[發明專利]一種植入式孕鑲金剛石鉆頭及其制造方法

有效

• 申請號: 201710756848.0
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107476767B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 譚現鋒;高科;郭明義;趙長亮
• 申請（專利權）人: 山東省地質礦產勘查開發局第三水文地質工程地質大隊(山東省魯南地質工程勘察院)
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46;B22F5/00;B22F7/08
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所 22206
• 代理人: 李曉莉

一種植入式孕鑲金剛石鉆頭及其制造方法，屬于鉆井、鉆探領域，該鉆頭由金剛石柱、工作層、過渡保徑層和剛體構成，在所述工作層內沿豎直方向鑲嵌有復數個金剛石柱；所述金剛石柱是由外殼及填裝在外殼內部的耐磨材料構成，所述耐磨材料由占體積50％～80％單晶金剛石和占體積20％～50％鐵基骨架材料混合而成。與現有技術相比，本發明的目的是針對孕鑲金剛石鉆頭因鉆頭打滑不進尺、工作壽命短的問題，提供一種植入式孕鑲金剛石鉆頭，本發明的另一目的是提供一種植入式孕鑲金剛石鉆頭的制造方法。經鉆進堅硬打滑花崗巖試驗，有效解決打滑難題，鉆速高，壽命長。

技術領域

本發明屬于鉆井、鉆探領域，特別涉及到一種植入式孕鑲金剛石鉆頭及其制造方法。

背景技術

堅硬打滑地層鉆進仍然是行業內的世界性難題。目前，針對堅硬打滑地層的較有效鉆頭是軟胎體孕鑲金剛石鉆頭，如公開號“CN102828696B”的中國專利文獻，公開了一種堅硬打滑地層鉆進用鐵基孕鑲金剛石鉆頭，是由鉆頭鋼體和鐵基基體混合材料構成，所述的鐵基基體混合材料是由鐵基胎體和金剛石顆粒組成，金剛石顆粒孕鑲在鐵基胎體上，金剛石顆粒含量的體積百分比為45％～75％，粒度為35～50目；所述鐵基胎體是由下述質量百分比的組分構成：鐵粉65％～72％；鋅粉10％～14％；663青銅粉14％～18％；錳粉1％；鎳粉2％。通過胎體材料的不斷超前磨損，使金剛石顆粒不斷出露，破碎巖石獲取進尺，但是鉆頭工作層磨損很快，鉆頭壽命很低。孕鑲金剛石鉆頭工作層的金剛石顆粒的分布方式主要為隨機或均勻分布，即整個工作層中均有金剛石顆粒的存在，如此每粒金剛石切削巖石時均為單兵作戰，當巖石較軟時，其優勢明顯，而當巖石堅硬時，其劣勢將突顯出來，表現出打滑不進尺現象。因此，針對堅硬打滑地層，有必要改變思路研究一種新的金剛石鉆頭工藝，為解決此世界性難題打下基礎。

發明內容

本發明的目的是針對孕鑲金剛石鉆頭因鉆頭打滑不進尺、工作壽命短的問題，提供一種植入式孕鑲金剛石鉆頭。

本發明的另一目的是提供一種植入式孕鑲金剛石鉆頭的制造方法。

本發明的目的是通過以下的技術方案實現的：

一種植入式孕鑲金剛石鉆頭，該鉆頭由金剛石柱、工作層、過渡 保徑層和剛體構成，其特征在于：在所述工作層內沿豎直方向鑲嵌有復數個金剛石柱；所述金剛石柱是由外殼及填裝在外殼內部的耐磨材料構成，所述耐磨材料由占體積50％～80％單晶金剛石和占體積20％～50％鐵基骨架材料混合而成。

進一步，所述外殼為塑料管、合金銅管或合金鐵管中的一種。

進一步，所述外殼的直徑為3mm～10mm，壁厚為0.1mm～0.5mm。

一種制造所述植入式孕鑲金剛石鉆頭的方法，其特征在于，該制造方法包括以下步驟：

步驟一、制備金剛石柱

按照外殼的尺寸要求，切取一定長度的外殼，將按比例混合的單晶金剛石和鐵基骨架材料混合物放入外殼并壓實，得到金剛石柱；

步驟二、按照鉆頭底唇面分布形態和占底面積比例要求，先將經所述步驟一制得的金剛石柱放入石墨模具中并在間隙內填入鐵基胎體材料壓實形成工作層，再將過渡 保徑層裝入石墨模具后再壓實，之后放入剛體，加浸漬金屬后放入烘干箱中，在溫度100℃～200℃條件下，烘干30min～60min，取出后振實，采用無壓浸漬法燒制，燒制溫度為1000℃～1200℃，恒溫燒制20min～60min，緩慢冷卻至室溫，退模具后，機械加工水口和螺紋，獲得植入式孕鑲金剛石鉆頭。

通過上述設計方案，本發明可以帶來如下有益效果：本發明提供的植入式孕鑲金剛石鉆頭，是由金剛石柱、工作層、過渡 保徑層和剛體構成，金剛石柱是由外殼、單晶金剛石和鐵基骨架材料構成，經鉆進堅硬打滑花崗巖試驗，有效解決打滑難題，鉆速高，壽命長。

附圖說明