[發(fā)明專利]聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的制造

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410504463.1
• 申請(qǐng)日: 2014-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104514493A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·杜爾費(fèi)伊;G·M·西格彭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瓦雷爾歐洲公司
• 主分類號(hào): E21B10/50
• 分類號(hào): E21B10/50
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 陳建芳;閻娬斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)主要涉及用于地下鉆孔的井下工具,更特別地涉及具有聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)切削齒的鉆頭的制造。

背景技術(shù)

鉆孔鉆頭通常用來(lái)在陸地構(gòu)造中鉆孔或鉆井。PDC鉆頭可以包括碳化鎢或鋼制本體和多個(gè)具有聚晶金剛石(PCD)部分的切削齒(PDC切削齒)。PDC切削齒的PCD部分一般地暴露于陸地構(gòu)造。PDC包括聚晶金剛石工作面，其使PDC切削齒能具有高等級(jí)的硬度和耐磨性。

一般地，鉆頭的PDC切削齒和鉆孔鉆頭本體是分別制造的，并且PDC切削齒隨后被附接于鉆頭本體。在PDC切削齒放置于鉆頭本體中相應(yīng)的齒穴后，進(jìn)行釬焊操作來(lái)將PDC切削齒附接到鉆頭本體上(即，附接到齒穴的壁上)。釬焊材料(例如，諸如鑄鐵焊料合金1703、BAG22和BAG24這樣的合金)在釬焊操作中通常用于將每一PDC切削齒固定到鉆頭本體相應(yīng)的齒穴內(nèi)。例如，在將釬焊焊料放置在PDC切削齒和齒穴的壁之間后，可以施加熱量(一般使用噴燈)以熔化釬焊合金，同時(shí)加熱齒穴中的PDC切削齒。在熱量消除后，熔化的釬焊合金固化，以將PDC切削齒粘結(jié)到齒穴的壁。

釬焊操作一般通過(guò)一人或多人手工進(jìn)行。例如，一個(gè)人可以對(duì)釬焊合金施加熱來(lái)熔化切削齒的齒穴內(nèi)的釬焊合金，同時(shí)另一個(gè)人旋轉(zhuǎn)齒穴內(nèi)的PDC切削齒來(lái)均勻地分布熔化的釬焊合金。令人遺憾地，人工釬焊操作可能是許多有害地影響PDC鉆頭質(zhì)量的問(wèn)題的來(lái)源。例如，影響PDC鉆頭質(zhì)量的一個(gè)重要因素是PDC切削齒過(guò)度受到加熱。由所施加的熱引起的暴露于熱的過(guò)度的持續(xù)時(shí)間和過(guò)高的溫度兩個(gè)因素都可能由于對(duì)PDC切削齒的PCD部分的熱損傷而降低PDC切削齒的質(zhì)量。

例如，因?yàn)殁F焊操作者常常依賴操作者自己的判斷來(lái)決定釬焊合金是否充分地熔化以恰當(dāng)?shù)氐卣澈显阢@頭本體的切削齒齒穴內(nèi)的PDC切削齒，釬焊操作者可能錯(cuò)誤地將PDC切削齒暴露于熱過(guò)度的持續(xù)時(shí)間和/或?qū)DC切削齒暴露于熱到過(guò)高的溫度，導(dǎo)致PDC切削齒被損壞。另外，由于操作者對(duì)于釬焊合金在切削齒齒穴內(nèi)是否充分地熔化的判斷錯(cuò)誤，PDC切削齒和齒穴之間的粘合可能沒(méi)有恰當(dāng)?shù)匦纬?。因?yàn)椴煌拟F焊操作者可能在所需的用于熔化釬焊合金的熱(例如，來(lái)自噴燈)的足夠持續(xù)時(shí)間和量上做出不同的決定，由相同的實(shí)體制造的PDC鉆頭可能有不一致的質(zhì)量水準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的示范性的實(shí)施方式提供了一種制造聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)鉆頭的方法，該方法包括：檢查多個(gè)切削齒；檢查鉆頭本體的多個(gè)齒穴；根據(jù)對(duì)所述多個(gè)切削齒的檢查和對(duì)所述多個(gè)切削齒齒穴的檢查，分配所述多個(gè)切削齒中的切削齒給所述多個(gè)齒穴中的齒穴；通過(guò)機(jī)器人將所述多個(gè)切削齒中的所述切削齒放置在所述多個(gè)齒穴中的所述齒穴內(nèi)；以及通過(guò)所述機(jī)器人施加熱給釬焊料，以在所述齒穴內(nèi)產(chǎn)生熔化的釬焊料。

本發(fā)明的另一示范性的實(shí)施方式提供了一種用于制造聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)鉆頭的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：相機(jī)，用于檢查多個(gè)切削齒并用于檢查鉆頭本體的多個(gè)齒穴；機(jī)器人，經(jīng)配置以將多個(gè)PDC切削齒中的PDC切削齒放置在多個(gè)齒穴中的齒穴內(nèi)，并且給釬焊料施加熱，以在所述多個(gè)齒穴中的所述齒穴內(nèi)產(chǎn)生熔化的釬焊料；以及加熱系統(tǒng)，用于將包括所述多個(gè)齒穴的所述鉆頭本體加熱至預(yù)熱溫度。

本發(fā)明的又一示范性的實(shí)施方式提供了用于聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)鉆頭制造的自動(dòng)化裝置，所述自動(dòng)化裝置包括：控制器；第一手臂，用于將多個(gè)切削齒中的切削齒放置在鉆頭本體的多個(gè)齒穴中的齒穴內(nèi)；以及第二手臂，用于將熱施加至釬焊料以在所述多個(gè)齒穴中的所述齒穴內(nèi)產(chǎn)生熔化的釬焊料，其中所述控制器經(jīng)配置以控制所述第一手臂和所述第二手臂。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參考本發(fā)明的下列某些示范性的實(shí)施方式的說(shuō)明，同時(shí)結(jié)合附圖閱讀，本發(fā)明的上述及其他特征和方面會(huì)得到最好的理解，其中：

圖1示出了根據(jù)示范性的實(shí)施方式的用于制造PDC鉆頭的系統(tǒng)；

圖2示出了根據(jù)示范性的實(shí)施方式的通過(guò)圖1的系統(tǒng)進(jìn)行切削齒齒穴檢查的快照；

圖3示出了根據(jù)示范性的實(shí)施方式的進(jìn)行切削齒的放置的快照；

圖4示出了根據(jù)示范性的實(shí)施方式的進(jìn)行自動(dòng)釬焊操作的快照；

圖5示出了根據(jù)示范性的實(shí)施方式的一種制造PDC鉆頭的方法，其包括使用圖1的系統(tǒng)的自動(dòng)釬焊操作；并且

圖6示出了根據(jù)示范性的實(shí)施例一種包括控制器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中控制器控制圖1的系統(tǒng)的操作。

附圖只示出了本發(fā)明的示范性實(shí)施方式，因此附圖不被認(rèn)為是限制了本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明認(rèn)可其它等效的實(shí)施方式。