[實用新型]一種3D打印PDC胎體鉆頭的接頭結構

有效

• 申請號: 201821677263.6
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN209324263U
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 徐躍華;王巍雄
• 申請（專利權）人: 西迪技術股份有限公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46;E21B17/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李海建

本實用新型公開了一種3D打印PDC胎體鉆頭的接頭結構，包括胎體鉆頭體和API接頭，胎體鉆頭體上設置有直孔，直孔內嵌設有襯套，襯套與API接頭螺紋連接。上述接頭結構，通過襯套將胎體鉆頭體和API接頭連接，無需直接在胎體鉆頭體上設置螺紋，避免了胎體鉆頭體上直接設置螺紋容易斷裂失效的問題，從而提高了可靠性；同時在襯套上加工螺紋相比與在胎體鉆頭體上加工螺紋，加工更加便于實現，大大提升了經濟性。

技術領域

本實用新型涉及PDC胎體鉆頭技術領域，尤其涉及一種3D打印PDC胎體鉆頭的接頭結構。

背景技術

PDC(聚晶金剛石復合片)鉆頭利用具有極高硬度的PDC復合片作為鉆頭的切削齒，具有很高的破巖效率和鉆進速度，目前是石油鉆井領域應用最為廣泛的鉆頭工具。PDC鉆頭又分為胎體和鋼體兩種類型。胎體鉆頭利用碳化鎢合金粉末燒結的辦法，制作鉆頭體；而鋼體鉆頭則直接用數控機床將鋼件加工成鉆頭體，再在刀翼和保徑面上堆焊碳化鎢合金材料。對于這兩種鉆頭，PDC復合片都是通過釬焊的方式裝配到鉆頭體的齒窩內。

PDC鉆頭的底端為切削齒工作面，而頂端為標準的API接頭，以連接上游的鉆桿或者其他工具。對于鋼體鉆頭而言，整個鉆頭體和API接頭是同一個鋼件上整體加工的。但是對于胎體鉆頭，由于碳化鎢合金具有脆性，另外價格也比較昂貴，所以一般只把鉆頭體做成碳化鎢合金，接頭仍然采用鋼件。實際操作時，采用在胎體鉆頭燒結時，其內預埋一個設計好的鋼芯，燒結過程使得碳化鎢合金和鋼件牢固的熔滲在了一起。最后將設計好的鋼件API接頭，與露出的鋼芯焊接在一起。

目前，利用最新的合金粉末3D打印技術，已經可以打印出形狀十分復雜的PDC胎體鉆頭，但是打印過程是對粉末進行逐層的局部聚焦式的加熱的，所以無法直接在預埋的鋼芯上面打印合金粉末，同時目前技術也無法同時打印兩種不同合金材料。最簡單的一個思路是直接將碳化鎢胎體鉆頭和鋼件的API接頭通過焊接或者金屬膠連接在一起，但是目前的材料和工藝還無法實現上述目標。另一種最常規的辦法是通過螺紋連接API接頭和鉆頭體，同時用金屬密封膠密封螺紋的縫隙。如專利US20130032412A1給出了一種方法實現胎體鉆頭與API接頭的連接結構，其采用在API接頭的另一端也加工外螺紋，而在胎體鉆頭內孔加工對應的內螺紋；將接頭的上述外螺紋段插入胎體鉆頭內，與鉆頭內孔的內螺紋配合擰緊；在螺紋間隙內注入金屬密封膠(或者先涂好密封膠，再上緊螺紋)并待其固化，為了進一步增加連接的強度，可以在上述的胎體鉆頭和API接頭之間增加一個鎖環，鎖環的一端通過花鍵與胎體鉆頭連接，并用金屬密封膠密封，另一端則與API接頭焊接在一起，這樣花鍵和焊接與螺紋共同承受扭矩。

但是盡管胎體鉆頭所采用的材料碳化鎢合金抗壓性能好，但是不抗拉，材料呈脆性。而螺紋都是受拉力的，所以鉆頭體內的螺紋很容易斷裂失效，可靠性不高；其次，碳化鎢合金硬度非常高，進行螺紋加工是十分困難的，雖然通過3D打印可以直接將螺紋打印出來，但是目前3D打印的精度是無法滿足螺紋配合的要求的，所以仍然需要對螺紋進行精加工，因此該種方式的經濟性也不高。

綜上所述，如何解決3D打印PDC胎體鉆頭的接頭結構的可靠性低和經濟性低的問題已經成為本領域技術人員亟需解決的技術難題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種3D打印PDC胎體鉆頭的接頭結構，以提高3D打印PDC胎體鉆頭的接頭結構的可靠性和經濟性。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種3D打印PDC胎體鉆頭的接頭結構，包括胎體鉆頭體和API接頭，所述胎體鉆頭體上設置有直孔，所述直孔內嵌設有襯套，所述襯套與所述API接頭螺紋連接。

優選地，所述襯套與所述直孔為鍵連接。

優選地，所述直孔的孔壁上設置有第一鍵槽孔，所述襯套上設置有與所述第一鍵槽孔相對應的第二鍵槽孔，所述第一鍵槽孔和所述第二鍵槽孔通過穿設鍵塊連接。

優選地，所述第一鍵槽孔和所述第二鍵槽孔均為蝴蝶結狀的孔。