专利名称：冷固定聚晶金刚石复合片钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种聚晶金刚石复合片钻头，具体是一种冷固定聚晶金刚石复合片钻头，属于钻采工具领域。
背景技术：
聚晶金刚石复合片钻头是金刚石钻头的一种，聚晶金刚石复合片英文缩写roc，也称PDC片，聚晶金刚石复合片钻头也称roc钻头，它广泛应用于地质勘探、煤田钻采、石油勘探等领域，目前所用聚晶金刚石复合片钻头均采用钎焊固定PDC片的工艺，是将PDC片用熔点不高于700摄氏度的银基焊料钎焊在钻头体各刀翼工作面上，将PDC片镶装于齿孔内进行固定，因为PDC片对温度非常敏感，350°C左右磨损速度显著加快，700°C左右PDC强度即炭化丧失，所以目前的银基钎焊都影响了 PDC片的磨耗比和寿命。另外PDC钻头是用圆柱形硬质合金基柱复合厚度2_左右的人造聚晶金刚石层组成的PDC片进行破岩的，从失效分析可看出，当部分PDC片受力面径向磨损2-3mm时，各刀翼工作面积的增加会加快其它PDC片的磨损，导致钻头失效，因钎焊的热影响，PDC片早期磨损、碎齿和掉片严重而报废更是常见，施工现场没有精确温控的手段，无法对早期磨损PDC片快速简单更换。目前未发现利用非钎焊进行固定PDC片的钻头，以及PDC片可以在钻头使用过程中在齿孔内周向旋转的PDC片钻头。
实用新型内容本实用新型的目的是克服目前钎焊固定PDC片钻头的缺陷，对现有钢体和胎体式金刚石钻头及金刚石取芯钻头的PDC片采用非钎焊固定方式进行冷固定，而公开一种冷固定聚晶金刚石复合片钻头。本实用新型的技术方案如下钻头上体与钻头下体由电焊层固定为一体，其中心纵向开有主水孔，主水孔下部连通3至9个分水孔，每个分水孔上安装有喷嘴与喷嘴密封圈，钻头下体的下端面等距或不等距分布有长刀翼与短刀翼，长刀翼与短刀翼的个数为3至9个，每个长刀翼与短刀翼的保径处固定有圆柱形或矩形金刚石聚晶，以及采用过盈冷压固定的保径PDC片，每个长刀翼与短刀翼工作面上均匀分布有数量不等的用于镶装PDC片的齿柱，齿柱内径和PDC片外径设有PDC片凹槽，用挡圈或挡销将带槽的PDC片间隙配合固定在齿柱孔内形成切削齿，或用挡板将所用的PDC片固定在齿柱孔内形成切削齿。本实用新型解决了钎焊对PDC片的热影响，用于制造的钢体和胎体式金刚石钻头及金刚石取芯钻头，可显著提高其工作指标和降低钻井成本，特别是PDC片可以在钻头使用过程中进行周向旋转，有效克服了 PDC片固定区域磨损的弊端，实现了使用现场PDC片的简易维护更换，卸下挡圈或挡销既可以进行简单更换，提高了金刚石钻头整体工作指标。
[0007]图I是本实用新型实施例一的主视结构示意图。图2是本实用新型实施例一的仰视结构示意图。图3是本实用新型附图2A-A向实施例一剖面图。图4是本实用新型附图2A-A向实施例二剖面图。图5是本实用新型附图2A-A向实施例三剖面图。本实用新型附图标记说明如下钻头上体1，钻头下体2，主水孔3，喷嘴4，喷嘴密封圈5，分水孔6，金刚石聚晶7，保径PDC片8，切削齿9，长刀翼10，短刀翼11，齿柱12，PDC片13，挡圈14，挡销15，挡板16， PDC片凹槽17，电焊层18。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本实用新型的具体结构做进一步描述实施例一钻头上体(I)与钻头下体(2)由电焊层(18)固定为一体，其中心纵向开有主水孔(3)，主水孔(3)下部连通8个分水孔(6)，每个分水孔(6)上安装有喷水嘴(4)与喷嘴密封圈(5)，在钻头下体(2)的下端面分布有三个长刀翼(10)与三个短刀翼(11)，长刀翼(10)与短刀翼(11)的保径处固定有圆柱形金刚石聚晶(7)以及采用过盈冷压固定的保径PDC片(8)，长刀翼(10)与短刀翼(11)上的切削齿(9)用挡圈(14)将带有PDC片凹槽(17)的PDC片(8)间隙配合固定在钻头齿柱(12)孔内。实施例二 钻头上体(I)与钻头下体(2)由电焊层(18)固定为一体，其中心纵向开有主水孔(3)，主水孔(3)下部连通10个分水孔(6)，每个分水孔(6)上安装有喷水嘴(4)与喷嘴密封圈(5)，在钻头下体(2)的下端面分布有四个长刀翼(10)与四个短刀翼(11)，长刀翼(10)与短刀翼(11)的保径处固定有矩形金刚石聚晶(7)以及采用过盈冷压固定的保径PDC片(8)，长刀翼(10)与短刀翼(11)上的切削齿(9)用挡销(15)将带有PDC片凹槽(17)的PDC片(13)间隙配合固定在齿柱(12)孔内。实施例三钻头上体(I)与钻头下体(2)由电焊层(18)固定为一体，其中心纵向开有主水孔(3 )，主水孔(3 )下部连通6个分水孔(6 )，每个分水孔(6 )上安装有喷嘴(4 )与喷嘴密封圈(5)，在钻头下体(2)的下端面分布有三个长刀翼(10)与二个短刀翼(11)，长刀翼
(10)与短刀翼(11)的保径处为金刚石聚晶(7)以及采用过盈冷压固定的保径PDC片(8)，长刀翼(10)与短刀翼(11)上的切削齿(9)是将PDC片(13)间隙配合置入齿柱(12)孔内，将挡板(16)点焊固定在齿柱(12)端面上。上述实施例适用于所有钢体和胎体式金刚石钻头及金刚石取芯钻头。本实用新型在钻井内破碎岩石时，岩石的反力推动复合齿柱里的PDC片周向转换工作面，处于旋转状态，避免了目前PDC片钻头固定工作面磨损的弊病，整个切削过程中保持切削刃锋利的能力，切削齿效率得以全部利用，可被用于以前所不能应用的复杂地层，如更加坚硬、磨蚀性更强和多变的地层，进一步拓宽了 PDC钻头适用的地层范围。同时避免了钻头制作过程中对PDC片的热损害，提高了产品的抗磨蚀性和热稳定性。为提高抗泥浆冲蚀能力而在钢齿柱表面再做硬化处理或采用钢结硬质合金，在没有牺牲抗冲击能力的情况下最大限度的保持了金刚石层的耐磨性，其耐磨性是标准切削齿的13. 5倍。预防了因切削齿的微断屑、宏观破裂及剥离失效而造成PDC钻头的早期失效。采用本实用新型生产的聚晶金刚石复合片钻头整体寿命可延长3-5倍，同时实现了施工现场对早期磨损PDC片快速 简单更换，解决了 PDC钻头的技术难题，满足了钻探领域不断发展的需要。
权利要求1.冷固定聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于技术方案如下钻头上体(I)与钻头下体(2)由电焊层(18)固定为一体，其中心纵向开有主水孔(3)，主水孔(3)下部连通3至9个分水孔(6)，每个分水孔(6)上安装有喷嘴(4)与喷嘴密封圈(5)，钻头下体(2)的下端面等距或不等距分布有长刀翼(10)与短刀翼(11)，长刀翼(10)与短刀翼(11)的个数为3至9个，每个长刀翼(10)与短刀翼(11)的保径处固定有圆柱形或矩形金刚石聚晶(7)，以及采用过盈冷压固定的保径PDC片(8)，每个长刀翼(10)与短刀翼(11)工作面上均匀分布有数量不等的用于镶装PDC片(13)的齿柱(12)，齿柱(12)内径和PDC片(13)外径设有PDC片凹槽(17)，用挡圈(14)或挡销(15)将带槽的H)C片(13)间隙配合固定在齿柱(12)孔内形成切削齿(9)，或用挡板(16)将所用的PDC片(13)固定在齿柱(12)孔内形成切削齿(9)。
2.根据权利要求I所述的冷固定聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于主水孔(3)下部连通8个分水孔(6)，在钻头下体(2)的下端面分布有三个长刀翼(10)与三个短刀翼(11 )，长刀翼(10)与短刀翼(11)的保径处固定有圆柱形金刚石聚晶(7)以及采用过盈冷压固定的保径PDC片(8)，长刀翼(10)与短刀翼(11)上的切削齿(9)用挡圈(14)将带有PDC片凹槽(17)的PDC片(8)间隙配合固定在钻头齿柱(12)孔内。··
3.根据权利要求I所述的冷固定聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于主水孔(3)下部连通10个分水孔(6)，在钻头下体(2)的下端面分布有四个长刀翼(10)与四个短刀翼(11)，长刀翼(10)与短刀翼(11)的保径处固定有矩形金刚石聚晶(7)以及采用过盈冷压固定的保径PDC片(8)，长刀翼(10)与短刀翼(11)上的切削齿(9)用挡销(15)将带有PDC片凹槽(17)的PDC片(13)间隙配合固定在齿柱(12)孔内。
4.根据权利要求I所述的冷固定聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于主水孔(3)下部连通6个分水孔(6)，在钻头下体(2)的下端面分布有三个长刀翼(10)与二个短刀翼(11 )，长刀翼(10 )与短刀翼(11)上的切削齿(9 )是将PDC片(13 )间隙配合置入齿柱(12 )孔内，将挡板(16)点焊固定在齿柱(12)端面上。
5.根椐权利要求I所述的冷固定聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于适用于所有钢体和胎体式金刚石钻头及金刚石取芯钻头。
专利摘要本实用新型公开了一种冷固定聚晶金刚石复合片钻头，是用挡圈或挡销将带槽的PDC片间隙配合固定在齿柱孔内形成切削齿，克服了钎焊对PDC片的热影响，实现了使用现场PDC片的简易维护更换，在井内破碎岩石时，岩石的反力推动复合齿柱里的PDC片周向转换工作面，处于旋转状态，避免了目前PDC片钻头固定工作面磨损的弊病，整个切削过程中保持切削刃锋利的能力，拓宽了PDC钻头适用的地层范围，同时避免了钻头制作过程中对PDC片的热损害，提高了产品的抗磨蚀性和热稳定性。其耐磨性是标准切削齿的13.5倍，钻头整体寿命可延长3-5倍，满足了钻探领域不断发展的需要。
文档编号E21B10/46GK202659154SQ20122025754
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者刘新军 申请人:刘新军