[发明专利]一种孕镶金刚石绳索取芯地质钻头及其制作方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体涉及一种"分层分级内锥型,对称内八字前束,漩涡式定心导向"的一种孕镶金刚石绳索取芯地质钻头及制造方法。

背景技术

金刚石取芯钻头地质勘探过程中，被广泛采用，现阶段的金刚石取芯钻头存在如下缺陷：

一、传统钻头的刀头平型唇面不利于钻进定心导向，持续钻进容易造成孔斜，没有针对孔斜的纠正功能。

二．传统钻头的刀头由于单一配方，不能适应不同地层的地质复杂性要求，在钻进不同岩层时需要更换不同的钻头，增加了地质勘探工作的复杂性，严重影响工作效率。

三、传统形式的钻头无论配置使用最好的材料也无法达到广谱性能，钻头的时效和寿命都很低。

四、传统形式的钻头保径定心不好，不能稳定取芯，不能完全使用完整个钻头的刀头工作层。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够克服现有技术缺陷的"分层分级内锥型,对称内八字前束,漩涡式定心导向"的一种孕镶金刚石绳索取芯地质钻头。

本发明的目的之二在于提供一种制作"分层分级内锥型,对称内八字前束,漩涡式定心导向"的一种孕镶金刚石绳索取芯地质钻头的方法。

为实现上述目的一，本发明采用如下技术方案：

一种孕镶金刚石绳索取芯地质钻头，包括刀头组件和钢体，所述刀头组件上沿圆周均匀分布的多个刀头和多个水口，所述刀头组件的下端面为其唇面并呈内低外高的台阶状，所述钢体内外在水口处分别设置有互相导通的内水口和外水口；

所述刀头组件的上端面呈台阶状，并通过连接料层与所述钢体连接。

所述刀头组件包括偶数个刀头，该偶数个刀头两两相对。

所述钢体呈圆柱状，沿其轴向开设有一通孔，所述通孔内壁开设有螺纹。

所述刀头包括多个互相匹配且依次叠放的圆弧片状体。

为实现上述目的二，本发明采用如下技术方案：

上述孕镶金刚石绳索取芯地质钻头的制作方法，包括如下步骤：

A、制作成多个刀头组合体，同时去筒状钢体，在其端面上加工燕尾状凹位，制成钢体初坯；

B、将凸形底环置入呈圆柱状外模腔的底部，置入柱状的模芯件，将多个刀头组合体及与之数量相等的水口塞依次间隔，且围绕柱状的模芯件装入模腔中并置于凸形底环上，使该若干刀头组合体与水口塞相互间隔并围成圆形，在外模与模芯件形成的腔体内位于刀头初坯上装入连接材料，将钢体初坯开设有燕尾状凹位的一端插入外模与模芯件形成的腔体内，并使其与连接材料接触，装成烧结组合体；

C、将装好的烧结组合体，放入自动中频烧结机中，使刀头初坯位于感应圈中心位置，并在烧结组合体的上部垫设一具有排气孔的垫块；

D、对烧结组合体进行升温加压处理；

E、对经过升温加压处理的烧结组合体进行冷却处理，制成钻头胚体；

F、将冷却后的钻头胚体从外模中脱出，在油压机上将模芯压出，去除石墨水口塞；

其中步骤D包括：

D1、对烧结组合体进行加热，以温度升至600℃为准，继续加热3-4分钟，将温度从600℃升至750℃，压力升至15KN；进一步加热3-4分钟，将温度从750℃升至840℃，压力从15KN升至25KN；再进一步加热2-3分钟，将温度从840℃升至930℃，压力从25KN升至35KN；

D2、加热3-4分钟，并保持温度为930℃，压力从35KN升至60-65KN，继续加热6-7分钟，并保持温度为930℃，压力保持为60-65KN。

其中步骤E具体为：

用3-4分钟时间保持压力60-65KN，温度从930℃降至750℃，在750℃以下时从中频炉中取出夹入保温箱中缓冷至常温。

所述外模、凸形底环、模芯件、水口塞均采用耐高温石墨材料制成。

所述刀头组合体采用预合金粉末和金刚石混合配制并压制而成。

本发明的有益效果在于锁定关联适宜定义,预设关键功能效应:

一.本设计钻头整套刀头的组装配置,以配对每对刀头为内八字成型方式,刀头配对配方阴阳分层对称平衡,定位排列入座构成内锥型, 刀头分层分布预设同步递减的势态，构成软硬兼施的预设功能,唇面漩涡式保锥八字型(预设八字型是钻头动态着陆的瞬间平衡缓冲和同步补偿到位), 持续获得漩涡式导向定心力, 持续漩涡式导向定心力就是八字前束概念。

关于前束,是把持前进中的有效约束,在钻探钻头的应用中,需要把持孔径垂直的有效纬度,以八字垫定前束而把持定心导向为首要关键。