一种钻头用刀翼制造技术

本发明专利技术涉及一种钻头用刀翼

【技术实现步骤摘要】
一种钻头用刀翼、PDC钻头及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种钻头用刀翼
、PDC
钻头及其制备方法，属于石油钻探领域
。

技术介绍

[0002]在石油钻探领域，目前
90
％的掘进进尺均有
PDC
钻头完成
。PDC
钻头的发展在提高钻井速度和钻探技术的进步上发挥着重要的作用
。
[0003]PDC
钻头的高强度
、
硬度及耐磨性在软到中硬的比较均质的地层中具有钻速快
、
效率高等明显的优势
。
但在坚硬的
、
强研磨性和软硬交错等非均质地层中，仍然存在着钻速低
、
寿命短的难题
。
其中一部分的失效原因是由于钻头基体的耐磨性较差，
PCD
复合片周围的基体由于冲蚀
、
对磨等原因而流失，因此无法为
PCD
复合片提供把持力，进而造成
PCD
复合片的剥落等
。
[0004]PDC
钻头分为两种，钢体钻头
、
胎体钻头
。
钢体钻头由钢材直接加工制成
。
胎体钻头是由多种合金成分进行无压烧结而成
。
[0005]钢体钻头的韧性较好
、
生产成本低
、
生产周期短
、
尺寸适应范围广
。
但是其耐磨性较差，尤其是刀翼部分容易发生磨损，失去为
PCD
复合片提供镶嵌的能力
。
为增强其耐磨性，需要对其进行喷涂
、
堆焊等处理
。
钻探过程中还需进行重新喷涂等修复工作
。
[0006]胎体钻头耐磨性优良，但是生产周期较长
、
成本高昂
、
基体韧性较差
。
同时由于钻头的下模需要匹配钻头顶部的复杂曲面设计，使得成本高周期长，产品更新较慢
。
胎体钻头由于采用烧结工艺制备，因为存在收缩等问题，钻头预留的
PCD
复合片穴位的精度较差，无法完全体现设计的效果
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一个目的是提供一种钻头用刀翼，解决现有技术中刀翼耐磨性差
、PCD
复合片穴位精度差且不易镶嵌的问题
。
[0008]本专利技术的第二个目的是提供一种
PDC
钻头，解决现有技术中
PDC
钻头冲击韧性差的问题
。
[0009]本专利技术的第三个目的是提供一种
PDC
钻头的制备方法，解决现有技术中
PDC
钻头生产周期长的问题
。
[0010]为了实现以上目的，本专利技术的第一个技术方案为：
[0011]一种钻头用刀翼，主要由以下质量百分数的组分
3D
打印成型：
25
‑
65
％碳化钨和
35
‑
75
％预合金粉末；所述预合金粉末由
Ni、Cu、Si
中任意两种以上组成
。
[0012]本专利技术的刀翼由碳化钨和预合金粉末组成，并采用
3D
打印一次成型
。
该刀翼具有优异的耐磨性
、
耐冲蚀性
、
抗冲击性
、
抗拉强度和抗断裂性能
。
[0013]优选地，所述预合金粉末由以下质量百分数的组分组成：0‑
25
％ Cu
和
0.5
‑
2.5
％ Si
，余量为
Ni。
由这些组分组成的预合金，熔化后流动性好，便于打印，而且能够进一步提高刀翼的耐磨性和耐冲蚀性
。
[0014]为了提高刀翼中颗粒的致密性，提高其力学性能，优选地，所述碳化钨的粒径为
50
‑
150
μ
m。
[0015]为了提高刀翼的耐磨性能，优选地，所述预合金粉末的粒径为
20
‑
100
μ
m。
[0016]本专利技术的第二个技术方案是：
[0017]一种
PDC
钻头，包括基体和上述所述钻头用刀翼，所述基体为钢体
。
[0018]本专利技术的
PDC
钻头既保留的钢体材质的韧性又具备高耐磨性
。
[0019]优选地，所述钻头用刀翼上预留有
PCD
复合片穴位
。
本专利技术通过
3D
打印获得的
PCD
复合片穴位精确
、
便于镶嵌
。
[0020]进一步优选地，所述
PCD
复合片穴位上焊接有
PCD
复合片
。
[0021]本专利技术的第三个技术方案是：
[0022]一种
PDC
钻头的制备方法，包括以下步骤：将
25
‑
65
％碳化钨与
35
‑
75
％预合金粉末混合后进行
3D
打印，得到刀翼，然后将刀翼与基体进行焊接，得到
PDC
钻头；所述预合金粉末由
Ni、Cu、Si
中任意两种以上组成
。
[0023]本专利技术通过碳化钨与预合金粉末的混合物进行
3D
打印获得刀翼，再与基体焊接制备钻头，生产周期短，且操作简单
。
[0024]为了进一步提高刀翼的机械性能，优选地，所述
3D
打印为电子束
3D
打印，所述电子束
3D
打印的电子束电流为6‑
22mA
，电子束速度为
600
‑
1500mm/s
，线间距为
0.1
‑
0.3mm。
[0025]进一步优选地，所述
3D
打印是根据所需刀翼的形状设计图纸，然后将碳化钨与预合金粉末的混合物铺撒在打印平台，进行第一层电子束扫描，在第一层上重复混合物铺撒和电子束扫描操作，直至得到刀翼
。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1刀翼的示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例4钻头的示意图，其中，1为钢体基体，2为钻头用刀翼，3为
PCD
复合片穴位
。
具体实施方式
[0028]以下结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的说明
。
[0029]一
、
本专利技术的钻头用刀翼的具体实施例如下：
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钻头用刀翼，其特征在于，主要由以下质量百分数的组分
3D
打印成型：
25
‑
65
％碳化钨和
35
‑
75
％预合金粉末；所述预合金粉末由
Ni、Cu、Si
中任意两种以上组成
。2.
根据权利要求1所述的钻头用刀翼，其特征在于，所述预合金粉末由以下质量百分数的组分组成：0‑
25
％
Cu
和
0.5
‑
2.5
％
Si
，余量为
Ni。3.
根据权利要求1或2所述的钻头用刀翼，其特征在于，所述碳化钨的粒径为
50
‑
150
μ
m。4.
根据权利要求1或2所述的钻头用刀翼，其特征在于，所述预合金粉末的粒径为
20
‑
100
μ
m。5.
一种
PDC

【专利技术属性】
技术研发人员：王力强，李宏利，纪小会，
申请(专利权)人：河南四方达超硬材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：