[实用新型]一种多孔胎体孕镶金刚石钻头

说明书

技术领域

本实用新型属于室友地质勘探领域，涉及石油地质勘探用碎岩工具，具体涉及一种多孔胎体孕镶金刚石钻头。

背景技术

孕镶金刚石钻头依靠自磨出刃破碎岩石，在正常钻进时胎体磨损，金刚石不断出露克取岩石，如果胎体不磨损或者磨损很慢，则金刚石出刃甚少，难以发挥磨削能力，如果胎体磨损过快，则造成金刚石早期脱落和崩刃，钻头迅速失去钻进能力。

致密打滑岩层是金刚石钻探中遇到的一大难题，金刚石钻头在该类地层钻进时，胎体磨耗量低，金刚石不易出刃。由于钻头打滑不进尺，或进尺极慢（时效常在0.1～0.2m/h，回次进尺仅0.2～0.5m，钻头使用寿命2～3m），一个钻孔只有几米或者十几米也要耗费大量时间和钻头，从而导致钻孔施工周期延长，勘探成本增高，经济效益明显下降。目前解决钻头打滑问题的方法主要有：（1）软胎体钻头法：胎体软且不耐磨，钻头寿命低；（2）人工投砂研磨法：随意性大，研磨时间不好掌握导致钻头加快磨损，降低钻头寿命；（3）异形唇面结构钻头：异形唇面磨平后效率迅速降低，优势不再存在；（4）弱包镶金刚石钻头：对金刚石采用弱包镶工艺导致金刚石容易脱落，超前磨损胎体，虽提高了钻进时效，但同样降低了钻头寿命；（5）主辅磨料自锐钻头：即在钻进过程中，辅磨料破碎或脱落，在钻头唇面形成许多凹坑，增大钻进比压，从而有利于于快速钻进。这种方法具有一定效果，但由于辅磨料是实体添加，在实际钻进过程中并不能如理想全部脱落形成微坑，大多挤压破碎后仍留在胎体凹坑内部，影响钻头的出刃效果。另一方面，辅磨料非球形，加入胎体中后会产生较大的应力集中，降低胎体整体的强度。

发明内容

为了有效钻进坚硬致密打滑地层，本实用新型提出一种多孔胎体孕镶金刚石钻头，克服现有技术中金刚石钻头钻遇坚硬致密打滑地层容易发生钻头抛光不进尺或者进尺很慢引起的钻孔施工周期延长经济效益明显下降的难题。

本实用新型提供了一种多孔胎体孕镶金刚石钻头，包括钻头钢体、胎体工作层和胎体非工作层，所述胎体非工作层用于连接胎体工作层和钻头钢体；所述胎体工作层的胎体内包镶有金刚石和空心孔结构。

其中，所述空心孔结构分布于整个钻头胎体工作层。

进一步，所述空心孔结构在胎体内上下多层排列且沿圆周多层排列。

进一步，所述空心孔结构为具有一定耐压力的无机化合物制成的空心球类物质。

进一步，所述空心孔结构的球体孔隙粒直径为10-100目。

本实用新型的有益效果是：由于空心孔结构的合理添加提高了金刚石的自出刃性能，能够有效改善金刚石钻头在钻进坚硬致密打滑地层时金刚石表面的抛光磨损状态，可大幅提高钻探效率，缩短作业周期，降低施工作业成本。

附图说明

图1：本实用新型多孔胎体孕镶金刚石钻头正视图；

图2：本实用新型多孔胎体孕镶金刚石钻头俯视图。

具体实施方式

以下进一步说明本实用新型的实施例，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1、2所示，本实用新型的多孔胎体孕镶金刚石钻头包括：钻头钢体5、胎体非工作层4和胎体工作层3，所述胎体非工作40层用4于连接胎体工作层3和钻头钢体5。所述胎体工作层3的胎体内包镶有金刚石1和空心孔结构2。所述的空心孔结构为具有一定耐压能力的无机化合物制成的空心球类物质，包括氧化铝、氧化锆、碳化钨、碳化硅、氮化硅等陶瓷中的一种或两种以上的混合物。该空心孔结构2贯穿于整个钻头胎体工作层3，球体孔隙粒直径10-100目。

所述空心孔结构2在胎体内为上下多层排列，且沿圆周多层排列。

孕镶金刚石钻头胎体粉末与空心孔结构按照重量百分比混合而成，其比例可根据地层情况任意进行调整。

实施例1~3：

实施例1至实施例3所述各原料的重量配比如表1所示。

胎体粉按重量百分比取孕镶金刚石钻头基体粉和空心孔结构进行混合，加入60%浓度金刚石和润湿剂，充分混合均匀后通过热压烧结（烧结温度为600～800℃），保温5min，自然冷却制得钻头胎块，再通过二次焊接制成金刚石钻头。

实施例1至实施例3的微钻试验测试结果如表2所示，在相同的条件下（同钻压、同转速）钻进可钻性12级的燧石岩样，测试结果如表2所示。

表1. 实施例配比设计

表2. 实施例微钻测试结果