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      一種有pdc齒的單牙輪鉆頭的制作方法

      文檔序號:5343893閱讀:146來源:國知局
      專利名稱:一種有pdc齒的單牙輪鉆頭的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實用新型涉及用于石油、天然氣鉆探的一種有PDC齒的單牙輪鉆頭。
      背景技術(shù)
      目前應(yīng)用的單牙輪鉆頭主要由牙輪和鉆頭體等部分組成,牙輪上的切削齒一般采用硬質(zhì)合金鑲齒,呈縱排或螺旋形布置于牙輪上。鉆頭的保徑主要依靠布置于鉆頭體牙掌掌背的保徑齒,為減小扭轉(zhuǎn)阻力和摩擦熱,一般采用出露較高的耐磨切削齒主動保徑。單牙輪鉆頭主要依賴牙齒的刮鑿作用破碎巖石,牙輪上不同位置的齒在井底形成網(wǎng)狀的刮切運動軌跡,從而完成對井底巖石的全面覆蓋。刮切的破巖方式要求單牙輪鉆頭的牙齒具有較強的耐磨性,但是牙輪上的牙齒一般為硬質(zhì)合金鑲齒,牙齒的耐磨能力不足,因此,牙齒的磨損壽命較短是制約單牙輪鉆頭使用壽命的主要因素。PDC切削齒的主要組成部分是聚晶金剛石復(fù)合片,一般為圓柱形,是在高溫高壓下將聚晶金剛石燒結(jié)在碳化鎢一鈷襯層上而 成。PDC齒出色的耐磨性使切削齒刃口的鈍化速度大大減緩,而自銳性則使已經(jīng)磨損的切削齒依然能夠有效地吃入巖層。超強的耐磨性和良好的自銳性,使PDC鉆頭在軟至中硬均質(zhì)地層中具有相當高的破巖效率和工作壽命。但是PDC齒承受沖擊載荷的能力比較差,普通圓柱形切削齒容易發(fā)生異常磨損或失效現(xiàn)象,嚴重影響鉆頭的鉆速和壽命。
      發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種有PDC齒的單牙輪鉆頭,該鉆頭對PDC切削齒和PDC保徑齒進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和材料改進,能提高牙齒的抗沖擊能力和抗研磨能力,從而延長單牙輪鉆頭的使用壽命。本實用新型的技術(shù)方案是本實用新型一種有PDC齒的單牙輪鉆頭,主要由牙輪和鉆頭體組成。所述牙輪上鑲嵌roc切削齒,所述鉆頭體的牙掌掌背上鑲嵌roc保徑齒,PDC切削齒的聚晶金剛石復(fù)合片為刃形,其基體為楔形硬質(zhì)合金基體,PDC保徑齒的聚晶金剛石復(fù)合片為平頭形,其基體為圓柱形硬質(zhì)合金基體;PDC切削齒與PDC保徑齒的聚晶金剛石復(fù)合片凸角邊緣具有不同程度的初始鈍化。本實用新型的有益效果是1.由于利用了 PDC齒的高耐磨性和單牙輪鉆頭的刮鑿破巖機理,具有高壽命和高性價比等優(yōu)點。2.根據(jù)單牙輪鉆頭破巖機理和工作規(guī)律的要求,優(yōu)化了 PDC齒的齒形,改進了 PDC齒的材料,使PDC切削齒和PDC保徑齒具有更好的抗沖擊能力和耐磨損能力,具有較高的工作效率和使用壽命。

      圖I為本實用新型一種有PDC齒的單牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實用新型的刃形roc切削齒結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為圖2的左視半剖圖;圖4為本實用新型的平頭形PDC保徑齒結(jié)構(gòu)示意圖;[0010]圖5為圖4的半剖圖。圖中1. PDC保徑齒,2.鉆頭體,3.溝槽,4. PDC切削齒,5.牙輪,6.大滑動軸承,7.止推球軸承,8.小滑動軸承,9.鎖緊網(wǎng)球,10.聚晶金剛石層,11.碳化鎢-鈷襯層,
      12.楔形硬質(zhì)合金基體,13.圓柱形硬質(zhì)合金基體。
      具體實施方式
      以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
      作進一步說明。如圖I、圖2、圖3、圖4和圖5所示,本實用新型一種有PDC齒的單牙輪鉆頭,主要 由牙輪5和鉆頭體2組成。所述牙輪5上鑲嵌PDC切削齒4,所述鉆頭體2的牙掌掌背上鑲嵌PDC保徑齒1,PDC切削齒4的聚晶金剛石復(fù)合片為刃形,其基體為楔形硬質(zhì)合金基體12,PDC保徑齒I的聚晶金剛石復(fù)合片為平頭形,其基體為圓柱形硬質(zhì)合金基體13 ;PDC切削齒4與PDC保徑齒I的聚晶金剛石復(fù)合片凸角邊緣具有不同程度的初始鈍化。PDC切削齒4按照縱排方式交錯布置在牙輪5上,PDC保徑齒I出露較高,能實現(xiàn)主動保徑,溝槽3為排屑槽,可以根據(jù)地層和巖性的變化而設(shè)計出符合不同要求的尺寸。在高溫高壓下,將聚晶金剛石層10燒結(jié)在碳化鎢一鈷襯層11上形成聚晶金剛石復(fù)合片,將復(fù)合片固結(jié)在硬質(zhì)合金基體上,改進兩者的形狀,使PDC切削齒4和roc保徑齒I的耐磨性和抗沖擊性顯著提高;同時PDC切削齒4的金剛石復(fù)合片的特殊斜面結(jié)構(gòu)設(shè)計可以防止復(fù)合片局部受力集中,還可以減少復(fù)合片脫落和齒刃異常磨損現(xiàn)象的發(fā)生,能夠應(yīng)用于軟至中硬不均質(zhì)巖性地層的鉆進;由于PDC保徑齒I凸角邊緣初始鈍化,且出露較高,能減小鉆頭的扭轉(zhuǎn)阻力和與摩擦熱,起到良好的主動保徑作用。
      權(quán)利要求1.ー種有PDC齒的單牙輪鉆頭,主要由牙輪(5)和鉆頭體(2)組成,其特征在于,所述牙輪(5)上鑲嵌PDC切削齒(4);所述鉆頭體(2)的牙掌掌背上鑲嵌PDC保徑齒(I) ;PDC切削齒(4)的聚晶金剛石復(fù)合片為刃形,其基體為楔形硬質(zhì)合金基體(12) ;PDC保徑齒(I)的聚晶金剛石復(fù)合片為平頭形,其基體為圓柱形硬質(zhì)合金基體(13) ;PDC切削齒(4)與PDC保徑齒(I)的聚晶金剛石復(fù)合片凸角邊緣具有不同程度的初始鈍化。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種有PDC齒的單牙輪鉆頭,其特征在于,PDC切削齒(4)按照縱排方式交錯布置在牙輪(5)上。
      3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種有PDC齒的單牙輪鉆頭,其特征在干,將聚晶金剛石層(10 )燒結(jié)在碳化鎢一鈷襯層(11)上形成聚晶金剛石復(fù)合片,將復(fù)合片固結(jié)在硬質(zhì)合金基體上。
      專利摘要本實用新型涉及用于石油、天然氣鉆探的一種有PDC齒的單牙輪鉆頭,它主要由牙輪和鉆頭體組成。所述牙輪上鑲嵌PDC切削齒;所述鉆頭體的牙掌掌背上鑲嵌PDC保徑齒;PDC切削齒的聚晶金剛石復(fù)合片為刃形,其基體為楔形硬質(zhì)合金基體,PDC保徑齒的聚晶金剛石復(fù)合片為平頭形,其基體為圓柱形硬質(zhì)合金基體;PDC切削齒與PDC保徑齒的聚晶金剛石復(fù)合片凸角邊緣具有不同程度的初始鈍化。本實用新型由于利用了PDC齒的高耐磨性和單牙輪鉆頭的刮鑿破巖機理,并優(yōu)化了PDC齒的齒形,改進了PDC齒的材料,具有更好的抗沖擊能力和耐磨損能力,具有較高的工作效率和使用壽命。
      文檔編號E21B10/16GK202417313SQ201120489659
      公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
      發(fā)明者何畏, 劉杰, 孫宇, 湯海平, 王向濤, 邱亞玲 申請人:西南石油大學(xué)
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