CN2078789U - 一种石油钻探用金刚石钻头 - Google Patents
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Abstract
一种石油钻探用金刚石钻头，它包括金刚石切削
单元、钻头胎体和钢体，适用于石油取心钻探钻进硬
岩、坚硬岩层及软硬互层。金刚石切削单元是同心环
梯形齿烧结体，齿顶面形成弧形钻头唇面，齿部置有
补强金刚石，不同齿数切削单元相间交错排列，其间
设有外缘切削具。在钻进软硬不同地层时，可以产生
不同的碎岩方式，具有适用范围广、钻进效率高、钻进
寿命长等优点。
Description
本实用新型涉及到一种石油钻探用金刚石钻头，它包括金刚石切削单元、钻头胎体和钢体，适用于石油取心钻探钻进硬岩、坚硬岩层及软硬互层。
石油钻探中广泛采用天然表镶金刚石钻头，但由于表镶天然金刚石钻头在钻进硬、坚硬岩层时，刃尖很快被磨损，并易崩裂，使其过早丧失工作能力。对此，比利时DIAMANT BOART公司推出LX型锥形天然金刚石孕镶烧结体镶嵌阶梯式钻头，用于涡轮高转速条件下钻进软一中硬岩层；美国CHRISTENSEN、比利时BOART等公司推出了浸渍烧结天然金刚石孕镶圆弧形钻头，钻进研磨性较强的地层；联邦德国EASTMAN公司公开一种SC279/D5RO镶钎式人造金刚石孕镶圆弧形钻头，该钻头由金刚石切削单元、钻头胎体和钢体组成，其切削单元是唇面呈弧状的孕镶人造金刚石热压烧结块，逐个钎焊在钻头体上，适于钻进中等研磨性地层，在钻进研磨性较低的软硬互层时，钻头不易出刃。现有上述钻头结构均为单一碎岩形式，或为挤压犁掘，或是表面磨削，所以必需依所钻进岩层严格选择钻头，否则将影响钻进效率和成本，
本实用新型的目的在于克服现有技术碎岩形式单一的不足之处，而提供一种既有磨削作用，又可产生挤压犁掘作用的圆弧梯形齿结构钻头，使其在钻进硬岩、坚硬岩层及软、硬互层中，均有良好的钻进效果，从而降低钻进成本。
本实用新型的目的可以采用如下技术方案来实现，它包括金刚石切削单元、钻头胎体和钢体，金刚石切削单元镶钎在烧结于钻头钢体上的钻头胎体上，其特殊之处是，金刚石切削单元是同心环梯形齿烧结体，梯形齿的顶面构成钻头的弧状唇面，切削单元金刚石孕镶层的两侧和底部是焊接层，齿部有补强金刚石，不同齿数的切削单元相间、交错排列，其间置有似三角锥体形的外缘切削具。
本实用新型的目的还可以通过下述其它措施来表达，
金刚石切削单元依钻头口径的变化，其宽度为8.6-15mm；梯形齿顶宽为1.8-2.5mm，齿底宽为3.5-5mm，齿高为2.5-3.5mm，齿槽宽为1.8-2.5mm；金刚石切削单元两侧焊接层的厚度为0.2-1mm，底部焊接层厚度为0.5-2mm；齿形部位金刚石的浓度为90-120％，并置有φ1.5人造金刚石聚晶或25-60SPC天然金刚石补强；梯形齿顶面构成钻头弧状唇面，其半径是唇面厚度的0.5-0.85；不同齿数切削单元之间沿唇面外缘置有似三角锥形外缘切削具的外缘宽度为6-10mm，径向长度为胎体厚度的1/4-1/3，出露于胎体唇面的高度比切削单元小2-4mm。
本实用新型与现有技术相比有如下优点：切削单元呈梯形齿弧面结构，弧状齿面与岩层自然磨损弧度相适应，在钻进软岩时具有犁掘作用，由于不同齿数的切削单元相间交错排列，在犁掘作用的同时也产生挤压作用，提高碎岩效率；在钻进硬岩及坚硬岩层时，由于相间交错排列的切削单元，唇面构成近似完全复盖的切削面，既保证了钻进磨削破碎的环状面积，又增加了磨削破碎比压，从而实现良好的钻进效率；本实用新型的基本结构形式，克服了现有钻头的单一碎岩形式，使之依地层的变化而改变碎岩形式，或是犁掘挤压，或是磨削，均有较高的钻进效率。同时，由于本实用新型采取切削单元齿形部位增加金刚石浓度和置有补强金刚石，提高了抗磨及碎岩性能，加之增设外缘切削具，既增加了钻头的保径作用，又可控制钻井液流，从而保证了钻头的寿命。故而本实用新型与现有技术相比具有适应性强、应用范围广，钻进效率高、钻进寿命长等特点，从而达到降低钻进成本之目的。
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
图1是圆弧梯形齿镶钎式石油取心钻头结构剖面头；
图2是图1的附视图；
图3是钻头切削单元结构图。
图1表述了本实用新型的典型结构，钻头胎体2用浸渍烧结法固结在钻头钢体5上，其上留有内水槽3和外水槽4，并留有镶钎金刚石切削单元1的镶钎槽，槽与切削单元的间隙为0.08-0.2mm，钻头胎体2的唇面呈弧形，其半径与切削单元1的弧状唇面半径相一致，切削单元1呈同心环梯形齿弧状顶面结构，其镶钎于胎体的深度为0.5-2mm。
图2是图1的附视图，具体表述了钻头唇面结构，不同齿数的切削单元1-1，1-2相间交错排列，其齿顶面近似完全复盖，以适应钻进不同地层时产生不同的碎岩方式。在切削单元间置有外缘切削具6，其呈似三角锥体形，外缘宽度为6-10mm，径向长度为胎体2厚度的1/4-1/3，高度比切削单元小2-4mm，当用热稳定金刚石时，可与钻头胎体浸渍烧结同时成型，若使用单晶人造金刚石，可与切削单元同时镶钎。
图3是钻头切削单元结构图，每个切削单元均是同心环梯形齿，齿顶面呈弧状的烧结体，梯形齿的齿顶宽为1.8-2.5mm，齿底宽为3.5-5mm，齿高为2.5-3.5mm，齿槽宽为1.8-2.5mm。切削单元由两侧焊接层7、底部焊接层10、含金刚石层8、无金刚石层9、补强金刚石11组成。含金刚石层与无金刚石层的接合面弧形，与齿顶弧形面一致，其半径是钻头唇面宽度的0.5-0.85，组份有WC、W2C和Ni、Cu、Co、Mn，配比为(WC+W2C)∶(Ni+Cu+Co+Mn)＝＝(55-70)∶(45-30)。含金刚石层8的厚度为5.5-8.5mm，其金刚石浓度为90-120％，金刚石可用36-60目人造金刚石或20-46目细粒天然金刚石。两侧及底部焊接层7、10由Wc、Ni、Cu、Co等成份组成，配比为Wc∶(Ni+Cu+Co)＝(50-65)∶(50-35)，两侧焊接层7厚为0.2-1mm，底部焊接层10厚为0.5-2mm。切削单元齿部及两端均布有补强金刚石11是φ1.5-2人造金刚石聚晶，也可用25-60SPC天然金刚石。
图1为说明书摘要附图。
Claims (9)
1、一种石油钻探用金刚石钻头，包括金刚石切削单元、钻头胎体和钢体，金刚石切削单元镶钎在烧结于钻头钢体上的钻头胎体上，其特征在于金刚石切削单元是同心环梯形齿烧结体，梯形齿的顶面构成钻头的弧状唇面，切削单元金刚石孕镶层的两侧和底部是焊接层，齿部有补强金刚石，不同齿数的切削单元相间、交错排列，其间置有似三角锥体形的外缘切削具。
2、按权利要求1所述的石油钻探用金刚石钻头，其特征在于金刚石切削单元宽度为8.6-15mm。
3、按权利要求1所述的石油钻探用金刚石钻头，其特征在于金刚石切削单元，梯形齿顶宽为1.8-2.5mm，齿底宽3.5-5mm，齿高为2.5-3.5mm，齿槽宽为1.8-2.5mm。
4、按权利要求1所述的石油钻探用金刚石钻头，其特征在于金刚石切削单元两侧焊接层的厚度为0.2-1mm，底部焊接层厚度为0.5-2mm。
5、按权利要求1所述的石油钻探用金刚石钻头，其特征在于金刚石切削单元齿形部位金刚石的浓度为90-120％。
6、按权利要求1所述的石油钻探用金刚石钻头，其特征在于金刚石切削单元齿部补强金刚石是φ1.5-2人造金刚石聚晶。
7、按权利要求1所述的石油钻探用金刚石钻头，其特征在于金刚石切削单元齿部补强金刚石是25-60SPC天然金刚石。
8、按权利要求1所述的石油钻探用金刚石钻头，其特征在于钻头弧状唇面半径为唇面厚度的0.5-0.85。
9、按权利要求1所述的石油钻探用金刚石钻头，其特征在于三角锥体形外缘切削具外缘宽度为6-10mm，径向长度为胎体厚度的1/4-1/3，出露于胎体唇面的高度比切削单元小2-4mm。
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