[發明專利]一種三階鉆頭及其制造方法

有效

• 申請號: 201810091255.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108104722B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 徐頌賢;張世文
• 申請（專利權）人: 無錫錫鉆地質裝備有限公司
• 主分類號: E21B10/00
• 分類號: E21B10/00;E21B10/43;E21B10/44;E21B10/60
• 代理公司: 無錫堅恒專利代理事務所(普通合伙) 32348
• 代理人: 趙貴春

本發明涉及一種適合泥巖取芯鉆探用的三階鉆頭及其制造方法。本發明的三階鉆頭及其制造方法具有導向性好，防粘能力強，鉆探效率高的特點，其制造工藝無需將三階臺階切削齒分別燒結和機加工再燒結，只需要一步燒結即可，工序簡潔高效，生產出來的鉆頭同心度高，耐磨性好，成本低。

技術領域

本發明屬于地層鉆探技術領域，具體涉及一種適合粘性地層取芯鉆探用的三階鉆頭及其制造方法。

背景技術

有些地層地質情況復雜，含很多可塑性強的泥巖，例如煤層，在鉆探過程中泥土容易粘在鉆頭上，都會給鉆探施工帶來很大的麻煩，同時鉆頭在鉆進的過程中容易發生偏心問題，導致鉆進方向偏失。現有技術急需一種鉆進方向不易偏，且排泥效果較好的三階鉆頭及其制造方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種鉆進方向不易偏，且排泥效果較好的三階鉆頭及其制造方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案是提供了一種三階鉆頭，包括由內而外依次設置的外管連接套和環形的鉆頭，所述外管連接套和鉆頭通過過渡粘結管連接；所述鉆頭由內而外包括外徑依次減小的第三階鉆頭、第二階鉆頭和第一階鉆頭，所述第三階鉆頭、第二階鉆頭和第一階鉆頭相連為同心臺階圓柱體，所述第三階鉆頭、所述第二階鉆頭和第一階鉆頭的切削齒為單面斜齒，所述單面斜齒的表面包括齒端的切削平面和沿切削平面一側傾斜向下至齒根的齒斜面；所述切削齒圍繞圓柱體軸心均勻分布；

第三階鉆頭、第二階鉆頭和第一階鉆頭的切削齒之間設有主水路。

通過這樣的設計，在鉆頭鉆進的過程中，第三、二階鉆頭和第一階鉆頭的臺階結構可以起到較好的導向性，不容易偏心；較為寬大的主水路和沖水孔的設計能夠及時冷卻和潤滑鉆頭，降低和防止粘鉆風險。

作為優選的，所述主水路由第三階鉆頭延伸至第一階鉆頭，并與第一階鉆頭內壁連通。這樣的設計水流可以通過主水路直接從鉆頭內排到鉆頭外，對鉆頭進行冷卻和鉆頭唇面潤滑。

作為優選的，所述第三階鉆頭和第二階鉆頭的主水路的臺階面上還設有內排水孔，所述內排水孔內部與第三階鉆頭內壁連通。這樣的設計，水流可以直接從鉆頭內部通過內排水孔排出到鉆頭外(與從主水路的水流匯合)，并在齒斜面的導向作用下對切削平面進行充分的沖洗，進一步提高排泥效果。

作為優選的，所述切削齒包括靠近切削平面的齒端部和支撐齒端部的齒基，所述齒端部和齒基一體燒結成型。這樣的設計，通過將切削齒區分為齒端部和齒基，可以在燒結時對兩者進行不同的材料進行燒結，對于和地質進行切削的齒端部使用耐磨性較強的胎體，對于齒基降低金剛石大顆粒的含量，可以控制成本。

一種三階鉆頭的制造方法包括如下步驟：

第一步：胎體物料混合：將金屬粉和金剛石粉末按一定比例混合，獲得胎體的填充粉末；

第二步：鋪設第一階鉆頭層：將填充粉末a均勻鋪設在模具當中，厚度達到第一階鉆頭高度1/5，并對第一階鉆頭層進行預壓，預壓壓強為20/3Mpa；再將填充粉末b均勻鋪設在模具當中，厚度達到第一階鉆頭的高度，并對第一階鉆頭層進行預壓，預壓壓強為20/3Mpa；

第三步：鋪設第二階鉆頭層：步驟與第二步的鋪設步驟相同；

第四步：鋪設第三階鉆頭層：步驟與第二步的鋪設步驟相同；

第五步：鋪設過渡粘結管層和放置外管連接套：將過渡粘結管層填充粉末c繼續均勻鋪設在模具當中，并將外管連接套定位放置在過渡粘結管層上。

第五步：施加預壓壓力：對外管連接套施加10～20KN；

第六步：保溫擴散：從室溫開始以250～300℃/min速度升溫，至850℃～900℃；保溫1～5分鐘，并施加壓強為10Mpa；