[实用新型]一种地质钻探钻头

说明书

本实用新型涉及到一种地质钻探钻头，它包括切削单元、切削单元支撑体、钻头胎体和钢体，适用于地质矿产取心钻探和石油取心钻探。

地质矿产钻探中已广泛使用天然金刚石表镶钻头和人造金刚石或细粒天然金刚石孕镶钻头，但由于碎岩方式的差异和限制，表镶钻头适于钻进完整的中硬、中硬－硬岩层，不太适于在软地层和坚硬致密岩层中使用。而孕镶钻头在钻进中硬以上地层时，也只有在高转速条件下才能获得较好的钻进效果。在钻进坚硬微密岩层时，尽管使用高钻压工艺参数，往往还会出现“打滑”不进尺现象。为了改变金刚石钻头的碎岩方式，近年推出了不同结构形式的复合片钻头，如英国专利GB2152104A中公开的回转钻头及切削具，美国专利US4570725，US4593777中公开的钻头及切削具，其切削具均为在柱状硬质合金衬体上粘接一薄层含金刚石的切削层，并将其镶嵌在钻头体上。该类钻头适用于石油钻井，钻进软地层或软－中硬地层，并取得了良好的效果。但由于切削刃是含金刚石的薄层复合在硬质合金衬体上，钻进坚硬致密岩层时，极易崩刃或磨损，而失去碎岩能力，因而在矿产地质钻探中的使用受限制。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足之处，而提供一种具有复合片钻头碎岩方式，但适于在坚硬致密地层中钻进使用，且不易崩刃又耐磨损的地质钻探钻头。

本实用新型的目的可以采用如下技术方案来实现：该钻头包含切削单元、切削单元支撑体、钻头胎体和钢体，其特殊之处是切削单元由耐磨合金层、金刚石切削层和底衬层构成的圆柱或多边柱状的烧结体，其镶钎在钻头胎体上，钻头胎体上带有与切削单元相对应的切削单元支撑体，钻头胎体固接在钻头钢体上。

本实用新型的目的还可以通过下述其它措施来表达：

钻头切削单元的耐磨层和底衬层由Cu、Ni和Wc、Fe组份构成，配比为Cu、Ni：Wc、Fe＝（40－60）：（60－40），耐磨层的厚度为0.15－0.5毫米，底衬层的厚度为0.5－1.5毫米；金刚石切削层的金属成份是Ni、Ti、Sn和Wc，配比为Ni、Ti、Sn：Wc＝（20－35）：（80－65），其内的金刚石是＋80－36目的人造金刚石或人造金刚石聚晶，或天然碎粒金刚石。

切削单元呈负前角镶钎在钻头胎体上，镶钎角为10－15°，镶钎深度是切削单元直径的1／3－1／2；切削单元支撑体的支撑角是40－60°。

依钻头直径的大小，切削单元单排镶钎或多排交错镶钎在钻头胎体上。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

钻头切削单元的切削刃是由若干金刚石微切削体组成，在钻进软岩时，它与粘接金属呈一刮刀式的切削刃。而在钻进硬岩时，金刚石微切削体出露切削岩石。因此降低了切削阻力，避免崩刃。故此，在坚硬致密岩层，或软硬互层钻进中使用，可取得良好的钻进效果。

附图的图面说明如下：

图1是切削单元单排镶钎地质钻头的正视图；

图2是图1钻头的俯视图；

图3是切削单元多排交错镶钎钻头的正视图；

图4是图3钻头的俯视图；

图5是一种钻头切削单元结构示意图；

图6是钻头切削单元镶钎结构示意图；

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

附图1和2是切削单元呈单排镶钎的适用于矿山地质取心钻探用钻头的典型结构图。钻头切削单元1，用中温钎焊方法在封闭的石墨模具内，与钻头胎体平面呈10－15°负前角镶钎于胎体3上，钻头胎体3上设计有与钻头切削单元1相适应的切削单元支撑体2，支撑体2呈半圆锥状，底面与切削单元相吻合，锥面与钻头胎体平面构成40－60°的支撑角，增加了钻头切削单元抗阻能力，同时增加钻头切削单元的镶钎表面，镶钎更为牢固。钻头胎体3，可采用烧结法或浸渍法牢固地固接在钻头钢体6上。为了加强环状钻头的内外保径，在环状的切削面的内外缘可以设计有外缘切削刃4，内缘切削刃5。根据本实用新型的结构，也可将钻头切削单元直接镶钎在钻头钢体上。

附图3和4是切削单元呈多排交错镶钎的钻头结构图，适用于石油取心钻探。与附图1和2的不同之处是，切削单元1在弧形钻头唇面上呈多排交错地镶钎在钻头胎体3上，保证切削面都在切削单元的有效切削范围内。