专利名称：具有全尺寸高耐磨保径环的pdc钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于钻井用设备，特别是涉及到一种具有全尺寸高耐磨保径环的PDC 钻头。
背景技术：
PDC 钻头(Polycrystalline Diamond Compact Bit)，即聚晶金刚石复合片钻头， 是随着PDC复合材料的发展而发展起来的一种新型钻头。人造金刚石聚晶是1959年9月8 日由南非德比(Debeers)公司首先研制成功，以后不断发展完善。1971年美国通用公司电 气公司生产出PDC切削齿。1973年美国克里斯坦森公司生产出用于石油钻井的PDC钻头， 1975年开始工业性研制PDC钻头，于20世纪70年代末获得成功并在现场应用中见到了巨 大的经济效益。20世纪80年中大面积推广应用PDC钻头。PDC钻头是石油钻井工业界的 一项重要技术成就，在石油钻井钻头方面是继牙轮钻头之后的一次技术突破。20世纪80年代中期我国开始少量引进、自主研发。PDC钻头很快在全国各油田推 广应用，到本世纪初PDC钻头已70% 80%取代了牙轮钻头，成为我国石油钻井的主力钻 头。PDC钻头在转盘钻井和螺杆钻井的条件下破岩基本取代了牙轮钻头(螺杆最高转速在 350r/nin左右)，占绝对优势。但其也有缺陷和不足，由于PDC复合片是由多种物质组成 的，其具有高硬度和耐磨性、自锐性好、整体强度好、热稳定性差等特点，当温度达到或超过 700°C时，由于复合片中不同物质的热膨胀系数不同引起内应力，导致复合片内产生裂纹而 破碎。当温度在350°C 700°C之间，随着温度的升高复合片的磨损速度上升很快，在井底， 钻头在钻压和扭矩的复合作用下沿层表面滑移，产生大量的摩擦热，PDC复合片在冷却不好 的情况下，温度迅速升高，有可能导致复合片加速磨损。又由于PDC复合片抗冲击性差，由 于锐利的切削齿刃口(聚晶金刚石层)承担了切削齿大部分钻压，且聚晶金刚石层较脆，因 而切削齿出刃部分遇到冲击载荷时易折断，故抗冲击性差。综上所述，引起PDC复合片磨 损的最主要的原因有四个残余应力、机械载荷、热物理和热化学原因。特别是随着涡轮动 力钻具的引进应用，PDC钻头已不适应高转速井下动力钻具，特别是在高转速涡轮动力钻具 (最高转速720r/nin)工作状态下，由PDC钻头涡动所引起的复合片早期损坏及缩径问题， 即其外径磨损变小，给后续钻井工作带来诸多不利因素，如泵压升高、携岩不畅、扭矩增大、 严重损坏涡轮动力钻具的定子，造成钻井失效，后续钻头下井不畅甚至于卡钻、断钻具等。
发明内容本实用新型旨在于克服现在技术的不足，提供了一种具有全尺寸高耐磨保径环的 PDC钻头。本实用新型的具有全尺寸高耐磨保径环的PDC钻头，是由钻头体、翼刀和切削齿 柱构成，所述的钻头体为管状，在管状体上沿及外周均勻嵌有一个以上的倒L型翼刀，在翼 刀的顶部至外弧面上横向嵌有若干个切削齿柱，在倒L型翼刀的直面段的外壁上设有高耐 磨环。[0006]作为本实用新型的进一步改进，在倒L型翼刀的直面段的外壁上等间距地设有一 个以上的高耐磨环。作为本实用新型的进一步改进，所述的高耐磨环是由金刚石段和WC硬质合金段 交替组合构成。本实用新型的具有全尺寸高耐磨保径环的PDC钻头，结构设计合理，最大程度地 减少了钻头外径的磨损程度，它既克服了 PDC复合片热敏效应、抗冲击性差的不足，又使井 眼规整光滑，延长钻头的使用寿命，满足了涡轮钻具的使用效果，保证了钻头高效、快速钻 井，充分地发挥PDC复合片优势，扬长避短，既满足了涡轮钻具的使用效果，又延长PDC钻头 的使用寿命。
说明书附图是本实用新型的具有全尺寸高耐磨保径环的PDC钻头的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的具有全尺寸高耐磨保径环的PDC钻头，是由钻头体、翼刀和切削齿 柱构成，所述钻头体1为管状，在管状体上沿及外周均勻嵌有一个以上的倒L型翼刀2，在翼 刀2的顶部至外弧面上横向嵌有若干个切削齿柱3，在倒L型翼刀2的直面段的外壁上设有 高耐磨环4。所述的高耐磨环4是由金刚石段5和WC硬质合金段6交替组合构成。本实用 新型的高耐磨环带中孕镶4 8x8柱状人造聚晶金刚石颗粒在钻头机体中，间断排列，WC机 体制约离心冲击力，人造聚晶金刚石颗粒高耐磨。因此，解决了 PDC复合片抗冲击性差的缺 陷。在倒L型翼刀的直面段的外壁上等间距地设有一个以上的高耐磨环。在翼刀上等 间距排布全尺寸高耐磨环，既可使翼刀与井壁成点、线接触，又可周向切削井壁，减少钻头 横向位移、(涡动)降低钻头的角速度，这也是避免钻头外径缩小的一项重要措施。
权利要求具有全尺寸高耐磨保径环的PDC钻头，是由钻头体、翼刀和切削齿柱构成，其特征在于其钻头体(1)为管状，在管状体上沿及外周均匀嵌有一个以上的倒L型翼刀(2)，在翼刀(2)的顶部至外弧面上横向嵌有若干个切削齿柱(3)，在倒L型翼刀(2)的直面段的外壁上设有一个以上的高耐磨环(4)。
2.如权利要求1所述的具有全尺寸高耐磨保径环的PDC钻头，其特征是在倒L型翼刀 (2)的直面段的外壁上等间距地设有一个以上的高耐磨环(4)。
3.如权利要求1或2所述的具有全尺寸高耐磨保径环的PDC钻头，其特征在于高耐磨 环(4 )是由金刚石段(5 )和WC硬质合金段(6 )交替组合构成。
专利摘要本实用新型的具有全尺寸高耐磨保径环的PDC钻头属于钻井用设备，是由钻头体、翼刀和切削齿柱构成，所述的钻头体为管状，在管状体上沿及外周均匀嵌有一个以上的倒L型翼刀，在翼刀的顶部至外弧面上横向嵌有若干个切削齿柱，在倒L型翼刀的直面段的外壁上设有高耐磨环。所述的高耐磨环是由金刚石段和WC硬质合金段交替组合构成。本实用新型的具有全尺寸高耐磨保径环的PDC钻头，结构设计合理，最大程度地减少了钻头外径的磨损程度，它既克服了PDC复合片热敏效应、抗冲击性差的不足，又使井眼规整光滑，延长钻头的使用寿命，满足了涡轮钻具的使用效果，保证了钻头高效、快速钻井，充分地发挥PDC复合片优势，扬长避短，既满足了涡轮钻具的使用效果，又延长PDC钻头的使用寿命。
文档编号E21B10/46GK201661243SQ20102029596
公开日2010年12月1日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者刘国祥, 殷文著 申请人:大庆飞马鸿信钻采设备制造有限公司