专利名称：一种表镶金刚石井壁取芯钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钻头，具体地，涉及一种表镶金刚石井壁取芯钻头。
背景技术：
当使用空心钻头钻取井壁岩芯时，钻头通常要承受很大的压力，钻头经常受到极大的磨损，从而影响到钻孔的效率，现在普遍使用硬质金属材料来制作钻头，但是当钻头遇到硬质岩层时，钻头的工作效率通常会大打折扣，而且钻头会被碎屑包裹而不能正常工作，现有解决上述问题的方法便是将胎体的工作层做出切削刃，切削刃与岩层接触面有一定的夹角，并在胎体的工作面上设置水口，借用水力能量来冲刷测井取芯作业过程中产生的碎屑，但是现有的钻头切削刃一般为60度，角度过大，使得胎体的工作层容易断裂，而且设置的水口过少，影响了水口的排屑能力。
实用新型内容为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种切削刃角度适当、胎体硬度适中而且能有效提高钻头排屑能力的表镶金刚石井壁取芯钻头。本实用新型公开的表镶金刚石井壁取芯钻头，包括钢体、胎体和金刚石，所述胎体包括工作层和非工作层，所述胎体的工作层通过所述胎体的非工作层与所述钢体固定连接，所述胎体的工作层上形成切削体，所述切削体的工作端面上形成切削刃，所述切削刃与胎体表面均表镶有金刚石，所述切削体之间设置水口，所述切削刃的角度为10° -30°，所述水口的数目为3-10个。较佳地，所述切削刃的角度为15°或20°。较佳地，所述水口的数目为6个。较佳地，所述水口为楔形，并按照圆周辐射形式分布于所述切削体之间。较佳地，所述表镶金刚石钻头的内径为25mm,夕卜径为33-35. 8mm。较佳地，所述胎体为硬质金属材质胎体。较佳地,所述胎体为鹤基材胎体或铜基材胎体。较佳地，所述金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列。较佳地，所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体，或者，所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为6个,钻头的内径为25mm,外径为35. 8mm、胎体为鹤基材胎体，或者，所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为20°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为铜基材胎体，或者，[0017]所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为20°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为铜基材胎体，或者，所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为6个,钻头的内径为25mm,外径为35. 8mm、胎体为铜基材胎体，或者，所述金刚石为80克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体，或者，所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为铜基材胎体，或者，所述金刚石为80克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为5个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体，或者，所述金刚石为80克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为6个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体，或者，所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为35. 8mm、胎体为铜基材胎体。本实用新型切削刃的角度能有效改善金刚石磨粒在工作时的抗冲击能力，而且针对不同岩性的地层，选择水口数目、工作端面大小以及胎体硬度适中的钻头来提高取芯作业时效性。
图1为本实用新型实施例中表镶金刚石井壁取芯钻头结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本实用新型公开的一个实施例中，提供了一种表镶金刚石钻头，包括钢体1、胎体2和金刚石3，胎体2包括工作层和非工作层，胎体2的工作层通过胎体2的非工作层与钢体I固定连接，胎体2的工作层上形成切削体，切削体的工作端面上形成切削刃4，切削刃与胎体2表面均表镶有金刚石3，切削体之间设置水口 5，切削刃4的角度为10° -30°，水口的数目为3-10个。本实施例中切削刃4的角度与胎体2工作层的抗冲击能力有很大的关系，切削刃4的角度过大，胎体2的工作层的抗冲击能力会变弱，当钻头钻取硬度较大的岩层时胎体2的工作层可能会断裂而使钻头无法工作，相反，切削刃4的角度过小时，胎体2的切削面与岩石的切平面之间夹角过小而影响胎体2工作层的切削性能，从而影响钻头工作效率。本实施中的切削刃4角度为10° -30°，能够在保证钻头切削性能的同时避免金刚石钻取坚硬岩层而可能断裂的问题，切削刃4的角度优选为15°或20°。钻头的水口 5数目与钻头钻取的地层结构和硬度有关，当用于软地层或者中等硬度的地层时，由于钻头的工作面比较小，钻头钻进时速度比较快，岩层的碎屑多而粗，水口可以宽而少，但是对于硬度较大的地层时，由于钻头的工作面大，水口应该多而密，为了避免钻头的水口 5数量过少而不能适应较硬岩层的问题，本实施例中水口的数量为3-10个，当钻取软地层或者中等硬度的地层时，水口的数目可以选为3-6个，当钻取硬度较大的地层时，水口的数目可以选为6-10个。本实用新型并不限定水口 5的形状，本实施例中，水口为楔形，并按照圆周辐射形式分布于切削体的工作端面上，可以有效提高水口 5的除屑能力，而且，水口 5沿径向的方向可以与胎体2的工作层的端面的直径成一定角度，促进冲洗液对胎体2工作层端面的冲蚀作用。目前由于旋转井壁取芯仪器取出的岩芯要求是一定的，最大直径一般为25mm,所以钻头的内径只要能满足这个要求即可。但是外径的大小则是需要根据具体情况而定的，不同内外径造成了不同的切削面积。例如在钻取相同的地层并在钻压一定而且内径一定情况之下，外径越大，切削面积就越大，则取芯遇到的阻力也越大；外径越小，切削面积就越小，则取芯遇到的阻力也越小。在本实用新型公开的一个实施例中，外径为33-35. 8_。当钻取较硬的岩层时，外径可以选为33mm，此时，钻头取芯时遇到的阻力较小，钻进的速度较快，当钻取松软或者中等硬度的岩层时，外径可以选为35. 8mm。胎体2为金刚石的载体，钻头的工作能力在很大程度上取决于胎体2的材质，胎体要有相当的强度、抗冲击韧性，特别是硬度与耐磨性要与所钻岩层性质相适应，对于表镶钻头来说，钻头的胎体2 —般选用硬质金属，保证胎体2的抗冲击能力，同时也要考虑到胎体2的制作成本，当钻取较硬的岩层时，可以选用铜材质的胎体，当钻取松软或者中等硬度的岩层时，可以选用坞材质的胎体。金刚石在钻头上的排列方式关系到钻头的切削性能以及钻头的排屑能力，在本实施例中，金刚石3在切削体的工作端面上沿渐开线排列，在保证钻头的切削性能的同时，最大程度上增大了水口 5的供水能力，提高了钻头的排屑能力。基于上述的描述，本实用新型的实施例列举但不限于以下十种表镶金刚石钻头I)金刚石为100克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体。2)金刚石为100克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为6个,钻头的内径为25mm,外径为35. 8mm、胎体为鹤基材胎体。3)金刚石为100克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为20°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为铜基材胎体。4)金刚石为100克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为20°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为铜基材胎体。5)金刚石为100克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为6个,钻头的内径为25mm,外径为35. 8mm、胎体为铜基材胎体。[0041]6)金刚石为80克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体。7)金刚石为100克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为铜基材胎体。8)金刚石为80克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为5个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体。9)金刚石为80克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为6个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体。10)金刚石为100克拉/粒、金刚石在切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为35. 8mm、胎体为铜基材胎体。虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1.一种表镶金刚石井壁取芯钻头，其特征在于包括钢体、胎体和金刚石，所述胎体包括工作层和非工作层，所述胎体的工作层通过所述胎体的非工作层与所述钢体固定连接，所述胎体的工作层上形成切削体，所述切削体的工作端面上形成切削刃，所述切削刃与胎体表面均表镶有金刚石，所述切削体之间设置水口，所述切削刃的角度为10° -30°，所述水口的数目为3-10个。
2.如权利要求1所述的表镶金刚石井壁取芯钻头，其特征在于所述切削刃的角度为15。或 20。。
3.如权利要求1所述的表镶金刚石井壁取芯钻头，其特征在于所述水口的数目为6个。
4.如权利要求3所述的表镶金刚石井壁取芯钻头，其特征在于所述水口为楔形，并按照圆周辐射形式分布于所述切削体之间。
5.如权利要求1所述的表镶金刚石井壁取芯钻头，其特征在于所述表镶金刚石钻头的内径为25mm,外径为33-35. 8_。
6.如权利要求1所述的表镶金刚石井壁取芯钻头，其特征在于所述胎体为硬质金属材质胎体。
7.如权利要求6所述的表镶金刚石井壁取芯钻头，其特征在于所述胎体为钨基材胎体或铜基材胎体。
8.如权利要求1所述的表镶金刚石井壁取芯钻头，其特征在于所述金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列。
9.如权利要求1所述的表镶金刚石井壁取芯钻头，其特征在于 所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体,或者， 所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为6个,钻头的内径为25mm,外径为35. 8mm、胎体为鹤基材胎体，或者， 所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为20°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为铜基材胎体,或者， 所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为20°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为铜基材胎体,或者， 所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为6个,钻头的内径为25mm,外径为35. 8mm、胎体为铜基材胎体，或者， 所述金刚石为80克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体,或者， 所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为铜基材胎体,或者， 所述金刚石为80克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为5个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体,或者，所述金刚石为80克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为6个,钻头的内径为25mm,外径为33mm、胎体为鹤基材胎体,或者， 所述金刚石为100克拉/粒、金刚石在所述切削体的工作端面上沿渐开线排列、切削刃的角度为15°、水口的数目为3个,钻头的内径为25mm,外径为35. 8mm、胎体为铜基材胎体。
专利摘要本实用新型公开了一种表镶金刚石井壁取芯钻头，包括钢体、胎体和金刚石，胎体包括工作层和非工作层，胎体的工作层通过胎体的非工作层与钢体固定连接，胎体的工作层上形成切削体，切削体的工作端面上形成切削刃，切削刃与胎体表面均表镶有金刚石，切削体之间设置水口，切削刃的角度为10°-30°，水口的数目为3-10个。本实用新型切削刃的角度能有效改善金刚石磨粒在工作时的抗冲击能力，而且针对不同岩性的地层，选择水口数目、工作端面大小以及胎体硬度适中的钻头来提高取芯作业时效性。
文档编号E21B10/60GK202900048SQ201220565768
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者王野梁 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司