專利名稱：一種薄楔形金剛石復(fù)合片地質(zhì)鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種薄楔形金剛石復(fù)合片地質(zhì)鉆頭主要用于地質(zhì)、石油、水井、工程等領(lǐng)域中的取芯和不取巖芯的鉆孔。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有地質(zhì)、石油、水井、工程等領(lǐng)域中的鉆頭主要有三大類。一是金剛石熱壓；電鍍鉆頭。二是牙輪鉆頭。三是金剛石復(fù)合片鉆頭。三類鉆頭在不同的地質(zhì)條件下各有其優(yōu)勢(shì)和缺陷。金剛石復(fù)合片鉆頭在軟巖層中鉆進(jìn)具有較大優(yōu)勢(shì)，但鉆進(jìn)壓力大設(shè)備磨損快，且不能鉆硬巖層使其使用受到一定的限制。金剛石復(fù)合片的構(gòu)造是由金剛石工作層和硬質(zhì)合金墊層組成。根據(jù)其構(gòu)造，造成上述缺陷的主要原因有二個(gè)方面一是金剛石復(fù)合片總體厚度(H)太厚，一般在4至19毫米，個(gè)別產(chǎn)品甚至更厚，金剛石工作層(I)在O. 5至2毫米其它為硬質(zhì)合金層(2)。由于總體厚度(H)太厚，硬質(zhì)合金耐磨性強(qiáng)且硬質(zhì)合金層厚，磨銷阻力大，需要強(qiáng)大的鉆進(jìn)壓力才能使金剛石工作層(I)楔入巖體進(jìn)行強(qiáng)制性剪切破巖，所以巖石越軟越能體現(xiàn)其優(yōu)越性。巖石越硬越難楔入巖體破巖，得不到鉆進(jìn)效果。且由于硬質(zhì)合金的耐磨性，鉆進(jìn)中金剛石工作層(I)難于出刃和出刃小而出現(xiàn)打滑和難于進(jìn)尺的現(xiàn)象。二是金剛石復(fù)合片呈圓弧形與巖石的接觸面大，需要大的鉆進(jìn)壓力才能得到好的效果。在硬巖層中鉆進(jìn)時(shí)形成硬對(duì)硬的磨削這也是造成打滑的原因。由于總體厚度(H)太厚且與巖石呈圓弧形接觸面，造成金剛石復(fù)合片整體工作面與巖石的整體接觸面積加大，再加上硬質(zhì)合金硬耐磨性強(qiáng)，所以需要大的鉆進(jìn)壓力，由于設(shè)備和材料的限止。因此只能適應(yīng)軟、中硬巖層的鉆進(jìn)，不能打硬巖層。
發(fā)明內(nèi)容為解決目前金剛石復(fù)合片鉆頭鉆進(jìn)壓力大且不能鉆硬巖層的通病，針對(duì)現(xiàn)有金剛石復(fù)合片總體厚度(H)太厚和形狀結(jié)構(gòu)上存在的問題。本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是一、將金剛石復(fù)合片(A)總體厚度(h)控制在I. 5至3毫米以內(nèi)；金剛石工作層(I)厚控制在O. 5至2毫米以內(nèi)其它為硬質(zhì)合金墊層厚(2)控制在I至2. 5毫米以內(nèi)。這一措施主要是減少硬質(zhì)合金墊層厚度；降低了硬質(zhì)合金墊層耐磨性，從而減小了鉆進(jìn)壓力，加快了金剛石工作層(I)在鉆進(jìn)中的出刃，有利于金剛石工作層(I)在巖層中的楔入鉆進(jìn)，提高了鉆頭的適應(yīng)性，擴(kuò)大了鉆頭的使用范圍。二、將現(xiàn)有金剛石復(fù)合片工作端圓弧形接觸面改為多點(diǎn)式楔角形接觸點(diǎn)(B)且楔角點(diǎn)(B)在鉆頭工作端端面(4)的不同部位形成多點(diǎn)式均勻分布。這一措施使現(xiàn)有圓弧形接觸面變成了楔角點(diǎn)式接觸大大減少了與巖石的接觸面，從而更進(jìn)一步減少鉆進(jìn)壓力，大大提高了金剛石工作層(I)楔入巖石量，更有利于加快鉆進(jìn)速度和堅(jiān)硬巖石的鉆進(jìn)。三、將改進(jìn)的薄楔形金剛石復(fù)合片(A)通過焊接等方法在鉆頭工作端端部(3)和端面(4)組合成各種不同的結(jié)構(gòu)形式來適應(yīng)各種不同的地質(zhì)條件。更好地發(fā)揮和擴(kuò)大金剛石復(fù)合片鉆頭的使用優(yōu)勢(shì)。經(jīng)上述技術(shù)方案的改造，本實(shí)用新型的有益效果是減小了鉆進(jìn)壓力，減少了設(shè)備的磨損，大大加快了鉆進(jìn)速度，提高了鉆頭的適應(yīng)性和使用范圍。使金剛石復(fù)合片鉆頭由原來只能鉆軟、中硬巖層轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢糟@軟、中硬、硬、堅(jiān)硬巖層。使金剛石復(fù)合片鉆頭成為優(yōu)于各類鉆頭之上。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。圖I是薄楔形金剛石復(fù)合片(A)楔角兩夾角邊為直弧線(EF)混交示意圖，圖2是側(cè)視圖。圖3是薄楔形金剛石復(fù)合片(A)楔角兩夾角邊為弧線(FF)窄形片示意圖，圖4是側(cè)視圖。圖5是薄楔形金剛石復(fù)合片(A)楔角兩夾角邊為弧線(FF)寬形片示意圖，圖6是側(cè)視圖。圖7是薄楔形金剛石復(fù)合片(A)楔角兩夾角邊為直弧線(EF)混交圓形雙楔角片示意圖，圖8為側(cè)視圖。圖9是薄楔形金剛石復(fù)合片(A)楔角兩夾角邊為直弧線(EF)弧弧線(FF)三楔角形片示意圖，


圖10為側(cè)視圖。
圖11是薄楔形金剛石復(fù)合片(A)楔角兩夾角邊為直線(EE)示意圖，
圖12是側(cè)視圖。上述各圖為本實(shí)用新型部分薄楔形金剛石復(fù)合片
(A)形狀結(jié)構(gòu)示意圖。圖中楔角頂點(diǎn)⑶可略帶小圓弧，(E)為直線，(F)為弧線，(h)為總體厚度，⑴為金剛石層，⑵為硬質(zhì)合金層。
圖13是本實(shí)用新型薄楔形金剛石復(fù)合片(A)楔角頂點(diǎn)(B)在工作端端面(4)均布示意圖，
圖14是
圖13中N-N剖視，是本實(shí)用新型薄楔形金剛石復(fù)合片(A)在鉆頭工作端端部(3)均布組合結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖中(A)為薄楔形金剛石復(fù)合片；(5)為鉆頭鋼體；(3)為工作端端部；(B)為均布的薄楔形金剛石復(fù)合片楔角頂點(diǎn)；(4)為工作端端面。
具體實(shí)施方式
參見附圖，本實(shí)用新型包括一個(gè)鉆頭鋼體(5)和固定于鉆頭鋼體(5)工作端端部
(3)的薄楔形金剛石復(fù)合片(A)。其特征在于1、薄楔形金剛石復(fù)合片(A)其總體厚度(h)控制在I. 5至3毫米以內(nèi)。金剛石工作層(I)厚度控制在O. 5至2毫米以內(nèi)其它為硬質(zhì)合金層(2)控制在I至2. 5毫米以內(nèi)。2、薄楔形金剛石復(fù)合片(A)的工作端為楔角形接觸點(diǎn)
(B)其兩邊夾角線可為直線(E)和弧線(F)或直弧(EF)混交。薄楔形金剛石復(fù)合片(A)均勻分布在鉆頭鋼體(5)的工作端端部(3)的同時(shí)楔角頂點(diǎn)(B)且均勻分布在鉆頭工作端端面(4)以此來實(shí)現(xiàn)各復(fù)合片(A)楔角工作在各自的不同部位。通過上述技術(shù)改造減少了金剛石復(fù)合片中耐磨性強(qiáng)的硬質(zhì)合金層(2)的厚度和總體厚度(h)。減少了金剛石復(fù)合片(A)與巖石的接觸面積使其由圓弧形接觸面變?yōu)槎帱c(diǎn)式楔角形接觸點(diǎn)，從而加快了鉆進(jìn)速度提高了鉆頭的適應(yīng)性，減少了設(shè)備的磨損。
權(quán)利要求1.一種薄楔形金剛石復(fù)合片地質(zhì)鉆頭，包括有鉆頭鋼體(5)和固定在鉆頭鋼體(5)工作端端部(3)的薄楔形金剛石復(fù)合片(A)，其特征在于薄楔形金剛石復(fù)合片(A)總體厚度(h)在I. 5至3毫米之間，金剛石層厚在O. 5至2毫米其它為硬質(zhì)合金層厚(2)控制在I至.2.5毫米，其工作端呈楔角形接觸點(diǎn)(B)，兩夾角邊為直線(E)或弧線(F)或直弧線(EF)混交，薄楔形金剛石復(fù)合片(A)均勻分布在鉆頭鋼體(5)工作端端部(3)的同時(shí)楔角點(diǎn)(B)且在鉆頭工作端端面(4)的不同部位形成多點(diǎn)式均勻分布。
專利摘要一種薄楔形金剛石復(fù)合片地質(zhì)鉆頭，主要用于地質(zhì)、石油、水井及各工程領(lǐng)域中的鉆孔作業(yè)。其主要特征是薄楔形金剛石復(fù)合片(A)總體厚度(h)在1.5至3毫米之間，金剛石層厚在0.5至2毫米其它為硬質(zhì)合金層厚(2)控制在1至2.5毫米，其工作端呈楔角形接觸點(diǎn)(B)，兩夾角邊為直線(E)或弧線(F)或直弧線(EF)混交，薄楔形金剛石復(fù)合片(A)均勻分布在鉆頭鋼體(5)工作端端部(3)的同時(shí)楔角點(diǎn)(B)且在鉆頭工作端端面(4)的不同部位形成多點(diǎn)式均勻分布。經(jīng)上述改造，改變了鉆進(jìn)中金剛石復(fù)合片接觸面大；硬質(zhì)合金磨損阻力大鉆壓大等毛病。從而減少了鉆進(jìn)壓力及設(shè)備的磨損，加快了鉆進(jìn)速度，并使金剛石復(fù)合片鉆頭由原來只能鉆軟、中硬巖層變成可鉆軟、中硬、硬、堅(jiān)硬巖層，提高了鉆頭適應(yīng)性。
文檔編號(hào)E21B10/46GK202810666SQ20122026096
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者成松橋 申請(qǐng)人:成松橋