提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法及高寿命金刚石钻头技术

本发明专利技术公开了一种提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法及高寿命金刚石钻头，该方法包括：(1)将金刚石钻头固定在第一电极和第二电极之间，所述第一电极具有第一永磁体，所述第二电极具有第二永磁体，并且所述第一永磁体和所述第二永磁体磁极性相反，所述金刚石钻头置于所述第一电极和所述第二电极形成的稳恒磁场内；(2)将脉冲电源的正负极分别与所述第一电极和所述第二电极相连，且所述脉冲电源以电脉冲和间歇的方式向所述第一电极和所述第二电极施加脉冲电流，以便得到高寿命金刚石钻头。该方法采用稳恒磁场与脉冲磁场作用于金刚石钻头的方法，使得金刚石钻头内部残余应力降低，显著提高了钻头的钻进效率和钻探效益。

Processing method for improving service life of geological diamond bit and high life diamond bit

The invention discloses a processing method for improving the service life of a diamond bit for geological exploration and a high-life diamond bit, comprising: (1) fixing the diamond bit between the first electrode and the second electrode, the first electrode having the first permanent magnet, the second electrode having the second permanent magnet, and the said second electrode having the second permanent magnet. In contrast to the magnetic polarity of the second permanent magnet, the diamond bit is placed in a stable magnetic field formed by the first electrode and the second electrode; (2) the positive and negative poles of the pulse power supply are connected with the first electrode and the second electrode respectively, and the pulse power supply is directed to the first electrode in an electric pulse and intermittent manner. A pulse current is applied to one electrode and the second electrode, so as to obtain a high life diamond bit. In this method, the steady magnetic field and pulse magnetic field are applied to the diamond bit, so that the residual stress in the bit is reduced, and the drilling efficiency and drilling efficiency are improved significantly.

【技术实现步骤摘要】
提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法及高寿命金刚石钻头
本专利技术属于钻探工程领域，具体而言，本专利技术涉及提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法及高寿命金刚石钻头。
技术介绍
钻探工程是取得矿石和地下实物地质资料的主要技术手段，是地质勘探中重要的工作方法。钻头作为地质钻探工程中破碎岩石的主要破岩工具，是钻探工程中重要的组成部分，根据其钻头体镶嵌的合金材料的不同，主要包括硬质合金钻头和金刚石钻头。其中，金刚石钻头以其钻进效率高、钻探质量好、钻探材料消耗少及成本低等优点，而被钻探行业所普遍采用。随着我国矿产等资源勘探工作的不断深入，勘探深度的不断增加，金刚石钻头的使用寿命成为了影响钻进质量和效益的关键因素，因此如何提高金刚石钻头的使用寿命，延长钻头使用时间，对地质勘探工作的发展至关重要。近年来，国内外许多专家和学者通过改变钻头结构、胎体材料以及工艺性能来提高钻头的使用寿命，但这些方法提高寿命的程度有限且工艺繁琐，越来越不能满足地质钻探的需要。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法及高寿命金刚石钻头。该方法采用稳恒磁场与脉冲磁场作用于金刚石钻头的方法，使得金刚石钻头内部残余应力降低，显著提高了钻头的钻进效率和钻探效益。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将金刚石钻头固定在第一电极和第二电极之间，所述第一电极具有第一永磁体，所述第二电极具有第二永磁体，并且所述第一永磁体和所述第二永磁体磁极性相反，所述金刚石钻头置于所述第一电极和所述第二电极形成的稳恒磁场内；(2)将脉冲电源的正负极分别与所述第一电极和所述第二电极相连，且所述脉冲电源以电脉冲和间歇的方式向所述第一电极和所述第二电极施加脉冲电流，以便得到高寿命金刚石钻头。根据本专利技术实施例的提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法，在稳恒磁场和脉冲电流的双重作用下，金刚石钻头受到电磁致塑性的影响，内部的组织结构性能得到显著改善，残余应力降低，钻头内部的金刚石和胎体的结合力增强，进而提高了金刚石钻头的使用寿命，提高其钻进效率及钻探效益，且与现有提高金刚石钻头使用寿命的方法相比，该方法工艺简单、处理效率高、成本低。另外，根据本专利技术上述实施例的提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述金刚石钻头为PDC钻头、PCD钻头、表镶钻头、孕镶钻头、镶嵌式钻头、电镀金刚石钻头、钎焊式钻头、CVD金刚石钻头、仿生金刚石钻头或高胎体金刚石钻头。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述第一电极和所述第二电极为铜电极。由此，有利于提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述第一永磁体和所述第二永磁体由钕铁硼材料制成。由此，可进一步提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，稳恒磁场的磁场强度为0.1T-0.18T。由此，可进一步提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述脉冲电流为直流脉冲电流。由此，可进一步提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述脉冲电流的电流密度为100-2800A/cm2。由此，可进一步提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述电脉冲和间歇的方式为先连续输入预定数量脉冲然后停止所述脉冲电源，并重复多次上述过程。由此，可进一步提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述预定数量脉冲为35-60个。由此，可进一步提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述脉冲的脉冲宽度为55-70ms。由此，可进一步提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述脉冲电源的停止时间为5-10s。由此，可进一步提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述重复次数为5-8次。由此，可进一步提高对金刚石钻头的处理效率和处理效果。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种高寿命金刚石钻头，根据本专利技术的实施例，所述钻头为采用上述提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法处理得到的。因该高寿命金刚石钻头是有金刚石钻头在稳恒磁场和脉冲电流的双重作用下受到电磁致塑性的影响，导致其内部的组织结构性能得到显著改善，残余应力降低，钻头内部的金刚石和胎体的结合力增强，从而使得该高寿命金刚石钻头具有较长的使用寿命，用于钻探时可显著提高其钻进效率及钻探效益。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法流程示意图；图2是根据本专利技术再一个实施例的提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法，根据本专利技术的实施例，参考图1，该方法包括：S100：将金刚石钻头固定在第一电极和第二电极之间，第一电极具有第一永磁体，第二电极具有第二永磁体，并且第一永磁体和所述第二永磁体磁极性相反，金刚石钻头置于第一电极和第二电极形成的稳恒磁场内该步骤中，参考图2，将金刚石钻头100固定在第一电极210和第二电极220之间，第一电极210具有第一永磁体21，第二电极220具有第二永磁体22，并且第一永磁体21和第二永磁体22磁极性相反，金刚石钻头100置于第一电极210和第二电极220形成的稳恒磁场内。专利技术人发现，通过将金刚石钻头置于稳恒磁场内，稳恒磁场可改善金刚石钻头的热力学状态、扩散行为及内部组织性能。根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法，其特征在于，该方法包括：(1)将金刚石钻头固定在第一电极和第二电极之间，所述第一电极具有第一永磁体，所述第二电极具有第二永磁体，并且所述第一永磁体和所述第二永磁体磁极性相反，所述金刚石钻头置于所述第一电极和所述第二电极形成的稳恒磁场内；(2)将脉冲电源的正负极分别与所述第一电极和所述第二电极相连，且所述脉冲电源以电脉冲和间歇的方式向所述第一电极和所述第二电极施加脉冲电流，以便得到高寿命金刚石钻头。

【技术特征摘要】
1.一种提高地质勘探金刚石钻头使用寿命的处理方法，其特征在于，该方法包括：(1)将金刚石钻头固定在第一电极和第二电极之间，所述第一电极具有第一永磁体，所述第二电极具有第二永磁体，并且所述第一永磁体和所述第二永磁体磁极性相反，所述金刚石钻头置于所述第一电极和所述第二电极形成的稳恒磁场内；(2)将脉冲电源的正负极分别与所述第一电极和所述第二电极相连，且所述脉冲电源以电脉冲和间歇的方式向所述第一电极和所述第二电极施加脉冲电流，以便得到高寿命金刚石钻头。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述金刚石钻头为PDC钻头、PCD钻头、表镶钻头、孕镶钻头、镶嵌式钻头、电镀金刚石钻头、钎焊式钻头、CVD金刚石钻头、仿生金刚石钻头或高胎体金刚石钻头。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述第一电极和所述第二电极为铜电极。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述第一永...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志鹏，许擎栋，袁金磊，吴瑶，季文，
申请(专利权)人：清华大学，苏州强基电磁强化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11