[实用新型]一种分层复合型金刚石钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种分层复合型金刚石钻头，金刚石钻头广泛地用于地质勘探、石油钻井和水利水电等基础工程勘察以及地质灾害的治理中。

背景技术

进入21世纪，我国的地质勘探与深部找矿工作量迅速增加，金刚石钻头是必不可少的钻探工具，而且其消耗量极大。然而地壳中的岩石种类繁多，其性能千变万化；钻探实践中希望钻头对岩层的适应能力较强，不能因为岩层种类与性质发生变化，马上要换另一种性能的钻头钻进，这不仅影响钻探施工的进程，而且明显提高钻探成本。而目前的金刚石钻头其结构包括扇形工作块，扇形工作块之间设有水口，扇形工作块其结构为单一结构，对岩层的适应能力不强，普通钻头的工作层为均质型，金刚石在整个工作层中的分布均匀，钻进过程中由于钻头的受力和磨损不相同，必然造成工作层磨损不均匀，钻头的使用效果受到明显影响。

实用新型内容

本实用新型其目的就在于提供一种分层复合型金刚石钻头，对岩层的适应性大大提高，在常见的多数岩石中均可以取得好的钻进效果。同时，钻进速度能提高20%～25%，钻头的使用寿命能提高10%～15%，每米钻探成本下降了约15%左右。具有岩层适应性能强、使用寿命长和成本低的特点。

实现上述目的而采取的技术方案，

包括扇形工作块，扇形工作块之间设有水口，所述的扇形工作块为分层复合型，包括金刚石工作层和非金刚石层，所述的金刚石工作层和非金刚石层交替组合而成，所述的金刚石工作层和非金刚石层为多层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，

由于采用了多层金刚石工作层和非金刚石层的结构设计，因而对岩层的适应性大大提高，在常见的多数岩石中均可以取得好的钻进效果。同时，钻进速度能提高20%～25%，钻头的使用寿命能提高10%～15%，每米钻探成本下降了约15%左右。具有岩层适应性能强、使用寿命长和成本低的特点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1为本装置结构示意图。

图2为本装置中扇形工作块的结构示意图。

图3为本装置中非金刚石层结构示意图。

图4为本装置中金刚石层结构示意图。

具体实施方式

包括扇形工作块，扇形工作块之间设有水口1，如图1所示，所述的扇形工作块为分层复合型，包括金刚石工作层3和非金刚石层2，所述的金刚石工作层3和非金刚石层2交替组合而成，所述的金刚石工作层3和非金刚石层2为多层。

所述的金刚石工作层3的层宽为内层和外层为2.0～3.2mm，中部层层宽为2.0mm；所述的非金刚石层2的层宽为1.2mm或1.5mm。

所述的金刚石工作层3占钻头工作层的75%～80%，非金刚石层2占钻头工作层的25%～20%。

实施例

1、钻头的结构

分层复合型热压金刚石钻头的特征在于: 钻头工作层由性能与规格各异的多层金刚石工作层和非金刚石层组合而成。

金刚石工作层的层宽：内层和外层的为2.0～3.2mm，普通规格钻头采用2.0～2.5mm，绳索取芯钻头采用2.5～3.2mm。居中部位的层宽均采用2.0mm。见图4所示。

非金刚石层的层宽：采用1.2mm或1.5mm。对于脆性大的岩石，采用1.2mm；而对于塑性为主的塑脆性岩石，采用1.5mm。见图3所示。

2、特点

①钻头工作层由多层含金刚石层和不含金刚石层组成，且相互间隔开；

②含金刚石工作层宽为2.0mm~3.2mm，可以依据钻头类型和岩石种类不同优选工作层宽度；

③不含金刚石层宽为1.2mm和1.5mm两种，依据岩石种类不同选择；

④可以针对岩石种类和性质，调整各层的宽度，使之达到最佳的钻进效果。 

本装置从提高热压金刚石钻头对岩层的适应性能出发，设计出一种分层复合型金刚石钻头。钻头的工作层中由多层金刚石层与多层非金刚石层交替-相间组合而构成钻头的工作层。金刚石工作层是钻头破碎岩石的主体，占钻头工作层的75%～80%；而非金刚石层占钻头工作层的25%～20%，不能直接破碎岩石，而是利用破碎穴效应，在钻头的轴向与径向振动作用下破碎岩石，破碎下的岩粉较粗，有利于磨损钻头的胎体，使得金刚石能够维持良好的出刃而提高钻进效率，提高对岩层的适应性。

由此可知，相同金刚石含量的钻头，其工作层的高度约提高20%～25%，有利于提高钻头的使用寿命；若相同工作层高度的钻头，则金刚石的含量约降低20%～25%，等于降低了钻头的成本约20%左右。