一种高效保护和修复的PDC钢体钻头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，解决了PDC钢体钻头体强化层耐冲蚀性差、容易被冲蚀造成掉齿、掉喷嘴的现象，保径容易被磨损的技术问题。包括接头、钻头基体、刀翼、切削齿、保径面、排屑槽、铠甲条带装配槽、铠甲条带保护层、喷嘴；其中，所述接头与钻头基体相连，所述钻头基体的顶部外表面沿周向设置有多个刀翼，每个所述刀翼包括切削齿和保径面，相邻刀翼之间设置有排屑槽，所述排屑槽内设有多个喷嘴；所述刀翼上设置有铠甲条带装配槽，所述铠甲条带保护层通过钎焊的方式包覆在铠甲条带装配槽上。本实用新型专利技术解决了目前PDC钢体钻头体强化层耐冲蚀性差、容易被冲蚀造成掉齿、掉喷嘴的现象，保径容易被磨损的现象。保径容易被磨损的现象。保径容易被磨损的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种高效保护和修复的PDC钢体钻头


[0001]本技术属于石油钻探工具范围，具体涉及一种高效保护和修复的PDC钢体钻头。

技术介绍

[0002]目前PDC钢体钻头应用于各大油田各开次井段。PDC钢体钻头材料韧性好，在进行钻头排屑槽、喷嘴以及刀翼宽度设计时的空间比胎体钻头更大，更有利于快速钻井，在井下工作时更加安全、可靠。
[0003]本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
[0004]现有技术中，由于现在追求快速钻井，采取高排量、高钻压、高转速的钻井模式，再加上钻头体强化层耐冲蚀性差，导致强化层和内水道很容易被钻井液冲蚀，进而造成切削齿和喷嘴被冲掉现象，影响使用寿命，保径耐磨性差，容易被磨损；由于现场使用后保径变形较大，常规的保径设计修复比较麻烦。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，以解决现有技术中的PDC钢体钻头体强化层耐冲蚀性差、容易被冲蚀造成掉齿、掉喷嘴的现象，保径容易被磨损的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：
[0007]本技术提供的一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，包括接头、钻头基体、刀翼、切削齿、保径面、排屑槽、铠甲条带装配槽、铠甲条带保护层、喷嘴；其中，
[0008]所述接头与钻头基体相连，所述钻头基体的顶部外表面沿周向设置有多个刀翼，每个所述刀翼包括切削齿和保径面，相邻刀翼之间设置有排屑槽，所述排屑槽内设有多个喷嘴；所述刀翼上设置有铠甲条带装配槽，所述铠甲条带保护层通过钎焊的方式包覆在铠甲条带装配槽上。
[0009]进一步的，所述铠甲条带保护层为片装铠甲条带保护层或L型铠甲条带保护层；根据不同油田的地质条件以及现场的工况，可以选择不同的铠甲条带保护层，片装铠甲条带保护层是装配在刀翼前刀面，适用于钻井参数弱和所钻岩屑研磨性不强的工况； L型铠甲条带保护层能够把整个切削齿保护起来，适用于强钻井参数和所钻岩屑对本体有研磨的工况。
[0010]进一步的，所述铠甲条带保护层的厚度d为4
‑
8mm，铠甲条带保护层齿穴根部距铠甲条带边缘的高度H为10
‑
12mm。
[0011]进一步的，所述铠甲条带保护层的齿穴直径大于切削齿的直径；优选的，铠甲条带保护层的齿穴直径比切削齿的直径大0.2
‑
0.3mm。
[0012]进一步的，所述保径面包括保径耐磨块装配槽、保径耐磨块，所述保径耐磨块通过钎焊的方式焊接在保径耐磨块装配槽上。
[0013]进一步的，所述保径耐磨块为复合片耐磨块、聚晶耐磨块或孕镶耐磨块；复合片耐磨块是通过电子束熔化技术进行激光锻造，并预留出钎焊金刚石复合片的齿穴，进一步把金刚石复合片钎焊在齿穴中做成一块成型的耐磨块后钎焊到钻头保径槽上；聚晶耐磨块是用碳化钨粉末通过烧结的方式制作并在其中镶嵌长方体聚晶条，且长方体聚晶条交错布置，使整个耐磨块被全覆盖，保证其使用寿命；孕镶耐磨块是在烧结时里面孕镶两种不同颗粒大小的镀层金刚石并且金刚石采取有序的排列方式，这样能够使耐磨块具有很高的抗研磨能力，适用于高研磨性地层的钻头上。
[0014]进一步的，所述保径耐磨块厚度d1为5
‑
8mm，宽度w为15
‑
50mm，长度L为25
‑
100mm。
[0015]进一步的，所述保径耐磨块上预留出钎焊金刚石复合片的齿穴，进一步把金刚石复合片钎焊在齿穴中做成一块成型的保径耐磨块后钎焊到保径耐磨块装配槽上。
[0016]进一步的，还包括内水道铠甲保护层盖板，所述内水道铠甲保护层盖板设置在钻头基体内部，钎焊在内水道里。
[0017]进一步的，所述内水道铠甲保护层盖板采用42CrMo为基体，通过电子束熔化技术进行激光锻造，锻造时根据钻头的水眼分布预留出喷嘴水眼孔的位置，在装配钻头接头之前钎焊在内水道里，再通过采用超音速电弧喷涂工艺的方式在该基体上制备了WC
‑
Co涂层，它具有较高的硬度和耐磨性能够很好的保护内水道不被冲蚀，更进一步优选喷涂厚度取值0.3
‑
0.5mm；在装配钻头接头之前钎焊在内水道里，并保证水眼孔与钻头体上的水眼孔对齐。
[0018]进一步的，内水道铠甲保护层盖板的厚度d2为3
‑
5mm.
[0019]基于上述技术方案，本技术实施例至少可以产生如下技术效果：
[0020]（1）本技术提供的一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，采用一种先进的铠甲条带保护层代替传统的表面堆焊层，该铠甲条带保护层是使用电子束熔化技术进行激光锻造，通过加热成分材料产生一种高强度的合金，并通过钎焊的方式包覆在钻头刀翼表面，与传统的堆焊层相比，该保护层能够使钻头的抗腐蚀性提升400%，机械强度提升40%；而且传统的堆焊层被冲蚀后进行修复时需要重新堆焊，而采用铠甲条带保护层的方式只需要重新更换，更加方便高效，效果更优，出色的刀翼表面强度，能够给设计提供更大的空间，更有利于提高钻井效率和使用寿命。
[0021]（2）本技术提供的一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，解决了目前PDC钢体钻头体强化层耐冲蚀性差、容易被冲蚀造成掉齿、掉喷嘴的现象，保径容易被磨损的现象，而且使用后保径变形大，修复效率低。
[0022]（3）本技术提供的一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，采用42CrMo为基体，根据水眼孔分布位置事先加工预留出来，再通过采用超音速电弧喷涂工艺的方式在该基体上制备了 WC
‑
Co 涂层，它具有较高的硬度和耐磨性能够很好的保护内水道不被冲蚀。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0024]图1是本技术PDC钢体钻头的结构示意图；
[0025]图2是本技术PDC钢体钻头的剖视图；
[0026]图3是本技术片状铠甲条带保护层的结构示意图；
[0027]图4是本技术L型铠甲条带保护层的结构示意图；
[0028]图5是本技术复合片耐磨块的结构示意图；
[0029]图6是本技术聚晶耐磨块的结构示意图；
[0030]图7是本技术孕镶耐磨块的结构示意图；
[0031]图8是本技术内水道铠甲保护层盖板的结构示意图；
[0032]上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
[0033]1‑
接头、2
‑
钻头基体、3
‑
刀翼、4
‑
切削齿、5
‑
保径面、6
‑
排屑槽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，其特征在于：包括接头（1）、钻头基体（2）、刀翼（3）、切削齿（4）、保径面（5）、排屑槽（6）、铠甲条带装配槽（7）、铠甲条带保护层（8）、喷嘴（11）；其中，所述接头（1）与钻头基体（2）相连，所述钻头基体（2）的顶部外表面沿周向设置有多个刀翼（3），每个所述刀翼（3）包括切削齿（4）和保径面（5），相邻刀翼（3）之间设置有排屑槽（6），所述排屑槽（6）内设有多个喷嘴（11）；所述刀翼（3）上设置有铠甲条带装配槽（7），所述铠甲条带保护层（8）通过钎焊的方式包覆在铠甲条带装配槽（7）上。2.根据权利要求1所述的一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，其特征在于：所述铠甲条带保护层（8）为片装铠甲条带保护层或L型铠甲条带保护层。3.根据权利要求2所述的一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，其特征在于：所述铠甲条带保护层（8）的厚度d为4
‑
8mm，铠甲条带保护层（8）齿穴根部距铠甲条带边缘的高度H为10
‑
12mm。4.根据权利要求3所述的一种高效保护和修复的PDC钢体钻头，其特征在于：所述铠甲条带保护层（8）的齿穴直径大于切削齿（4）的直径。5.根据权利要求1所述的一种高效保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，杨元勋，刘成亮，肖辉，
申请(专利权)人：成都迪普金刚石钻头有限责任公司，
类型：新型
国别省市：