[实用新型]一种用于钻进坚硬及极坚硬岩层的埋桩式金刚石钻头

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种金刚石钻头，尤其涉及一种用于钻进坚硬及极坚硬岩层的金刚石钻头。

【背景技术】

坚硬及极坚硬岩层的钻探，即岩性指标为压入硬度4500Mpa以上，单轴抗压强度大于1500Mpa，研磨性低于5Kg(用钢杆磨损法测定)的岩层，如石英岩、坚硬花岗岩、燧火岩等的钻探，一直是钻探行业的难题。

孕镶人造金刚石在破碎这类岩石时，本身磨损也非常严重。金刚石尖刃部分在钻探过程中很快被岩石磨成小平面，从而大大增加了与岩石的接触面积，降低了单位面积压力，使金刚石破岩能力大大降低。此外，由于这类岩石的钻探产生的岩粉少而细，无法及时磨损钻头胎体，使磨钝了的金刚石不能及时脱落。当单位面积压力降至小于岩石的抗压强度时，就使得钻头不能继续有效地破碎岩石，产生打滑现象。

为了增加作用于金刚石的比压，促进金刚石新的尖刃部分出露并被刻压岩石，目前采用的办法是：一，冶金学办法，即采用软胎体或金刚石弱包镶，使磨损出小平面的金刚石提前脱落(张绍和等“时效长寿命弱包镶钻头的研究”P62，NO.2 Vol29April2001煤田地质及勘探)。二，机械法，即改变钻头工作层底唇造型设计，制造异型底唇钻头以降低钻头与岩层的接触面积，增加作用于金刚石的比压。目前，使用的异型钻头有(1)高低锯齿型钻头，(2)单边凸起型钻头，(3)凹凸型钻头，(4)交错尖齿型钻头，(5)尖环槽型钻头(刘广志“我国打滑层钻进技术已进入国际先进行列”P53-54 NO.10 Vol25 Oct 1989地质与勘探)。

以上方法各有利弊，冶金方法制造的软胎体钻头强度较低，在高压高速的钻进中容易变形。弱包镶钻头寿命短。而异形唇底钻头固然接触面小，但存在钻头强度低，或者头部小根部大，接触面积随钻头唇部的消耗越来越大，钻速越来越慢，以至最后无法钻进。

【发明内容】

针对上述问题，本实用新型的目的是提供在坚硬及极坚硬岩层的钻进时一种不易产生打滑、不进尺现象，也不容易产生刀头断裂和脱落，工作可靠的埋桩式金刚石钻头。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案如下：

一种用于钻进坚硬及极坚硬岩层的埋桩式金刚石钻头，包括冠部和钢体，两部分烧结成为一体，钢体为管状结构，其一端有螺纹，可通过岩芯管与钻杆连接，冠部包括钻头唇底、胎体工作层和带有保径块的非工作层，钢体和冠部结合部开有水口，金刚石胎体工作层中分布有若干埋桩，这些埋桩呈圆柱体、正六面体等多面体，高度与胎体工作层相同。

所述的埋桩在金刚石胎体中呈均匀分布。

所述的埋桩由易磨耗、耐高温的金属或非金属材料制成。

所述的埋桩由石墨棒、或铜棒或低碳钢棒制成。

如上所述的埋桩式钻头，可以采用两种方法制造。低密度埋桩式钻头可以在胎体粉加入石墨模后，但未压实前，将埋桩材料均匀插入。将胎体粉压实定位，然后压入钢体进行热压烧结。高密度埋桩式钻头则需预先在石墨模的唇口位置按设计要求划线，钻定位孔，定位孔孔径大小与埋桩材料的直径相同；再将暗桩插入孔中，然后填粉，压实，装入钢体后再进行热压烧制，以保持埋桩互不搭接。烧结成型的钻头毛坯经螺纹车削加工、铣水口等工序即制成埋桩式钻头。

本实用新型一种用于钻进坚硬及极坚硬岩层的埋桩式金刚石钻头，这种钻头的金刚石胎体工作层中均匀分布了很多与其等高的易磨耗埋桩。钻探过程中埋桩优先磨损而在唇口形成大量凹坑，减少了与岩面接触面积。而且，凹坑截留了大量的岩石碎屑和磨损后脱落的金刚石碎粒等高研磨性物质，加速了唇口的磨耗，从而促进金刚石的出刃。使钻头在全部钻探过程中保持恒定高速，克服了金刚石钻头钻取坚硬极坚硬岩层打滑不进尺的问题。

【附图说明】

图1为本实用新型结构示意参考图。

图中，1为冠部、2为钢体、3为钻头唇底、4为胎体工作层、5为带有保径块的非工作层、6为水口、7为埋桩。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。