[实用新型]泥岩层钻进鼠齿式金刚石复合片取心钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金刚石复合片钻头。

背景技术

目前，国内在地质岩心钻探中，通常采用金刚石钻头(表镶和孕镶)、金刚石PDC(Polycrystalline Diamond Compact)复合片钻头和硬质合金钻头三种类型钻头。

金刚石钻头(表镶和孕镶)在胎体材料表面镶嵌单晶金刚石或胎体中孕镶单晶金刚石，采用电镀法、热压烧结法和无压浸渍法制作。

PDC复合片其上部为聚晶金刚石薄层，下部为碳化钨基片，PDC复合片是PDC钻头的切削元件。PDC复合片钻头是将PDC复合片通过钎焊法钎焊到钻头胎体或钻头钢体上，或者将复合片钎焊到硬质合金支撑体上后再镶焊到钻头体上，一般采用银基焊料。

在地质岩心钻探中，硬质合金钻头采用钨钴类柱状硬质合金为切削具，硬质合金钻头的制作一般是采用镶焊方法将硬质合金镶焊到预加工好的钻头体上，一般使用铜焊料。

在硬岩地层钻进一般选用金刚石钻头，在软～中硬地层钻进一般选用硬质合金钻头和PDC复合片钻头。钻进过程中，当遇到泥岩地层，尤其是成岩度较高的致密泥岩时，普通PDC复合片钻头钻进效率极低，类似于金刚石钻头钻进硬岩时的“打滑”现象，还易产生“泥包”钻头。所以，普通PDC复合片钻头不适用于钻进泥岩地层。泥岩层钻进采用较多是硬质合金钻头，但是，当遇到成岩度高、较为致密的泥岩，我们通常称之为弹塑性泥岩时，硬质合金钻头钻进就变得较为困难。一个新的合金钻头在起初钻进30～50cm时，钻进时效相对较高，以后大幅减慢，有时小时效率不足10cm；观察使用过的合金钻头可以发现，合金切削齿的刃尖有少量磨损；换用新合金钻头，上述现象重复发生。因此，致密泥岩层钻进时效低、成本高是岩心钻探中的一大难题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于泥岩地层钻进、钻进时效率高、寿命长的泥岩层钻进鼠齿式金刚石复合片取心钻头。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：泥岩层钻进鼠齿式金刚石复合片取心钻头，它涉及钻头体、金刚石复合片，金刚石复合片通过银钎焊法镶焊在钻头体的顶端上构成切削齿，其特征在于：金刚石复合片的上部为尖齿形状。

所述的金刚石复合片的上部尖齿形状的刃角为60°～120°。

所述的金刚石复合片在钻头体上的镶焊角度α为10～15°负前角。镶焊角α是指金刚石复合片在钻头体上镶焊时其切削面相对于钻头体轴向的夹角，见图11所示；α越大有利于保护切削刃，反之有利于提高钻速。

所述的金刚石复合片在钻头体上的外摆角β为8～10°。外摆角也称径向角，是指金刚石复合片向后偏离径向的角度，见图12所示；它的作用主要是为了加强机械清洗，防止“钻头泥包”，β角使岩屑朝外滑移。

所述的金刚石复合片通过银钎焊法镶焊在钻头体的顶端上为全露式、浅埋式或深埋式结构形式。

所述的切削齿为单环齿或多环齿(含双环齿)布齿结构形式。

本实用新型具有如下有益效果：

1.采用金刚石复合片的上部为尖齿形状，采用尖齿形状(抛光镜面)的金刚石复合片作为钻头切削具，可以使钻头切削产生的岩屑及时随冲洗液排走，避免泥岩岩屑粘附切削具导致“泥包”钻头或“糊钻”现象。钻头适用于各类泥岩地层，尤其是致密泥岩地层效果更好。

2.将金刚石复合片切割成尖齿形状，通过人工方法提高切削具的尖锐度，使钻头在泥岩地层钻进时的时效大增。特别适用于泥岩地层钻进，且钻进时效率高。

3.金刚石复合片由于其上面有一薄层聚晶金刚石，其耐磨性比硬质合金要高出许多倍。所以，采用金刚石复合片作为钻头切削齿制成的钻头在泥岩地层钻进时，能保持稳定的高时效，而且钻头有很长的使用寿命。

4.钻头采用尖齿形状的金刚石复合片作为切削元件，钻头设计时让切削元件有一定角度的镶焊角度和外摆角，可以防止在泥岩层钻进时“泥包”钻头或“糊钻”现象，使钻头始终保持较高的钻进效率。

5.金刚石复合片构成的切削齿可以设计加工成单环齿或多环齿(含双环齿)布齿结构形式，适用于不同钻孔口径的钻头结构需要。

附图说明

图1是本实用新型金刚石复合片形状(尖齿形状或称切割形状)之一的示意图

图2是本实用新型金刚石复合片形状之二的示意图

图3是本实用新型金刚石复合片形状之三的示意图

图4是本实用新型金刚石复合片形状之四的示意图

图5是本实用新型金刚石复合片形状之五的示意图

图6是本实用新型金刚石复合片形状之六的示意图

图7是本实用新型金刚石复合片镶焊在钻头体上全露式的结构示意图