[實(shí)用新型]PDC鉆頭的復(fù)合齒

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920105603.2
• 申請日: 2009-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN201326379Y
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡鏡崙
• 申請（專利權(quán)）人: 中成新星油田工程技術(shù)服務(wù)股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B10/46
• 分類號(hào): E21B10/46;E21B10/56
• 代理公司: 北京市合德專利事務(wù)所
• 代理人: 李本源

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型技術(shù)涉及一種石油、地質(zhì)、煤田和礦山等領(lǐng)域鉆井用鉆頭的PDC片和含孕鑲塊的硬質(zhì)材料圓柱組成的復(fù)合齒，屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，石油、地質(zhì)、煤田和礦山等領(lǐng)域使用的PDC鉆頭通常有不同拋物線弧形的幾個(gè)刀片組成，在每個(gè)刀片上按一定距離以負(fù)前角為10-30°鑲焊不同直徑的圓柱硬質(zhì)合金PDC片齒，齒的長度一般在8-14毫米左右，按鉆頭直徑大小和PDC片齒的直徑不同鑲焊約20-50多個(gè)齒不等。這些負(fù)前角齒的鋒利圓弧部分用來切削巖石，像一個(gè)多刃銑刀鉆頭一樣工作。

PDC片齒的磨損首先從圓弧頂部開始，隨后就逐漸將圓弧磨平。這時(shí)，齒底和巖石的接觸面積大幅度的增加，鉆速會(huì)不斷下降，尤其是磨損性差的PDC片齒，鉆速下降幅度更快。如何減緩PDC片齒圓弧頂部的磨損速度，增加該部位的耐磨性，并使PDC片齒在磨損過程中保持類似圓弧的形狀，以減少PDC片齒和井底巖石的接觸面積，以利于提高鉆速，延長鉆頭的使用壽命，這是目前國內(nèi)外各鉆頭公司急待研究解決的課題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型技術(shù)的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種增加PDC片齒圓弧頂部的耐磨性和它在磨損過程中能自磨成類似圓弧的PDC片和鑲孕鑲塊的硬質(zhì)材料圓柱組成的復(fù)合齒。該齒由PDC片和鑲孕鑲塊或人造金剛石聚晶塊的硬質(zhì)材料圓柱經(jīng)低溫焊接復(fù)合而成，其中孕鑲塊的一個(gè)側(cè)面貼住PDC片背面，孕鑲塊的弧形頂面與PDC片的外圍弧形一致并前后排列在齒的側(cè)面上，孕鑲塊的其它面被硬質(zhì)材料圓柱包圍。這種復(fù)合齒是由厚3-5毫米不同直徑的PDC片通過低溫焊接將相同直徑的鑲孕鑲塊的長6-12毫米硬質(zhì)材料圓柱焊在一起。硬質(zhì)材料圓柱的孕鑲塊是由天然金剛石和人造金剛石單晶混合，經(jīng)過粉末冶金熱壓燒結(jié)成的，其形狀為厚2-8毫米的長方形孕鑲塊(長方形長和寬有具體齒的大小來定)，也可以用厚2-8毫米的同尺寸的長方形人造金剛石聚晶塊。長6-12毫米的硬質(zhì)材料圓柱是通過粉末冶金熱壓和燒結(jié)法將長方形金剛石孕鑲塊或人造金剛石聚晶塊與硬質(zhì)材料圓柱基體壓制在一起，經(jīng)整形加工而成。硬質(zhì)材料圓柱基體的主要成份為不同比例的碳化鎢、鑄造碳化鎢、鈷、鎳、鐵、錳和663青銅粉等金屬組成。熱壓成形后圓柱體的基體硬度和耐磨性比PDC片齒上的硬質(zhì)合金要低，具體可根據(jù)所鉆巖石的研磨性作適當(dāng)調(diào)整，以保證復(fù)合齒能達(dá)到自銳和自磨成類似圓弧的效果。

綜上所述，本實(shí)用新型技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型提供一種PDC片和鑲孕鑲塊的硬質(zhì)材料圓柱復(fù)合齒，其優(yōu)點(diǎn)在于這種圓柱組成的復(fù)合齒圓弧頂部由于PDC片圓弧頂部后增加了厚2-8毫米的長方形天然金剛石單晶熱壓孕鑲塊或人造金剛石聚晶塊，從而加強(qiáng)了PDC片圓弧頂部的耐磨性，同時(shí)PDC片頂部圓弧二側(cè)后面沒有孕鑲塊和聚晶塊，所以二側(cè)復(fù)合片磨損得快，使復(fù)合齒圓弧頂部自磨成類似于圓弧的齒形，可以減少復(fù)合齒和井底巖石的接觸面積，有利于提高鉆速和延長鉆頭壽命。

本實(shí)用新型技術(shù)提供一種PDC片和鑲孕鑲塊的硬質(zhì)材料圓柱組成的復(fù)合齒，其優(yōu)點(diǎn)在于這種復(fù)合齒的制造工藝比較簡單，將PDC片和鑲孕鑲塊或人造金剛石聚晶塊的硬質(zhì)材料圓柱用低溫焊接在一起，硬質(zhì)材料圓柱基體性能和金剛石孕鑲塊或聚晶塊的尺寸可以根據(jù)鉆頭上復(fù)合齒大小和巖石研磨性的高低隨時(shí)調(diào)整，以達(dá)到最佳效果。

附圖說明

圖1為PDC片和鑲金剛石孕鑲塊或人造金剛石聚晶塊的硬質(zhì)材料圓柱復(fù)合齒結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為長方形金剛石孕鑲塊或人造金剛石聚晶塊的外形示意圖。

圖3為PDC片和鑲孕鑲塊或人造金剛石聚晶塊的硬質(zhì)材料圓柱組成的復(fù)合齒磨損后切削齒和巖石的接觸面積示意圖。

圖4為普通PDC齒磨損后切削齒和巖石的接觸面積示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。