专利名称：孕镶pdc钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油、地质钻井用钻头。
背景技术：
目前，已有的PDC钻头在适应地层中具有机械钻速快、进尺高、钻压 较小、可适用的转速高等优点，在石油和地质钻井中得到了广泛应用，为 钻井界带来了巨大的经济效益和社会效益。但因PDC钻头的PDC复合片较 脆易于崩碎，且金刚石只有前表面上的一层，对于硬研磨性地层来讲金刚 石含量偏少，引起在这些地层中寿命偏小、进尺偏少。已有的孕镶金刚石 钻头采用小颗粒金刚石作为切削元件，因钻头的孕镶金刚石层中都混合有 金刚石颗粒，金刚石含量较高，且相对比较均匀，因此寿命较长、进尺较 多。但其工作原理为磨削和犁削，机械钻速较低。
实用新型内容
本实用新型为解决在硬研磨性地层中已有PDC钻头的进尺偏少和孕 镶金刚石钻头机械钻速较低的问题，提供一种具有剪切破碎岩石功能，机 械钻速较高，具有孕镶金刚石层，既最大限度地保护PDC复合片，又增大 了金刚石含量，为此寿命和进尺较高的钻头。本实用新型的目的就是为提 供孕镶PDC钻头。
为实现上述目的，孕镶PDC钻头由PDC复合片、孕镶金刚石层、胎体、 钢芯和接头组成，孕镶金刚石层、胎体和钢芯烧结为钻头体，在钻头体的 孕镶金刚石层和胎体上布置有流道，PDC复合片钎焊在孕镶金刚石层中或 孕镶金刚石层和胎体中，出露0 PDC复合片直径/3，处于孕表镶状态， 且覆盖钻头的冠部轮廓线，钻头体与接头相连接。PDC复合片为圆柱形、 椭圆柱形、楔柱形、四棱柱形和/或三棱柱形，孕镶金刚石层中孕镶天然金刚石、热稳定人造聚晶金刚石(TSP)、人造金刚石颗粒和/或立方氮化硼
(CBN)。
采用这种结构后，新型孕镶PDC钻头钎焊有PDC复合片，具有剪切破
碎岩石作用，因此机械钻速较高。且把PDC复合片钎焊在孕镶金刚层中或 在孕镶金刚石层和胎体中，孕镶金刚石层能够最大限度地保护PDC复合片， 尽可能保证PDC复合片在正常磨损条件下工作，减少了崩碎现象，可以有 效提高寿命和进尺。同时，孕镶金刚石层中含有大量的金刚石颗粒，具有 犁削作用，增加了钻头的金刚石含量，又进一步提高了钻头的进尺和寿命。
图1孕镶PDC钻头结构示意图1 图2孕镶PDC钻头结构示意图具体实施方式
下面结合图对本实用新型做进一步的详细说明。
图1所示的孕镶PDC钻头由PDC复合片1、孕镶金刚石层2、胎体3、 钢芯4和接头5组成，孕镶金刚石层2、胎体3和钢芯4烧结为钻头体6， 在钻头体6的孕镶金刚石层2和胎体3上布置有流道7， PDC复合片1钎 焊在孕镶金刚石层2中，出露0 PDC复合片直径/3，处于孕表镶状态， 且覆盖钻头的冠部轮廓线，钻头体6与接头5相连接。
图2所示的孕镶PDC钻头与图1所示的孕镶PDC钻头相似，不同的是 PDC复合片1钎焊在孕镶金刚石层2和胎体3中，出露0 PDC复合片直径 /3，处于孕表镶状态，且覆盖钻头的冠部轮廓线。
PDC复合片1可为圆柱形、椭圆柱形、楔柱形、四棱柱形和/或三棱 柱形，孕镶金刚石层2中可孕镶天然金刚石、热稳定人造聚晶金刚石(TSP)、 人造金刚石颗粒和/或立方氮化硼(CBN)，流道7可以是爪形流道、喷嘴和 外流道的组合。在现场使用时，孕镶PDC钻头的PDC复合片1和孕镶金刚石层2中的 金刚石都破碎岩石，因PDC复合片的剪切破碎作用，具有较高的机械钻速。 因PDC复合片1处于孕表镶状态，不易出现崩碎现象，其高耐磨性能够得 到充分利用，为此具有较高的进尺和寿命。同时，孕镶金刚石层2中的金 刚石分担了部分岩石破碎量，减少了 PDC复合片的工作量，可以进一步提 高钻头的进尺和寿命。流道7将为钻头提供充足的钻井液，使钻头得到良 好的清洗和冷却。
权利要求1.孕镶PDC钻头由PDC复合片(1)、孕镶金刚石层(2)、胎体(3)、钢芯(4)和接头(5)组成，其特征在于孕镶金刚石层(2)、胎体(3)和钢芯(4)烧结为钻头体(6)，在钻头体(6)的孕镶金刚石层(2)和胎体(3)上布置有流道(7)，PDC复合片(1)钎焊在孕镶金刚石层(2)或孕镶金刚石层(2)和胎体(3)中，出露0～PDC复合片直径/3，且覆盖钻头的冠部轮廓线，钻头体(6)与接头(5)相连接。
2. 根据权利要求1所述的孕镶PDC钻头，其特征在于PDC复合片 (l)为圆柱形、椭圆柱形、楔柱形、四棱柱形和/或三棱柱形，孕镶金刚石 层(2)中孕镶天然金刚石、热稳定人造聚晶金刚石TSP 、人造金刚石颗粒 和/或立方氮化硼CBN 。
专利摘要本实用新型孕镶PDC钻头由PDC复合片、孕镶金刚石层、胎体、钢芯和接头组成，孕镶金刚石层、胎体和钢芯通过烧结成为钻头体，在钻头体的孕镶金刚石层和胎体上布置有流道，PDC复合片钎焊在孕镶金刚石层中或孕镶金刚石层和胎体中，出露0～PDC复合片直径/3，处于孕表镶状态，且覆盖钻头的冠部轮廓线，接头与钻头体连接。该实用新型孕镶PDC钻头既保持PDC钻头剪切破碎岩石的高机械钻速优点，又利用孕镶结构最大限度地保护了PDC复合片，同时孕镶金刚石层具有犁削功能，增加了钻头的金刚石含量，有效提高了钻头寿命和进尺。
文档编号E21B10/56GK201396072SQ200920154188
公开日2010年2月3日 申请日期2009年5月14日 优先权日2009年5月14日
发明者侯庆勇, 关舒伟, 张崇砚, 烨 彭, 李百胜, 樊胜华 申请人:中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院