专利名称：孕镶pdc钻头的制作方法
技术领域：
本发明属于石油、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，且相对比较均勻，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。
发明内容
本发明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。本发明 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(1)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)。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复合片孕镶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例方式下面结合图对本发明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
35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孕镶在孕镶金刚石层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孕镶在孕镶金刚石层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
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(1)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)。
全文摘要
本发明孕镶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。该发明孕镶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E21B10/46GK101886524SQ20091013673
公开日2010年11月17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, 彭烨, 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