的模塊單元組合形式之四(實(shí)施例4)結(jié)構(gòu)示意圖
[0057]圖9為本發(fā)明的模塊單元組合形式之五(實(shí)施例5)結(jié)構(gòu)示意圖
[0058]圖10為本發(fā)明的模塊單元組合形式之六(實(shí)施例6)結(jié)構(gòu)示意圖
[0059]圖11為本發(fā)明的模塊單元組合形式之七(實(shí)施例7)結(jié)構(gòu)示意圖
[0060]圖12為本發(fā)明的模塊單元組合形式之八(實(shí)施例8)結(jié)構(gòu)示意圖
[0061]圖13為本發(fā)明的模塊式切削齒鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖(PDC與旋切復(fù)合鉆頭)結(jié)構(gòu)示意圖
[0062]圖14為本發(fā)明應(yīng)用在PDC鉆頭，在鉆硬及高研磨性地層時(shí)，與三牙輪鉆頭的鉆壓對(duì)比圖
[0063]圖15為本發(fā)明應(yīng)用在PDC鉆頭，在鉆硬及高研磨性地層時(shí)，與三牙輪鉆頭的鉆壓對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0064]下面將結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0065]實(shí)施例1:模塊切削單元方案一
[0066]如圖3所示，其中模塊單元數(shù)目為2，模塊與模塊單元截面形狀為圓形。模塊直徑為山模塊單元種類為2,數(shù)量為2,分別為單元1、單元2,直徑分別為屯、d2,其中(I1與d相
切，兩單元y方向中心距為Ii1，且OSZi1 <ii±^0
[0067]實(shí)施例2:模塊切削單元方案二[0068]如圖5所示，模塊和模塊單元截面形狀為圓形，所有單元在模塊內(nèi)，單元之間有間 隔。模塊直徑為d，其中模塊單元數(shù)目為4，種類為2，直徑分別為Clpd2，包括模塊(I)、模塊 單元(2)。[0069]實(shí)施例3:模塊切削單元方案三[0070]如圖7所示，模塊截面為跑道型，模塊單元截面形狀有圓形、菱形、三角形、矩形等 不同類型，規(guī)則分布，包括模塊(I)、模塊單元(2 )。[0071]實(shí)施例4:模塊切削單元方案四[0072]如圖8所示，模塊截面為空心橢圓，模塊單元截面形狀為圓形，尺寸不同，無規(guī)則 分布。包括模塊(I)、模塊單元(2)。[0073]實(shí)施例5:模塊切削單元方案五[0074]如圖9所示，模塊單元相互之間可無間隔，即某些模塊單元間隔值=0mm，包括模 塊(I)、模塊單元(2)。[0075]實(shí)施例6:模塊切削單元方案六[0076]如圖10所示，模塊組合形式為同類型的模塊組合，其中模塊截面形狀為梯形，包 括模塊(I)、模塊單元(2)。[0077]實(shí)施例7:模塊切削單元方案七[0078]如圖11所示，模塊組合形式為不同類型的模塊組合，其中模塊截面形狀有扇形、 矩形，即扇形模塊與矩形模塊的組合，包括模塊(I)、模塊單元(2)。[0079]實(shí)施例8:模塊切削單元方案八[0080]如圖12所示，模塊組合形式為模塊之間無間隔的示意圖，即某些模塊間隔值= Omm,包括模塊(I)、模塊單元(2)。[0081]實(shí)施例9:PDC鉆頭[0082]如圖1所示，包括模塊(I)、模塊單元(2 )、鉆頭體(3 )、PDC切削齒(4 )、噴嘴(5 )。其 中鉆頭至少包含一個(gè)本發(fā)明所述的模塊或模塊單元形成的切削單元(圖2所示)，若干切削 單元構(gòu)成PDC切削齒(4)。[0083]實(shí)施例10:復(fù)合鉆頭[0084]如圖12所示，鉆頭為包含旋切鉆頭、模塊PDC鉆頭的復(fù)合鉆頭。包括模塊(I)、模 塊單元(2)、PDC鉆頭體(3)、PDC切削齒(4)、噴嘴(5)、旋切鉆頭(7)，其中鉆頭至少包含一 個(gè)本發(fā)明所述的模塊或模塊單元形成的切削單元(圖2所示)，若干切削單元構(gòu)成PDC切削 齒⑷。[0085]實(shí)施例11:理論分析[0086]根據(jù)本發(fā)明的研究思路，可完成不同方案的模塊式切削齒鉆頭設(shè)計(jì)，下面以圖3 的方案為例進(jìn)行分析。[0087]模塊與模塊單元布置如圖3所示，其中模塊單元數(shù)目為2，模塊與模塊單元截面形 狀為圓形，兩單元在模塊內(nèi)。設(shè)模塊直徑為d，模塊單元分別為單元1、單元2，直徑為Clpd2,其中Cl1與(1相切，兩單元y方向中心距為Ill，且OS。下面針對(duì)不同鉆進(jìn)過程分析切削單元(方案中為模塊單元I與2組成)切削刃長(zhǎng)分布規(guī)律。[0088](I)當(dāng)單兀I單獨(dú)作用時(shí)，即
【權(quán)利要求】
1.鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，包括模塊(1)，模塊單元(2)，其特征在于:所述鉆 頭的模塊切削齒由作為基體的模塊(I)和模塊單元(2)組成，所述鉆頭上設(shè)置的模塊(I)數(shù) 量> 1，所述模塊(I)上設(shè)置的模塊單元(2)數(shù)量>2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:所述的鉆頭 類型包括PDC鉆頭、金剛石鉆頭、孕鑲鉆頭、牙輪鉆頭或旋切鉆頭，或由roc鉆頭、孕鑲鉆頭、 牙輪鉆頭、旋切鉆頭構(gòu)成的復(fù)合鉆頭；所述的鉆頭體材料為碳化鎢與合金的燒結(jié)體、鋼材、 硬質(zhì)合金、金屬?gòu)?fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:所述的 模塊與鉆頭體的連接方式包括焊接、鑲嵌、粘結(jié)、螺紋或機(jī)夾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:所述的模塊 單元截面形狀包括圓形、橢圓形、跑道形、腰鼓形、扇形、三角形、長(zhǎng)方形、正方形、梯形、菱形 或多邊形以及它們的環(huán)形；所述的模塊單元體形狀包括柱體、錐體、球體、腰鼓體、空心體或 異形體，以及它們的組合體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:所述的 模塊單兀體形狀為圓柱，其直徑為lmnT25mm,高度為3mnT25mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:所述的 模塊單元組合形式包括相同的模塊單元組合和不相同的模塊單元組合；所述的模塊單元分 布形式包含規(guī)則分布或無規(guī)則分布；所述的模塊單元組合相互之間模塊單元間隔值；所述 的模塊單元全部包含在模塊內(nèi)或部分包含在模塊內(nèi)；所述的模塊單元切削面露出模塊表面 或沉于模塊表面內(nèi)；所述的模塊單元是模塊單元的組合，即模塊單元組合作為模塊單元，形 成模塊切削齒的組成部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:所述的模塊 單元材料包括硬質(zhì)合金、聚晶金剛石復(fù)合片或體、熱穩(wěn)定聚晶金剛石、人造金剛石孕鑲塊、 天然金剛石孕鑲塊、立方氮化硼或陶瓷，以及包含硬質(zhì)合金、金剛石或立方氮化硼的復(fù)合材 料；所述的模塊單元通過熱壓、燒結(jié)、電火花加工、激光加工、機(jī)械加工成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:所述的模塊 截面形狀包括圓形、橢圓形、跑道形、腰鼓形、扇形、三角形、長(zhǎng)方形、正方形、菱形、梯形或多 邊形或它們的組合；所述的模塊體形狀包括柱體、錐體、球體、腰鼓體、空心體或異形體，或 它們的組合體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:所述的 模塊形狀為圓柱，其直徑，高度為3mnT25mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:當(dāng)所述 的模塊數(shù)> 2時(shí)，模塊組合形式包括相同的模塊組合或不相同的模塊組合；當(dāng)所述的模塊 數(shù)> 2時(shí)，模塊與模塊在鉆頭體上間隔值；所述的模塊全部包含在鉆頭體內(nèi)或部分包含在 鉆頭體內(nèi)；所述的模塊是鉆頭體的刀翼，或刀翼的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的鉆進(jìn)比壓可控的模塊切削齒鉆頭，其特征在于:所述的 模塊材料包括鋼材、硬質(zhì)合金、粉末冶金材料、有色金屬或復(fù)合材料；所述的模塊由燒結(jié)、壓 制、鑄造、鍛造及電火花加工、激光加工、機(jī)械加工成型；所述的模塊單元與模塊基體的連接 方式包括焊接、鑲嵌、粘結(jié)或螺紋等。
【文檔編號(hào)】E21B10/43GK103510859SQ201210207165
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月21日
【發(fā)明者】張亮, 李舒, 田家林, 曾德發(fā) 申請(qǐng)人:四川深遠(yuǎn)石油鉆井工具有限公司