本发明属于地质钻探设备设计制造技术领域，尤其属于一种在深井或硬地层中使用的石油、地质用回转钻进钻头，特别涉及一种高抗冲蚀性的PDC钻头胎体粉料组成配方及其制备工艺。
背景技术：
目前，在石油地质等领域广泛使用PDC齿作为切削齿的回转钻进钻头，简称PDC钻头。与其他类别钻头，如牙轮钻头、刮刀钻头和天然金刚石钻头等相比较，PDC钻头具有机械钻速高，钻头进尺寿命长等优点。PDC胎体钻头在井底工作时，泥浆从钻头喷嘴高速射出，在井底形成高压漫流区，高压漫流区的泥浆会不断地对接触到的钻头刀翼形成水力冲蚀，长时间的水力冲蚀会对钻头胎体形成冲蚀破坏，严重影响PDC钻头的使用寿命。钻头更换必须进行起下钻更换钻头，而对深井进行一次起下钻花费时间很长，频繁起下钻大幅增加了钻井周期，钻井效率极低。PDC钻头胎体抗冲蚀性能差是钻头使用寿命低的一个瓶颈所在，对钻井周期和钻井效率影响极大，这是目前PDC钻头普遍存在又没有解决的难题。
技术实现要素：
本发明根据现有技术的不足公开了一种PDC钻头胎体粉料组成配方及制备工艺。本发明要解决的问题是提供一种生产效率高、抗冲蚀性能好的PDC钻头胎体粉料组成配方及其制备工艺。改进PDC钻头性能，延长PDC钻头使用时间，提高钻进效率。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高抗冲蚀PDC钻头胎体粉料组成配方，其各组分配方由下列重量份数的组分组成：
铸造碳化钨粉-65～100目20～30份，-100～150目5～15份，-150～200目3～10份，-200～400目3～10份；
镍粉-100目15～25份；
球状碳化钨粉-150～325目15～25份；
宏晶碳化钨粉-80～200目20～30份；
上述胎体粉与铜合金在烧结时的重量比例为100：70～90。
所述铜合金为516铜合金。
进一步所述各组分配方由下列重量份数的组分组成：
铸造碳化钨粉-65～100目24份，-100～150目10份，-150～200目6份，-200～400目5份；
镍粉-100目18份；
球状碳化钨粉-150～325目18份；
宏晶碳化钨粉-80～200目25份；
上述胎体粉与铜合金在烧结时的质量比例为100：75。
本发明还提供了该胎体粉料配方制作钻头胎体的工艺，其工艺包含以下步骤：
1)模具制作。按照图纸加工出全套模具，包括钻头形状模具和辅助烧结模具，并在模具上相应的位置安装切削齿、喷嘴的石墨替代模块。
2)钢体制作。按照图纸加工出钻头烧结用钢体，其结构依据所设计的钻头结构而定。
3)粉料制作。按配方比例对粉料称重后装入混粉机进行充分混粉。粉料混好后装入干燥罐按50～80摄氏度进行加温保存。
4)装料。在振动台上用装料环将钢体固定在钻头形状模具相应的空间位置，装入粉料，采用间歇性震动将粉料震实。然后安装上辅助烧结模具。
5)胎体烧结。将全套模具放置在预热炉内进行预热，粉料的预热温度设定在340～400摄氏度，预热时间为1.5～6小时。预热完成后按比例加入铜合金，然后将全套模具放置到烧结炉中进行烧结，烧结温度设置为1100～1180摄氏度，烧结时间1.5～6小时。烧结完成后将模具移出烧结炉，盖上隔热罩，从模具底部用水冲刷对模具进行降温并帮助粉料定向凝固结晶形成胎体。
6)脱模和清理胎体。将全套模具移除得到烧结的胎体半成品，用喷砂机清理掉切削齿和喷嘴的石墨替代模块，去除胎体表面毛刺。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1)在深井和硬地层钻井中，采用本发明提供的PDC胎体钻头具有更好的抗冲蚀性能，钻头使用寿命大幅提高，节约大量起下钻时间，缩短了钻井周期提高了钻井效率。
2)本发明的工艺其流程更加完备、质量更加稳定、性价比高、生产效率高和适用范围广泛。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。
高抗冲蚀PDC钻头胎体粉料组成配方，其各组分配方由下列重量份数的组分组成：
铸造碳化钨粉-65～100目20～30份，-100～150目5～15份，-150～200目3～10份，-200～400目3～10份；
镍粉-100目15～25份；
球状碳化钨粉-150～325目15～25份；
宏晶碳化钨粉-80～200目20～30份；
上述胎体粉与铜合金在烧结时的重量比例为100：70～90。
采用上述胎体粉料配方制作钻头胎体的工艺包含以下步骤：
本例采用下列重量份数的组分：
铸造碳化钨粉-65～100目24份，-100～150目10份，-150～200目6份，-200～400目5份；
镍粉-100目18份；
球状碳化钨粉-150～325目18份；
宏晶碳化钨粉-80～200目25份。
1)模具制作。按照图纸加工出全套模具，包括钻头形状模具和辅助烧结模具，并在模具上相应的位置安装切削齿、喷嘴的石墨替代模块。
2)钢体制作。按照图纸加工出钻头烧结用钢体，其结构依据所设计的钻头结构而定。
3)粉料制作。按配方比例和技术要求对粉料称重后装入混粉机进行充分混粉。粉料混好后装入干燥罐按50摄氏度进行加温保存。
4)装料。在振动台上用装料环将钢体固定在钻头形状模具相应的空间位置，装入粉料87kg，间歇性震动将粉料震实，然后安装上辅助烧结模具。
5)胎体烧结。将全套模具放置在预热炉内进行预热，粉料的预热温度设定在340摄氏度，预热时间为5.5小时。预热完成后加入铜合金65kg，然后将全套模具放置到烧结炉中进行烧结，烧结温度设置为1180摄氏度，烧结时间3.5小时。烧结完成后将模具移出烧结炉，盖上隔热罩，从模具底部用水冲刷对模具进行降温并帮助粉料定向凝固结晶形成胎体。
6)脱模和清理胎体。将全套模具移除得到烧结的胎体半成品，用喷砂机清理掉切削齿和喷嘴的石墨替代模块，去除胎体表面毛刺。
胎体耐冲蚀试验对比
试验方法：将上述胎体和常规胎体分别取样5件并称重，试样尺寸为50*30*6.3mm。在喷砂机中将内径为5mm的喷嘴距离试样2cm的距离以60度倾角进行喷砂，喷砂时长3分钟。将试样取出再次进行称重。重量差即为被冲蚀掉的重量，被冲蚀掉的重量除以初始重量即为喷除比例，喷除比例越小说明试样耐冲蚀性能越好。
试验数据如下：
新胎体试样的耐冲蚀提高百分比＝(原胎体试样喷除比例-新胎体试样喷除比例)/原胎体试样喷除比例＝(5.56％-3.89％)/5.56％＝30.04％
由上述实验对比数据可以看出，新胎体配方和工艺制造的钻头胎体耐冲蚀程度提高30.04％。耐冲蚀性能得到显著提高。钻头在井下工作时耐冲蚀寿命得到大幅提高，钻头综合使用寿命得到充分保障。