[实用新型]一种薄楔形金刚石复合片地质钻头

说明书

技术领域

一种薄楔形金刚石复合片地质钻头主要用于地质、石油、水井、工程等领域中的取芯和不取岩芯的钻孔。 

背景技术

现有地质、石油、水井、工程等领域中的钻头主要有三大类。一是金刚石热压；电镀钻头。二是牙轮钻头。三是金刚石复合片钻头。三类钻头在不同的地质条件下各有其优势和缺陷。金刚石复合片钻头在软岩层中钻进具有较大优势，但钻进压力大设备磨损快，且不能钻硬岩层使其使用受到一定的限制。 

金刚石复合片的构造是由金刚石工作层和硬质合金垫层组成。根据其构造，造成上述缺陷的主要原因有二个方面：一是金刚石复合片总体厚度(H)太厚，一般在4至19毫米，个别产品甚至更厚，金刚石工作层(1)在0.5至2毫米其它为硬质合金层(2)。由于总体厚度(H)太厚，硬质合金耐磨性强且硬质合金层厚，磨销阻力大，需要强大的钻进压力才能使金刚石工作层(1)楔入岩体进行强制性剪切破岩，所以岩石越软越能体现其优越性。岩石越硬越难楔入岩体破岩，得不到钻进效果。且由于硬质合金的耐磨性，钻进中金刚石工作层(1)难于出刃和出刃小而出现打滑和难于进尺的现象。二是金刚石复合片呈圆弧形与岩石的接触面大，需要大的钻进压力才能得到好的效果。在硬岩层中钻进时形成硬对硬的磨削这也是造成打滑的原因。由于总体厚度(H)太厚且与岩石呈圆弧形接触面，造成金刚石复合片整体工作面与岩石的整体接触面积加大，再加上硬质合金硬耐磨性强，所以需要大的钻进压力，由于设备和材料的限止。因此只能适应软、中硬岩层的钻进，不能打硬岩层。 

发明内容

为解决目前金刚石复合片钻头钻进压力大且不能钻硬岩 层的通病，针对现有金刚石复合片总体厚度(H)太厚和形状结构上存在的问题。本实用新型所采取的技术方案是：一、将金刚石复合片(A)总体厚度(h)控制在1.5至3毫米以内；金刚石工作层(1)厚控制在0.5至2毫米以内其它为硬质合金垫层厚(2)控制在1至2.5毫米以内。这一措施主要是减少硬质合金垫层厚度；降低了硬质合金垫层耐磨性，从而减小了钻进压力，加快了金刚石工作层(1)在钻进中的出刃，有利于金刚石工作层(1)在岩层中的楔入钻进，提高了钻头的适应性，扩大了钻头的使用范围。二、将现有金刚石复合片工作端圆弧形接触面改为多点式楔角形接触点(B)且楔角点(B)在钻头工作端端面(4)的不同部位形成多点式均匀分布。这一措施使现有圆弧形接触面变成了楔角点式接触大大减少了与岩石的接触面，从而更进一步减少钻进压力，大大提高了金刚石工作层(1)楔入岩石量，更有利于加快钻进速度和坚硬岩石的钻进。三、将改进的薄楔形金刚石复合片(A)通过焊接等方法在钻头工作端端部(3)和端面(4)组合成各种不同的结构形式来适应各种不同的地质条件。更好地发挥和扩大金刚石复合片钻头的使用优势。 

经上述技术方案的改造，本实用新型的有益效果是：减小了钻进压力，减少了设备的磨损，大大加快了钻进速度，提高了钻头的适应性和使用范围。使金刚石复合片钻头由原来只能钻软、中硬岩层转变为可以钻软、中硬、硬、坚硬岩层。使金刚石复合片钻头成为优于各类钻头之上。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。 

图1是薄楔形金刚石复合片(A)楔角两夹角边为直弧线(EF)混交示意图，图2是侧视图。图3是薄楔形金刚石复合片(A)楔角两夹角边为弧线(FF)窄形片示意图，图4是侧视图。图5是薄楔形金刚石复合片(A)楔角两夹角边为弧线(FF)宽形片示意图，图6是侧视图。图7是薄楔形金刚石复合片(A)楔角两夹角边为直弧线(EF)混交圆形双楔角片示意图，图8为侧视图。图9是薄楔形金刚石复合片(A) 楔角两夹角边为直弧线(EF)弧弧线(FF)三楔角形片示意图，图10为侧视图。图11是薄楔形金刚石复合片(A)楔角两夹角边为直线(EE)示意图，图12是侧视图。上述各图为本实用新型部分薄楔形金刚石复合片(A)形状结构示意图。图中楔角顶点(B)可略带小圆弧，(E)为直线，(F)为弧线，(h)为总体厚度，(1)为金刚石层，(2)为硬质合金层。 

图13是本实用新型薄楔形金刚石复合片(A)楔角顶点(B)在工作端端面(4)均布示意图，图14是图13中N-N剖视，是本实用新型薄楔形金刚石复合片(A)在钻头工作端端部(3)均布组合结构示意图之一。图中(A)为薄楔形金刚石复合片；(5)为钻头钢体；(3)为工作端端部；(B)为均布的薄楔形金刚石复合片楔角顶点；(4)为工作端端面。 

具体实施方式

参见附图，本实用新型包括一个钻头钢体(5)和固定于钻头钢体(5)工作端端部(3)的薄楔形金刚石复合片(A)。其特征在于：1、薄楔形金刚石复合片(A)其总体厚度(h)控制在1.5至3毫米以内。金刚石工作层(1)厚度控制在0.5至2毫米以内其它为硬质合金层(2)控制在1至2.5毫米以内。2、薄楔形金刚石复合片(A)的工作端为楔角形接触点(B)其两边夹角线可为直线(E)和弧线(F)或直弧(EF)混交。薄楔形金刚石复合片(A)均匀分布在钻头钢体(5)的工作端端部(3)的同时楔角顶点(B)且均匀分布在钻头工作端端面(4)以此来实现各复合片(A)楔角工作在各自的不同部位。通过上述技术改造减少了金刚石复合片中耐磨性强的硬质合金层(2)的厚度和总体厚度(h)。减少了金刚石复合片(A)与岩石的接触面积使其由圆弧形接触面变为多点式楔角形接触点，从而加快了钻进速度提高了钻头的适应性，减少了设备的磨损。