一种3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块及其制备方法，该金刚石复合材料节块由过渡层和位于所述过渡层表面的工作层组成，所述工作层包括由金属粉末形成的工作躯壳和表面镀Co金刚石，其中，所述表面镀Co金刚石以多个双螺旋结构的形式内嵌在所述工作躯壳中。制备方法包括如下步骤：金属粉末的制备、金属粉末制粒、金刚石表面镀Co、双螺旋结构设计、3D打印制备双螺旋结构金刚石复合材料坯体、脱光敏树脂和高温高压合成。本发明专利技术得到的金刚石复合材料节块的抗冲击韧性为5～7J/cm2，磨耗比为35万～50万，钻进速度为10～20m/h；可用于深海、深井勘探及长水平页岩气开采用钻头的切削齿。钻头的切削齿。钻头的切削齿。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钻切工具的
，尤其是涉及一种3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国深部油气资源、深海油气资源和非常规天然气资源储量相当可观，但面临着勘探开发难度大、成本高等问题。深井、超深井地层研磨性强、可钻性差、温度高，导致钻井机械钻速极低，有的地层机械钻速不到0.5m/h。如果遇到大段不均质的砾石层，钻头磨损加剧，钻井机械钻速降低，钻井周期加长，钻井成本也增加。长水平段水平井分段压裂是目前页岩气、致密气等非常规天然气高效、低成本开发的主要技术手段。目前我国这类油气钻井的成本和周期是国外发达国家的2～3倍，深海钻井成本是陆地钻井成本的1.5～2倍，甚至更高，复杂的地质条件是客观原因，但是钻井技术的落后也是重要的因素。“一趟钻”技术是有效降低页岩气开发成本的关键钻井技术之一，同时也对钻具的性能提出了新的挑战。因此，提高钻井效率是降低深水油气勘探开发成本的重要途径。此外，大位移井是海洋油气资源开发的有效手段，大位移井因其水平位移大、钻井周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块，其特征在于，由过渡层和位于所述过渡层表面的工作层组成，所述工作层包括由金属粉末形成的工作躯壳和表面镀Co金刚石，其中，所述表面镀Co金刚石以多个双螺旋结构的形式内嵌在所述工作躯壳中。2.根据权利要求1所述的3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块，其特征在于，按体积分数计，所述工作层的所述表面镀Co金刚石中Co含量为2％～5％，金刚石含量为95～98％；优选地，所述表面镀Co金刚石中，金刚石粒度为8μm～35μm；优选地，按体积百分比，所述工作层中，所述工作躯壳为50％～80％，所述表面镀Co金刚石为20％～50％。3.根据权利要求1或2所述的3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块，其特征在于，形成所述工作躯壳的金属粉末按质量百分比由以下原料制成：WC粉末为85～94％，Co粉末为6～15％；优选地，所述金属粉末是粒度分布为30μm～100μm的类球形金属粉末；更优选地，所述金属粉末是将所述原料混合均匀后制粒，并过筛后得到的。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块，其特征在于，所述表面镀Co金刚石形成的双螺旋结构为具有双螺旋结构的聚晶条，多个所述聚晶条内嵌在所述工作躯壳中；优选地，多个所述聚晶条沿所述工作躯壳周壁内侧均匀分布；所述聚晶条的长度为4～6mm；优选地，聚晶条的外径为0.2～1mm；优选地，在所述工作层中，所述聚晶条的数量是按照金刚石在节块中的浓度以及待开采的地层的性质来设定，再优选地，所述聚晶条的数量为5～15条；所述过渡层是由形成所述工作躯壳的金属粉末制成的，优选地，所述过渡层的高度为2～4mm，所述工作层的高度为4～6mm；优选地，所述节块的整体形状为圆柱形，且工作层的远离所述过渡层的上表面为向外凸出的弧形面。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块，其特征在于，所述3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块的抗冲击韧性为5～7J/cm2，磨耗比为35万～50万；钻进速度为10～20m/h；优选地，所述3D打印双螺旋结构金刚石复合材料节块用于深海、深井勘探或长水平页岩气开采用钻头的切削齿。6.一种如上述权利要求1
‑
5中任一项所述的3D打印双螺旋结...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐良，唐良良，刘一波，孙延龙，徐强，阎磊，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：