專(zhuān)利名稱(chēng)：一種柱狀切削具鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地質(zhì)勘探用鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性礫石層的鉆頭，特別是柱狀切削具鉆頭。
技術(shù)背景
目前，地質(zhì)勘探用鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性礫石層，常用孕鑲金剛石鉆頭，切削巖石的金剛石層與 胎體聯(lián)為一個(gè)整體，在鉆頭胎體內(nèi)有水路通過(guò)沖洗液冷卻鉆頭，胎體內(nèi)有聚晶，起到保護(hù)鉆 頭的內(nèi)外徑作用，鉆頭胎體與鋼體聯(lián)在一起，組成鉆頭整體。由于常用鉆頭的端部在鉆進(jìn)中 緊緊壓在孔底巖石上，沖洗液很難通過(guò)，而只能從水路中流走，造成鉆頭端部冷卻不良，特 別是在強(qiáng)研磨性硬地層中，鉆進(jìn)時(shí)鉆頭端部和孔底摩擦嚴(yán)重，產(chǎn)生較高的熱量難以散失，引 起金剛石的熱損傷和胎體的快速磨損，這就是常用的孕鑲金剛石鉆頭的缺點(diǎn)。中國(guó)專(zhuān)利( ZL. 200520078588. 9， 2006年7月26日授權(quán))，內(nèi)容為鉆頭胎體上鑲嵌有圓片狀的金剛石復(fù)合 片和聚晶，適用于軟硬互層地層，破碎地層。中國(guó)專(zhuān)利(ZL00232424. 5， 2001年10月10日授 權(quán))，內(nèi)容為涉及一種用于金剛石鉆頭的超硬切削復(fù)合片，其金剛石切削層的邊緣得到很好 的支撐，使金剛石切削層在工作時(shí)邊緣破碎的幾率大大減小，從而有效提高超硬切削復(fù)合片 的使用壽命。上述技術(shù)都有以下的缺點(diǎn) 一是復(fù)合片鉆頭只考慮復(fù)合片的抗破碎的能力，沒(méi) 有考慮到不同地層的鉆進(jìn)要求；二是復(fù)合片適合軟之中硬地層，不適合研磨性硬地層
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種柱狀切削具鉆頭，能鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性硬地層，充分冷卻切削具 在切削高研磨性巖石時(shí)產(chǎn)生的高溫，保護(hù)柱狀切削具中金剛石免于高溫?fù)p傷而引起強(qiáng)度的降 低，提高切削具的壽命，解決背景技術(shù)存在的上述問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是柱狀切削具鉆頭包含柱狀切削具、鉆頭胎體、鋼體、水路、
定位穴，鉆頭鋼體上設(shè)有定位穴，柱狀切削具與鉆頭胎體成為一體，固定在定位穴內(nèi)，鉆頭 鋼體上設(shè)有水路。
柱狀切削具是通過(guò)用銀銅釬焊固定在鉆頭體的定位穴中，鉆頭的內(nèi)徑外徑邊緣處設(shè)有保 徑聚晶，起到保護(hù)鉆頭的內(nèi)外徑作用。
在鉆頭上的柱狀切削具數(shù)量是任意的，根據(jù)需要確定，柱狀切削具可以是圓柱狀和扁圓 柱狀。柱狀切削具的工作層和焊接層聯(lián)為一個(gè)整體，在工作層內(nèi)含有金剛石顆粒和金屬粉末
，采用熱壓燒結(jié)法燒結(jié)成柱狀。其中金屬粉末成分為WC， W2C， Cu， Ni， Co， Mn， Zn等，按比例和金剛石混合均勻，燒結(jié)成不同金剛石含量的切削具，用以適應(yīng)不同研磨性的地層。
若干柱狀切削具在鉆頭端部交錯(cuò)排列。鉆頭端部排列柱狀切削具的數(shù)量，依據(jù)地層的研
磨性，研磨性越高，柱狀切削具數(shù)量就越多，相反其數(shù)量就越少。合適的數(shù)量是提高柱狀切
削具鉆頭壽命和效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。
柱狀切削具在鉆頭端部交錯(cuò)排列方式為若干柱狀切削具排列成排，相鄰兩排的柱狀切
削具數(shù)量不相同。
例如"1一2"排列，即前面一組排一粒柱狀切削具，后面一組排兩粒柱狀切削具，直 至將鉆頭端面全部布滿(mǎn)；"2—3"排列即為前面一組排兩粒柱狀切削具，后面一組排三粒柱 狀切削具；依此類(lèi)推有"3—4"排列，"4—5"排列，"5—6"排列，"6—7"排列，" 7--8"排列。
柱狀切削具有兩種結(jié)構(gòu)圓柱狀和扁圓柱狀
(1) 圓柱狀切削具的規(guī)格為(直徑/高度)小4/8mm;小6/12mm;小8/16mm;小 10/20mm;小12/24mm切削具用于直徑從小46mm—小96mm的鉆頭，而小6/32mm和小20/40mm切 削具用于直徑從小113mm--小200mm的鉆頭。上述圓柱狀切削具布置于鉆頭的中心部位，是鉆 頭的主切削具。
(2) 扁圓柱狀切削具規(guī)格(長(zhǎng)X寬X高)8X4X8mm; 12X6X12mm; 16X8X16mm; 20X10X20mm; 24X12X24mm; 32X 16X32mm; 40X20X40mm等7種，從8X4X8mm至24X 12 X 24mm扁柱狀切削具用于直徑從小46mm--小96mm的鉆頭，從32 X 16 X 32mm--40 X 20 X 40mm 用于直徑從小113mm--小200mm的鉆頭。
上述扁柱狀切削具布置于鉆頭的內(nèi)徑部位，其作用是增強(qiáng)鉆頭的內(nèi)徑位置的磨損能力。 柱狀切削具內(nèi)在組內(nèi)中耐磨元素的加入
(1) 柱狀切削具中除含有人造金剛石外加入了高耐磨性的天然金剛石，其含量為 5 10%，有效提高了柱狀切削具的耐磨性能。
(2) 柱狀切削具中加入了高穩(wěn)定性的立方氮化硼，其含量為6 12%，有效提高柱狀切削 具的耐熱性能。
(3) 柱狀切削具中加入了鐵鎳合金粉末，有效提高了柱狀切削具的抗折強(qiáng)度。 能鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性硬地層的柱狀切削具，在鉆頭上交錯(cuò)排列，中間的柱狀切削具首先掏槽
破碎，兩側(cè)的柱狀切削具破碎抗剪強(qiáng)度已經(jīng)減弱的孔底巖石，以達(dá)到提高鉆速的目的。另外 ，柱狀切削具之間的空間，是沖洗液的良好的流動(dòng)通道，充分冷卻切削具在切削高研磨性巖 石時(shí)產(chǎn)生的高溫，保護(hù)柱狀切削具中金剛石免于高溫?fù)p傷而引起強(qiáng)度的降低，直接提高了切削具的壽命。
本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 采用柱狀切削具的鉆頭，切削具與孔底接觸面積較小，有效增加了鉆頭切削面上的單 位鉆壓，即在相同的總鉆壓下，每個(gè)切削具上所承受的鉆壓相對(duì)于常規(guī)鉆頭要高，直接提高 了鉆速。
2. 柱狀切削具中具有60— 100%濃度的人造金剛石和5—10%的天然，增強(qiáng)在高研磨性地層 中切削具的耐磨性，提高了鉆頭的壽命。
3. 柱狀切削具鉆頭的水路系統(tǒng)通暢，有利于沖洗液的流動(dòng)，改善鉆頭的冷卻條件和排除 巖粉的流暢，免于柱狀切削具中金剛石的熱損傷保持金剛石原有強(qiáng)度和巖粉對(duì)胎體的過(guò)度沖 刷，提高在強(qiáng)研磨性地層中鉆頭的鉆速和壽命。
4. 柱狀切削具可制造成三種不同金剛石濃度，100%、 75%和60%，不同濃度切削具可以混 合鑲嵌在鉆頭胎體的定位穴中，磨損嚴(yán)重部位采用濃度100%的切削具，正常磨損部位可以采 用濃度60%的切削具，以實(shí)現(xiàn)鉆頭上切削具的均衡磨損，防止鉆頭局部磨損而提前報(bào)廢鉆頭


附圖l為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中柱狀切削具l、鉆頭胎體2、鋼體3、水路4、保徑聚晶5、定位穴6。
附圖2為本實(shí)用新型的柱狀切削具結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中工作層7、焊接層8、金剛石顆粒9、金屬粉末IO。
附圖3為實(shí)施例一的若干柱狀切削具在鉆頭端部平面布置圖。
附圖4為實(shí)施例二的若干柱狀切削具在鉆頭端部平面布置圖。
附圖5為實(shí)施例三的若干柱狀切削具在鉆頭端部平面布置圖。
附圖6為實(shí)施例四的若干柱狀切削具在鉆頭端部平面布置圖。
圖中鉆頭端部ll、柱狀切削具l。
以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
參照附圖l，柱狀切削具鉆頭包含柱狀切削具l、鉆頭胎體2、鋼體3、水路4、定位穴6， 鉆頭鋼體3上設(shè)有定位穴6，柱狀切削具1與鉆頭胎體2成為一體，固定在定位穴6內(nèi)，鉆頭鋼 體上設(shè)有水路4。柱狀切削具通過(guò)用銀銅釬焊固定于鉆頭體的定位穴中，鉆頭的內(nèi)徑外徑邊 緣處設(shè)有保徑聚晶5，起到保護(hù)鉆頭的內(nèi)外徑作用。在鉆頭上的柱狀切削具數(shù)量是任意的， 根據(jù)需要確定，可以是圓柱狀和扁圓柱狀。參照附圖2，柱狀切削具的工作層7和焊接層8聯(lián)為一個(gè)整體，在工作層內(nèi)含有金剛石顆 粒9和金屬粉末10，采用熱壓燒結(jié)法燒結(jié)成柱狀。其中金屬粉末成分為WC， W2C， Cu， Ni， Co， Mn， Zn等，按比例和金剛石混合均勻，燒結(jié)成不同金剛石含量的切削具，用以適應(yīng)不同 研磨性的地層。
實(shí)施例一，參照附圖3:
本實(shí)施例中，鉆頭端部ll上設(shè)有若干柱狀切削具l，若干柱狀切削具按"1一2"排列， 即前面一組排一粒柱狀切削具，后面一組排兩粒柱狀切削具，直至將鉆頭端面全部布滿(mǎn)。 實(shí)施例二，參照附圖4:
本實(shí)施例中，鉆頭端部ll上設(shè)有若干柱狀切削具l，若干柱狀切削具按"2—3"排列， 即前面一組排兩粒柱狀切削具，后面一組排三粒柱狀切削具，直至將鉆頭端面全部布滿(mǎn)。 實(shí)施例三，參照附圖5:
本實(shí)施例中，鉆頭端部ll上設(shè)有若干柱狀切削具l，若干柱狀切削具按"3—4"排列， 即前面一組排三粒柱狀切削具，后面一組排四粒柱狀切削具，直至將鉆頭端面全部布滿(mǎn)。 實(shí)施例四，參照附圖6:
本實(shí)施例為全面鉆頭，鉆頭端部ll上設(shè)有若干柱狀切削具l，若干柱狀切削具按"4一3 "排列，即一組排四粒柱狀切削具，相鄰一組排三粒柱狀切削具，直至將鉆頭端面全部布滿(mǎn)
權(quán)利要求1.一種柱狀切削具鉆頭，其特征在于包含柱狀切削具(1)、鉆頭胎體(2)、鋼體(3)、水路(4)、定位穴(6)，鉆頭鋼體(3)上設(shè)有定位穴(6)，柱狀切削具(1)與鉆頭胎體(2)成為一體，固定在定位穴(6)內(nèi)，鉆頭鋼體上設(shè)有水路(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述之柱狀切削具鉆頭，其特征在于柱狀切削具是 通過(guò)用銀銅釬焊固定在鉆頭體的定位穴中，鉆頭的內(nèi)徑外徑邊緣處設(shè)有保徑聚晶(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之柱狀切削具鉆頭，其特征在于柱狀切削 具是圓柱狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之柱狀切削具鉆頭，其特征在于柱狀切削 具是扁圓柱狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之柱狀切削具鉆頭，其特征在于若干柱狀 切削具在鉆頭端部交錯(cuò)排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述之柱狀切削具鉆頭，其特征在于若干柱狀切削 具排列成排，相鄰兩排的柱狀切削具數(shù)量不相同。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種地質(zhì)勘探用鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性礫石層的鉆頭，特別是柱狀切削具鉆頭。技術(shù)方案是包含柱狀切削具(1)、鉆頭胎體(2)、鋼體(3)、水路(4)、定位穴(6)，鉆頭鋼體(3)上設(shè)有定位穴(6)，柱狀切削具(1)與鉆頭胎體(2)成為一體，固定在定位穴(6)內(nèi)，鉆頭鋼體上設(shè)有水路(4)。本實(shí)用新型的柱狀切削具在鉆頭上交錯(cuò)排列，中間的柱狀切削具首先掏槽破碎，兩側(cè)的柱狀切削具破碎抗剪強(qiáng)度已經(jīng)減弱的孔底巖石，以達(dá)到提高鉆速的目的。另外，柱狀切削具之間的空間，是沖洗液的良好的流動(dòng)通道，充分冷卻切削具在切削高研磨性巖石時(shí)產(chǎn)生的高溫，保護(hù)柱狀切削具中金剛石免于高溫?fù)p傷而引起強(qiáng)度的降低，直接提高了切削具的壽命。
文檔編號(hào)E21B10/46GK201406989SQ200920303349
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者何蕙嵐, 王久全, 波 田 申請(qǐng)人:唐山市金石超硬材料有限公司