專利名稱：多翼刮刀聚晶孕鑲鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種應(yīng)用于石油、地質(zhì)鉆探領(lǐng)域切削破碎巖石的鉆頭。
目前在鉆井過程中，使用的破碎巖石的鉆頭可分為三大類。一、三牙輪鉆頭；二、三翼刮刀鉆頭；三、復(fù)合片(PDC)鉆頭。
一、三牙輪鉆頭主要是由鉆頭體和三個鋼齒牙輪所組成，鋼齒牙輪和鉆頭體之間由滾珠軸承連接。它的破碎巖石工作原理是在較大鉆壓下沖擊破碎巖石。鉆頭工作時牙輪高速旋轉(zhuǎn)，軸承在高速旋轉(zhuǎn)下受較大沖擊載荷，很容易損壞，常發(fā)生鉆頭的牙輪掉在井底事故。鋼齒牙輪本體不耐磨，因此這種鉆頭工作壽命短，單只鉆頭進尺少。三牙輪鉆頭更不適用于高速旋轉(zhuǎn)的井底動力鉆井。
二、三翼刮刀鉆頭的結(jié)構(gòu)特點是在三個呈120度夾角的長刀翼上鋪焊耐磨材料。(附圖
一)。三翼刮刀鉆頭的結(jié)構(gòu)如附圖一所示，由鉆頭體(1)、水眼(2)、刀翼(3)、硬質(zhì)合金(4)所組成。刀翼(3)的數(shù)量少，一只三翼刮刀鉆頭只有三個形狀長而寬、刃口厚的刀翼。用這種鉆頭鉆井時需要較大的鉆壓才能使刀刃吃入地層。這樣鉆具高速旋轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生巨大的扭矩。在鉆壓大、扭矩大的情況下，鉆具蹩鉆跳鉆嚴重，容易損壞鉆具和鉆井設(shè)備。巨大的扭矩集中在三個刀翼(3)上，刀翼(3)長，刀翼容易斷裂。另外這種鉆頭只有三個刀翼(3)，穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生井斜。
三、復(fù)合片(PDC)鉆頭沒有刀翼，切削齒直接鑲裝在鉆頭體上，切削齒較小，吃入地層深度有限，不適應(yīng)在極軟地層或軟地層鉆進。極軟地層和軟地層的巖性多為泥巖，粘度大。復(fù)合片鉆頭(PDC)切削齒短小，排巖屑空間小，鉆井中容易發(fā)生泥包鉆頭現(xiàn)象，降低了鉆井速度。因此復(fù)合片鉆頭適用于中軟地層鉆井。
本實用新型的目的是克服三翼刮刀鉆頭，由于刀翼(3)厚而寬，在鉆井時容易產(chǎn)生蹩鉆跳鉆現(xiàn)象；克服三翼刮刀鉆頭刀翼(3)長，刀翼(3)容易發(fā)生斷裂現(xiàn)象；克服三翼刮刀鉆頭僅三個刀翼(3)的刀刃接觸井底，穩(wěn)定性差，容易發(fā)生井斜的缺點。
本申請附圖二是一個多翼孕鑲刮刀鉆頭的示意圖。
本實用新型的技術(shù)特征是采用6－18個刀翼(6)均勻放射狀分布在鉆頭體上，刀翼(6)的寬度為30毫米到60毫米之間，刀翼(6)的厚度為20毫米到30毫米之間，刀翼(6)長度為15毫米到35毫米之間為了提高鉆頭的耐磨性，達到提高鉆頭壽命的目的，刀翼(6)刃口上鑲有聚晶金剛石(9)，聚晶金剛石(9)的鑲裝方法是采用常用的孕鑲方法。為了將井底中心部位的巖屑沖洗干凈，在鉆頭體(5)的中心設(shè)一個中心水眼(8)。
鉆頭的刀翼(6)由三個刀翼改為均勻放射狀分布的小刀翼，在鉆頭的切削面上有較多的刀刃接觸井底，呈一個平面。提高了鉆頭的穩(wěn)定性，不容易發(fā)生井斜。
本實用新型的刀翼(6)長度比三刮刀鉆頭的刀翼(3)小，只有三刮鉆頭刀翼(3)的三分之一。當受同樣大的力時，矮小的刀翼受的力矩小，因此不容易發(fā)生斷裂現(xiàn)象。刀翼(6)矮小，水眼(7)、(8)距離井底的距離近，有效地提高了鉆井液的噴射作用。
刀翼(6)矮小，受力矩小，不容易斷裂。因此就可以將刀翼(6)制作得薄些，而強度也能達到要求。薄刀翼(6)在鉆井中，刀刃容易吃入地層，可以減小鉆壓，克服蹩鉆跳鉆現(xiàn)象。
由于刀翼(6)的切削刃上鑲有耐磨性能好的人造聚晶金剛石(9)，提高了鉆頭的耐磨性，保持刀刃鋒利持久、采用鉆頭生產(chǎn)中常用的孕鑲方法鑲裝聚晶金剛石(9)，保護聚晶金剛石(9)受沖擊時不易損壞。從而提高了鉆頭的壽命，即單只鉆頭的平均使用時間和進尺。
按本實用新型制造的多翼刮刀鉆頭，用于極軟地層和軟地層鉆井，能獲得較高的機械鉆速，能降低鉆井成本。
附圖二說明在鉆頭體(5)的端面上有放射狀均勻分布的刀翼(6)。刀翼(6)與三翼刮刀鉆頭的刀翼(3)相比，寬度窄、厚度薄、長度短、數(shù)量多。在刀翼(6)的間隔中有三個水眼(7)，鉆頭的中心有一個中心水眼(8)。鉆井時，鉆井液通過水眼(7)、(8)，沖洗井底巖屑。在刀翼(6)的刀刃處，鑲有人造聚晶金剛石(9)，主要是切削井底巖石。在鉆頭體(5)的外徑上鑲有保徑聚晶金剛石(10)，保護鉆頭直徑。
實施例以外徑為218毫米的多翼刮刀鉆頭為例進行說明。
一只外徑218毫米的多翼刮刀鉆頭(本申請附圖二)，端面上有12個刀翼(6)，均勻放射狀分布在鉆頭體的端面，采取內(nèi)圈三個刀翼(6)，外圈9個刀翼(6)。刀翼(6)的寬度有的35毫米，有的60毫米，按端面位置情況而定。刀翼(6)的厚度為25毫米，長度為25毫米。鉆頭中心有一個水眼，中部有三個水眼。按上述的設(shè)計，制成石墨外模，用粉末冶金的方法鑄成。燒鑄方法同聚晶金剛石取心鉆頭相同。燒鑄好后，經(jīng)過表面修整，加工絲扣，一只完整的多翼刮刀聚晶金剛石孕鑲鉆頭制成了。試驗證明，這種鉆頭比三翼刮刀鉆頭壽命長。單只鉆頭進尺可以達到1400米，比三翼刮刀鉆頭平均多鉆進200米。
權(quán)利要求1.一種多翼刮刀鉆頭，由鉆頭體(5)、刀翼(6)、水眼(7)所組成，其特征在于采用6～18個刀翼(6)呈放射狀均勻分布在鉆頭體(5)端面上，刀翼(6)的寬度為30～60毫米，刀翼(6)的厚度為20～30毫米，刀翼(6)的長度為15～35毫米。
2.權(quán)利要求1所述的多翼刮刀鉆頭，其特征在于刀翼(6)刃口處鑲有聚晶金剛石(8)，鑲裝聚晶金剛石(8)的方法是孕鑲。
3.權(quán)利要求2所述的多翼刮刀鉆頭，其特征在于鉆頭體(5)的中心設(shè)有一個中心水眼(8)。
專利摘要本實用新型是一種多翼刮刀聚晶孕鑲鉆頭，用于石油、地質(zhì)鉆探領(lǐng)域。采用多翼刮刀片形式，并采用聚晶金剛石孕鑲在刀翼刃口處。在極軟地層和軟地層能夠高效持久地切削破碎巖石。提高了極軟地層和軟地層單支鉆頭進尺，提高了鉆井速度。
文檔編號E21B10/46GK2033850SQ8820913
公開日1989年3月8日 申請日期1988年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月5日
發(fā)明者熊發(fā)祥, 胡承慧 申請人:河北任邱華北石油管理局鉆井工藝研究所勞動服務(wù)公司