[实用新型]一种三阶钻头

说明书

本实用新型涉及一种适合泥岩取芯钻探用的三阶钻头。本实用新型的三阶钻头具有导向性好，防粘能力强，钻探效率高的特点，其制造工艺无需将三阶台阶切削齿分别烧结和机加工再烧结，只需要一步烧结即可，工序简洁高效，生产出来的钻头同心度高，耐磨性好，成本低。

技术领域

本实用新型属于地层钻探技术领域，具体涉及一种适合粘性地层取芯钻探用的三阶钻头。

背景技术

有些地层地质情况复杂，含很多可塑性强的泥岩，例如煤层，在钻探过程中泥土容易粘在钻头上，都会给钻探施工带来很大的麻烦，同时钻头在钻进的过程中容易发生偏心问题，导致钻进方向偏失。现有技术急需一种钻进方向不易偏，且排泥效果较好的三阶钻头。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种钻进方向不易偏，且排泥效果较好的三阶钻头。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种三阶钻头，包括由内而外依次设置的外管连接套和环形的钻头，所述外管连接套和钻头通过过渡粘结管连接；所述钻头由内而外包括外径依次减小的第三阶钻头、第二阶钻头和第一阶钻头，所述第三阶钻头、第二阶钻头和第一阶钻头相连为同心台阶圆柱体，所述第三阶钻头、所述第二阶钻头和第一阶钻头的切削齿为单面斜齿，所述单面斜齿的表面包括齿端的切削平面和沿切削平面一侧倾斜向下至齿根的齿斜面；所述切削齿围绕圆柱体轴心均匀分布；

第三阶钻头、第二阶钻头和第一阶钻头的切削齿之间设有主水路。

通过这样的设计，在钻头钻进的过程中，第三、二阶钻头和第一阶钻头的台阶结构可以起到较好的导向性，不容易偏心；较为宽大的主水路和冲水孔的设计能够及时冷却和润滑钻头，降低和防止粘钻风险。

作为优选的，所述主水路由第三阶钻头延伸至第一阶钻头，并与第一阶钻头内壁连通。这样的设计水流可以通过主水路直接从钻头内排到钻头外，对钻头进行冷却和钻头唇面润滑。

作为优选的，所述第三阶钻头和第二阶钻头的主水路的台阶面上还设有内排水孔，所述内排水孔内部与第三阶钻头内壁连通。这样的设计，水流可以直接从钻头内部通过内排水孔排出到钻头外(与从主水路的水流汇合)，并在齿斜面的导向作用下对切削平面进行充分的冲洗，进一步提高排泥效果。

作为优选的，所述切削齿包括靠近切削平面的齿端部和支撑齿端部的齿基，所述齿端部和齿基一体烧结成型。这样的设计，通过将切削齿区分为齿端部和齿基，可以在烧结时对两者进行不同的材料进行烧结，对于和地质进行切削的齿端部使用耐磨性较强的胎体，对于齿基降低金刚石大颗粒的含量，可以控制成本。

一种三阶钻头的制造方法包括如下步骤：

第一步：胎体物料混合：将金属粉和金刚石粉末按一定比例混合，获得胎体的填充粉末；

第二步：铺设第一阶钻头层：将填充粉末a均匀铺设在模具当中，厚度达到第一阶钻头高度1/5，并对第一阶钻头层进行预压，预压压强为20/3Mpa；再将填充粉末b均匀铺设在模具当中，厚度达到第一阶钻头的高度，并对第一阶钻头层进行预压，预压压强为20/3Mpa；

第三步：铺设第二阶钻头层：步骤与第二步的铺设步骤相同；

第四步：铺设第三阶钻头层：步骤与第二步的铺设步骤相同；

第五步：铺设过渡粘结管层和放置外管连接套：将过渡粘结管层填充粉末c继续均匀铺设在模具当中，并将外管连接套定位放置在过渡粘结管层上。

第五步：施加预压压力：对外管连接套施加10～20KN；

第六步：保温扩散：从室温开始以250～300℃/min速度升温，至850℃～900℃；保温1～5分钟，并施加压强为10Mpa；