[實用新型]焊接式高胎體地質鉆頭

有效

• 申請號: 201420255561.1
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN203925297U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 劉志環;潘曉毅;謝德龍;羅文來;林峰;呂智;胡喬帆;王進保
• 申請（專利權）人: 中國有色桂林礦產地質研究院有限公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 廖世傳

(一)技術領域：

本實用新型涉及地質勘探鉆進技術，具體為一種焊接式高胎體地質鉆頭。

(二)背景技術：

目前，固體礦藏勘探鉆進工程中大多仍采用金剛石地質鉆頭，金剛石地質鉆頭制造技術經過數十年的發展，在結構設計、鉆探工藝方面有了一定的進步，但是，總的來說發展緩慢，技術創新力度不夠。

金剛石地質鉆頭產品目前包括中頻整體燒結法地質鉆頭、電鍍法地質鉆頭。

中頻整體燒結法地質鉆頭是采用中頻熱壓燒結機制造，制造過程是先將金剛石與金屬粉末的混合物倒入所需尺寸的石墨模具中，然后將經加工形成鋸齒面的鋼體放置在粉體上，通過中頻電磁感應產生的熱量和上下壓力，將燒結成型的鉆齒與鋼體結合在一起。這種方法生產的金剛石鉆頭燒結溫度高，鉆齒內部致密度差，鉆齒與鋼體結合力不夠強，所以鉆齒高度低，且鉆進效率、使用壽命都較低。

孫友宏等人的《可再生水口的金剛石取芯鉆頭》(申請號為200810051152.9)發明專利提出了從結構上進行了合理設計，實現鉆齒和水口的多層化，并保證每一層水口面積比達到15％～35％，但是此專利仍然采用中頻整體燒結法制造，燒結溫度高、鉆齒燒結致密度低，而且結構復雜，制造難度大，模具消耗大。

電鍍法金剛石地質鉆頭是在經表面處理后的鋼體表面直接鍍上金屬胎體和金剛石顆粒的復合層，金屬胎體與鋼體是原子價鍵結合，因此結合強度較高；電鍍法制作的地質鉆頭金屬胎體對金剛石具有比普通方法更高的把持強度，而且金剛石無高溫損傷，鉆頭鉆進效率高；然而電鍍鉆頭制作時間長，成本高，且胎體高度越高，制作時間越長，鉆頭使用壽命往往較低。

肖云捷的《一種高效金剛石地質鉆頭的制造方法》(申請號為201110008431.9)發明專利第一次提出了采用激光焊接方法制造金剛石地質鉆頭的概念，但只是簡單的模仿常規激光焊接產品，將鉆齒與鋼體實現連接而已。由于地質鉆頭鉆齒內金剛石磨粒含量通常較高，鉆齒強度也往往較低，隨著鉆齒高度的增加，鉆齒斷裂的可能性增加，因此，常規鉆頭鉆齒高度低于8mm，鉆頭壽命十分有限。

(三)實用新型內容：

為此，本實用新型提供一種焊接式高胎體地質鉆頭，旨在解決礦產地質勘探鉆進工程中、特別是1000米以下深部鉆進中鉆頭鉆進效率低、使用壽命短而導致鉆頭起下鉆頻率高、鉆探總體效率低、鉆孔易于塌陷等問題。

能夠解決上述技術問題的焊接式高胎體地質鉆頭，包括高胎體鉆齒、水口塊和鋼體，所述高胎體鉆齒于鋼體上圓周均布，所述水口塊設于相鄰高胎體鉆齒之間的鋼體上，所不同的是所述高胎體鉆齒包括含破巖磨粒的工作齒層、不含磨粒的過渡齒層以及不含磨粒的焊接齒層，高胎體鉆齒總高度為15mm～35mm，其中，所述工作齒層高度為12mm～29mm，所述過渡齒層高度為1mm～3mm，所述焊接齒層高度為2mm～3mm；匹配于高胎體鉆齒高度，所述水口塊高度為5mm～15mm。

根據鉆進巖石對象，進一步對水口塊高度的設置：所述高胎體鉆齒總高度選擇為15mm～20mm時，所述水口塊高度選擇為5mm～10mm；所述高胎體鉆齒高度選擇為20mm～35mm時，所述水口塊高度選擇為10mm～15mm。

為保證鉆削區域供水充分，所述水口塊的內、外兩側(直徑方向)分別開設內水槽和外水槽，所述內、外水槽深度根據鉆進對象選擇為1mm～5mm。

對于普通鉆進巖石，一般不需要添加聚晶進行鉆頭保徑，但對于強研磨性地層，所述高胎體鉆齒的內、外表面需鑲嵌聚晶，聚晶鑲嵌部位為工作齒層、或為過渡齒層、或為工作齒層和過渡齒層。

所述工作齒層中包含的破巖磨粒為金剛石，當鉆進巖石為中硬、軟地層時，工作齒層中包含的破巖磨粒為金剛石和碎聚晶的混合物，通過體積破碎方式實現鉆進，可大大提高鉆進效率。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型焊接式高胎體地質鉆頭結構中，高胎體鉆齒結構中焊接齒層確保了與鋼體的連接強度，過渡齒層則起到銜接工作齒層與焊接齒層的作用，能保障高胎體鉆齒的整體強度；制作方法中采用先進的激光焊接技術制造具有大的鉆齒高度、能保證鉆齒強度不至于斷裂的地質鉆頭，此種地質鉆頭鉆齒強度高、鉆進效率高、使用壽命高，從而大大減少了鉆頭起下鉆的次數，大大提高了鉆探臺月效率，減少塌孔事故的發生。

2、本實用新型具有鉆齒燒結致密度高、金剛石熱損傷小、胎體尺寸高等優點，因而較常規地質鉆頭具有高得多的鉆進壽命和較高的鉆進效率，大大減少了鉆頭的起下鉆頻率，能極大的提升鉆進工程效率。

(四)附圖說明：

圖1為本實用新型一種實施方式的立體結構圖。