申請?zhí)枺?01710447313.5
       申請人：吉林大學
       發(fā)明人：高科 高紅通

       摘要： 一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭及其制備方法，屬于鉆井技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提出的鉆頭是由剛體和孕鑲塊切削刀翼組成，孕鑲塊切削刀翼固定設(shè)置在剛體的端面上，數(shù)量為復數(shù)個，在任意相鄰兩個孕鑲塊切削刀翼之間設(shè)置有扇形水口，孕鑲塊切削刀翼的唇面具有坡度，且唇面上設(shè)有波紋形溝槽；在孕鑲塊切削刀翼切削端鑲嵌一層金剛石切削條，金剛石切削條呈負切削角布置在孕鑲塊切削刀翼上，孕鑲塊切削刀翼的胎體和金剛石切削條硬度不同，本發(fā)明還提出了制備所述的鉆頭的方法，本發(fā)明波紋形溝槽提高切削巖石效率和排屑效果，金剛石切削條和孕鑲金剛石合理的排布，加以運用孕鑲塊切削刀翼的胎體和金剛石切削條硬度不同，有效提高鉆頭壽命和鉆進效率。        主權(quán)利要求：1.一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭，是由剛體(1)和孕鑲塊切削刀翼(2)組成，其特征是：所述孕鑲塊切削刀翼(2)固定設(shè)置在剛體(1)的端面上，數(shù)量為復數(shù)個，在任意相鄰兩個孕鑲塊切削刀翼(2)之間設(shè)置有扇形水口(4)，孕鑲塊切削刀翼(2)由胎體和孕鑲在胎體上的金剛石顆粒構(gòu)成，其中金剛石顆粒含量的體積百分比為20％，粒度為35目～40目，所述孕鑲塊切削刀翼(2)的唇面具有坡度，且唇面上設(shè)有波紋形溝槽，在所述孕鑲塊切削刀翼(2)切削端鑲嵌一層金剛石切削條(3)，金剛石切削條(3)呈負切削角布置在孕鑲塊切削刀翼(2)上，金剛石切削條(3)的切削方向與鉆頭軸線成5°～30°夾角，金剛石切削條(3)為PCD金剛石切削條或CVD金剛石切削條。
       2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭，其特征是：所述孕鑲塊切削刀翼(2)的唇面形狀為直線段與圓弧線段結(jié)合組成的形狀，其中直線段與圓弧線段相切，直線段與鉆頭軸線成60°～85°夾角，圓弧線段的半徑大于孕鑲塊切削刀翼(2)沿鉆頭徑向的厚度。
       3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭，其特征是：所述孕鑲塊切削刀翼(2)的唇面形狀呈弧形，且弧形的曲率半徑大于孕鑲塊切削刀翼(2)沿鉆頭徑向的厚度。
       4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭，其特征是：所述金剛石切削條(3)為金剛石切削鋸片，且金剛石切削鋸片呈前后依序錯位排列布置。
       5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭，其特征是：所述金剛石切削條(3)呈柱狀結(jié)構(gòu)，均勻排列在孕鑲塊切削刀翼(2)上，金剛石切削條(3)的橫截面呈圓形、長方形或菱形。
       6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭，其特征是：所述扇形水口(4)的圓心角為5°～30°。
       7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭，其特征在于：所述扇形水口(4)上設(shè)有溝槽。
       8.一種制備權(quán)利要求1所述的堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭的方法，其特征是：包括以下步驟，步驟一、將石墨模具置于操作臺上，按照設(shè)計要求在石墨模具內(nèi)布設(shè)金剛石切削條(3)；步驟二、金剛石切削條(3)布設(shè)完成后，將含金剛石顆粒的胎體材料裝入石墨模具中，之后放入剛體(1)，其中金剛石顆粒含量的體積百分比為20％，粒度為35目～40目；步驟三、將裝有含金剛石顆粒的胎體材料的石墨模具置于中頻感應爐內(nèi)，采用無壓浸漬法燒結(jié)含金剛石顆粒的胎體材料，以120℃/min的升溫速度升至1020℃，保溫10min后放入保溫砂中冷卻24h，除去石墨模具后加工成型。
       9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備堅硬打滑地層金剛石復合鉆頭的方法，其特征是：步驟二中所述的胎體材料是由下述質(zhì)量百分比的組分構(gòu)成：碳化鎢WC粉：50％，硬質(zhì)合金YG6粉：18％，鎳Ni粉：5％，錳Mn粉：3％，鈷Co粉：2％，錫青銅ZQSN6-6-3粉：22％。