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      一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭及其制備方法

      關鍵詞 復合鉆頭|2017-08-15 08:56:04|行業專利|來源 中國超硬材料網
      摘要 申請號:201710447313.5申請人:吉林大學發明人:高科高紅通&n
             申請號:201710447313.5
             申請人:吉林大學
             發明人:高科 高紅通

             摘要: 一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭及其制備方法,屬于鉆井技術領域,本發明提出的鉆頭是由剛體和孕鑲塊切削刀翼組成,孕鑲塊切削刀翼固定設置在剛體的端面上,數量為復數個,在任意相鄰兩個孕鑲塊切削刀翼之間設置有扇形水口,孕鑲塊切削刀翼的唇面具有坡度,且唇面上設有波紋形溝槽;在孕鑲塊切削刀翼切削端鑲嵌一層金剛石切削條,金剛石切削條呈負切削角布置在孕鑲塊切削刀翼上,孕鑲塊切削刀翼的胎體和金剛石切削條硬度不同,本發明還提出了制備所述的鉆頭的方法,本發明波紋形溝槽提高切削巖石效率和排屑效果,金剛石切削條和孕鑲金剛石合理的排布,加以運用孕鑲塊切削刀翼的胎體和金剛石切削條硬度不同,有效提高鉆頭壽命和鉆進效率。
             主權利要求:1.一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭,是由剛體(1)和孕鑲塊切削刀翼(2)組成,其特征是:所述孕鑲塊切削刀翼(2)固定設置在剛體(1)的端面上,數量為復數個,在任意相鄰兩個孕鑲塊切削刀翼(2)之間設置有扇形水口(4),孕鑲塊切削刀翼(2)由胎體和孕鑲在胎體上的金剛石顆粒構成,其中金剛石顆粒含量的體積百分比為20%,粒度為35目~40目,所述孕鑲塊切削刀翼(2)的唇面具有坡度,且唇面上設有波紋形溝槽,在所述孕鑲塊切削刀翼(2)切削端鑲嵌一層金剛石切削條(3),金剛石切削條(3)呈負切削角布置在孕鑲塊切削刀翼(2)上,金剛石切削條(3)的切削方向與鉆頭軸線成5°~30°夾角,金剛石切削條(3)為PCD金剛石切削條或CVD金剛石切削條。
             2.根據權利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭,其特征是:所述孕鑲塊切削刀翼(2)的唇面形狀為直線段與圓弧線段結合組成的形狀,其中直線段與圓弧線段相切,直線段與鉆頭軸線成60°~85°夾角,圓弧線段的半徑大于孕鑲塊切削刀翼(2)沿鉆頭徑向的厚度。
             3.根據權利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭,其特征是:所述孕鑲塊切削刀翼(2)的唇面形狀呈弧形,且弧形的曲率半徑大于孕鑲塊切削刀翼(2)沿鉆頭徑向的厚度。
             4.根據權利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭,其特征是:所述金剛石切削條(3)為金剛石切削鋸片,且金剛石切削鋸片呈前后依序錯位排列布置。
             5.根據權利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭,其特征是:所述金剛石切削條(3)呈柱狀結構,均勻排列在孕鑲塊切削刀翼(2)上,金剛石切削條(3)的橫截面呈圓形、長方形或菱形。
             6.根據權利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭,其特征是:所述扇形水口(4)的圓心角為5°~30°。
             7.根據權利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭,其特征在于:所述扇形水口(4)上設有溝槽。
             8.一種制備權利要求1所述的堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭的方法,其特征是:包括以下步驟,步驟一、將石墨模具置于操作臺上,按照設計要求在石墨模具內布設金剛石切削條(3);步驟二、金剛石切削條(3)布設完成后,將含金剛石顆粒的胎體材料裝入石墨模具中,之后放入剛體(1),其中金剛石顆粒含量的體積百分比為20%,粒度為35目~40目;步驟三、將裝有含金剛石顆粒的胎體材料的石墨模具置于中頻感應爐內,采用無壓浸漬法燒結含金剛石顆粒的胎體材料,以120℃/min的升溫速度升至1020℃,保溫10min后放入保溫砂中冷卻24h,除去石墨模具后加工成型。
             9.根據權利要求8所述的制備堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭的方法,其特征是:步驟二中所述的胎體材料是由下述質量百分比的組分構成:碳化鎢WC粉:50%,硬質合金YG6粉:18%,鎳Ni粉:5%,錳Mn粉:3%,鈷Co粉:2%,錫青銅ZQSN6-6-3粉:22%。
       

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