[实用新型]添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及地质工程学科领域所用的金刚石钻头，具体地说是一种钻进效率高、使用寿命长的添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头。

背景技术

我国研制人造金刚石钻头的时间至今已有近半个世纪。目前的金刚石钻头虽然具有较好的性能，可以获得较高的经济技术指标。但是，随着向深部找矿方向的发展，岩层越来越坚硬和复杂、多变，钻进中遭遇硬至坚硬致密的岩石的几率也越来越多，造成钻进中时效很低，钻头的寿命也不长。有时一个钻孔中，哪怕只有十多米这样的岩层，就得钻进几天甚至十几天，给钻探施工带来很大的困难。而现有的金刚石钻头的品种少，其性能很难满足钻进硬至坚硬致密岩层的要求。 

发明内容

本实用新型的目的是为了解决钻进中遭遇硬至坚硬致密岩石，需要一种钻进效率高、使用寿命长的钻头，而提供一种添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头，以满足地质找矿领域的当务需求。

本实用新型的目的由以下技术方案来实现：提供一种添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头，至少包括有若干个扇形切削工作块，金刚石、水口和钻头钢基体，在所述的钻头钢基体下端焊有钻头保径层，钻头扇形切削工作块设在钻头保径层下端，每个扇形切削工作块均有由氧化铝空心球、金刚石与胎体材料通过热压烧结形成的无序排列的氧化铝空心球与金刚石复合切削体结构，每两个扇形切削工作块之间由水口分隔。

所述的无序排列的氧化铝空心球与金刚石复合切削体结构中的金刚石表面有敷膜层，膜层厚度为0.10～0.15mm。

所述的无序排列的氧化铝空心球与金刚石复合切削体结构中的氧化铝空心球表面有敷膜层，膜层厚度为0.10～0.15mm。

所述的无序排列的氧化铝空心球与金刚石复合切削体结构中氧化铝空心球的体积浓度为12%~18%，金刚石的体积浓度为11%～13%。

所述的钻头扇形切削工作块高为10~12mm，钻头的保径层高为7~9mm。

本实用新型添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头与现有金刚石钻头相比有如下优点：

1、本实用新型的钻头在每个扇形切削工作块上方通过热压烧结有一层由胎体材料、制粒敷膜的金刚石和氧化铝空心球混合构成的金刚石复合切削体，选择了氧化铝空心球作为制造热压金刚石钻头的辅助材料，是由于氧化铝空心球具有很好的造孔能力，孔隙形成使得钻头胎体具有一定数量和大小的孔隙，能降低胎体的耐磨性。

2、本实用新型的钻头添加了氧化铝空心球构成的金刚石复合切削体的结构，提高了钻头底唇面与孔底岩石的摩擦系数，胎体磨蚀得到增强；钻头的底唇面面积减少，在相同的钻进压力下，单位面积的钻压得到提高。

3、本实用新型的钻头添加了氧化铝空心球构成的金刚石复合切削体的结构，形成的孔隙能够短时间的储存岩粉和洗井液，对于冷却钻头和磨损胎体起着积极作用。综合作用的结果，能够有效提高金刚石的出刃效果，改变常规金刚石钻头在钻进硬至坚硬致密岩石时出现的钻进时效极低，钻头使用寿命极短的现象，因而能够取得突破性的效果。

4、使用本实用新型钻头钻进试验表明：所获得的钻进时效比普通金刚石钻头提高75%～100%，钻头的使用寿命提高70%～95%，这是其它普通金刚石钻头所不具有的特点和优势。本实用新型金刚石钻头可用于地质勘探、石油钻井、科学钻探和工程勘察中，同时还可用于地质灾害的治理。

附图说明

图1为本实用新型添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头底唇面结构示意图。 

图2为图1的Ⅰ-Ⅰ局部结构剖视示意图。

上述图中：1-钻头扇形切削工作块；2-金刚石；3-氧化铝空心球；4-水口；5-钻头保径层；6-钻头钢基体。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1：本实用新型提供一种添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头，以φ77/48mm规格的热压金刚石钻头为例，其结构如图1、2所示，钻头包括有钻头钢基体6和8个扇形切削工作块1、8个水口4，在所述的钻头钢基体6下端焊有钻头保径层5，钻头扇形切削工作块1设在钻头保径层5下端，每个扇形切削工作块1均有由无序排列的氧化铝空心球3、金刚石2与胎体材料通过热压烧结形成的复合切削体结构，每两个扇形切削工作块1之间由水口4分隔。钻头的切削工作层1高为10mm，钻头的保径层5高为8mm。

本实用新型热压金刚石钻头的扇形切削工作块1的复合切削体结构中金刚石体积浓度取12%，氧化铝空心球的体积浓度取15%。

本实用新型热压金刚石钻头的制造过程是：