[其他]聚晶金剛石復合齒鉆頭的制造方法

在審

• 申請號: 101987000002485
• 申請日: 1987-03-28
• 公開（公告）號: CN1004816B
• 公開（公告）日: 1989-07-19
• 發明（設計）人: 孫泰林;涂煥斌
• 申請（專利權）人: 江漢石油管理局鉆頭廠
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種聚晶金剛石復合齒（ＰＤＣ）鉆頭的制造方法。該方法把鋼質齒柱焊接在鉆頭體工作面上，在齒柱、焊層和鉆頭體工作面的表面上噴焊一層硬面材料，把復合齒釬焊在齒柱上。該方法適用于制造取芯鉆頭和全面鉆進鉆頭，具有結構和工藝簡單、生產成本低等優點，具有保持和提高ＰＤＣ鉆頭的技術經濟指標的積極效果。

本發明屬于石油、地質部門鉆井用聚晶金剛石復合齒〈PDC〉鉆頭的制造方法。

現行PDC鉆頭的制造方法有兩種，一種是鋼體式鑲齒工藝法，如專利US4429755、US4442909、US4397361、US4323130、US4325439和GB2084219介紹的方法，其特征是把帶有復合齒的硬質合金齒柱壓入鉆頭體工作面的齒孔內，齒孔背側有一個縱向槽防止轉向，齒柱靠過盈配合固牢;另一種是胎體式焊齒工藝法，如專利US4073354、GB2086451和GB2081347介紹的方法，其特征是用數控機床加工一套與鉆頭體工作面相配合的預留有齒柱空間位置的石墨模具，采用無壓浸漬法在一定溫度下在鉆頭體工作面上燒結一層碳化鎢〈WC〉材料和一些WC齒轂，然后把復合齒釬焊在齒轂上。目前，國外的發展趨勢是廣泛采用胎體式工藝取代鋼體式鑲齒工藝。本發明是不同于上述兩種現行工藝法的鋼體式焊齒工藝法。

本發明針對現行工藝法存在結構和工藝復雜、生產成本高等缺點，提出一種結構和工藝簡單、生產成本低、保持或提高現行PDC鉆頭技術經濟指標等優點的鋼體式焊齒工藝法。

本發明采用三個附圖輔助說明發明的技術內容。圖1是一種PDC全面鉆進鉆頭結構。圖2是一種PDC取芯鉆頭結構縱剖面圖。圖3是鋼體式焊齒結構示意圖。附圖中編號為1-上體;2-下體;3-鋼質齒柱;4-復合齒;5-焊層;6-硬面材料層;7-外保徑齒;8-內保徑齒。

本發明提出的鋼體式焊齒工藝法，是把鋼質齒柱3焊接在鉆頭體2的工作面上，在齒柱3、焊層5和鉆頭體工作面的表面上噴焊一層硬面材料6，然后把復合齒4釬焊在齒柱上。本發明把鋼質齒柱3焊接在鉆頭體工作面上不同于現行工藝法，與鋼體式鑲齒工藝法相比，可用適合的鋼材代替硬質合金制造齒柱3，不需要在鉆頭體工作面上鉆、絞孔，焊齒比鑲齒提高了固齒可靠性;與胎體式焊齒工藝法相比，不需要用數控機床加工一套結構復雜的石墨模具，無石墨污染。本發明在齒柱3、焊層5和鉆頭體工作面的表面上噴焊一層硬面材料，不同于現行工藝法，與鋼體式鑲齒工藝法相比，噴焊一層硬面材料使鋼質齒柱具有和硬質合金齒柱相同的機械強度和耐磨性，而且大大提高了固齒可靠性和鉆頭體工作面耐流體沖蝕性;與胎體式焊齒工藝法相比，噴焊一層硬面材料比浸漬一層WC既簡化了結構和工藝又大大降低了生產成本，而且鉆頭的技術經濟指標相同。本發明把復合齒釬焊在齒柱上，這不同于鋼體式鑲齒工藝法，而與胎體式焊齒工藝法相近似。本發明所噴焊的硬面材料可有不同配方，但其中WC的百分比為70-90%，而最佳百分比為85%。本發明所述的鋼體式焊齒工藝法可用于制造石油、地質部門鉆井用的PDC取芯鉆頭和PDC全面鉆進鉆頭。

本發明與現行工藝法相比，具有結構和工藝簡單、生產成本低等優點，具有鉆頭的技術經濟指標保持或高于現行PDC鉆頭水平的積極效果。

本發明可按下述工藝法實施，加工好鉆頭的上體1和下體2及鋼質齒柱3，把鉆頭體1和2焊接在一起，把齒柱3電焊在鉆頭體2的工作面上，保護好齒柱3的工作端面，對齒柱3、電焊層5和鉆頭體工作面的表面噴丸和噴焊一層厚1-1.5毫米的WC比例為85%的硬面材料6，用銀焊料把復合齒4釬焊在齒柱3上，釬焊溫度不高于700℃，把平頭硬質合金齒鑲入或釬焊在鉆頭體內、外保徑面的齒孔內。