[发明专利]强化热压柱状金刚石复合体孕镶钻头及其制造方法

说明书

本发明公开了一种强化热压柱状金刚石复合体孕镶钻头及其制造方法。它包括钻头钢体、设置在钻头钢体端部的多个支撑体、焊接钻头钢体和支撑体的保径焊接层及水口，所述水口位于相邻的支撑体之间，所述保径焊接层位于钻头钢体与支撑体之间，所述支撑体内设有多个金刚石复合体，所述金刚石复合体按二环或三环排列，分布于支撑体中，所述金刚石复合体占钻头的工作底唇面积的55～80％；所述金刚石复合体内复合金刚石采用SMD₄₀金刚石，所述支撑体内复合金刚石采用SMD₃₀金刚石。本发明钻头结构独特，在正常钻进规程条件下，在坚硬致密弱研磨性岩层中钻进，钻进比压大，金刚石出刃好，可以取得钻进效率高与钻头使用寿命长的特点。

技术领域

本发明属于地质勘探、石油钻井或工程勘察技术领域，具体涉及一种强化热压柱状金刚石复合体孕镶钻头及其制造方法。也用于地质灾害的防治，特别地应用于坚硬致密岩石钻进的金刚石钻头。

背景技术

现有技术制造金刚石钻头仍然采用热压方法和电镀方法为主。热压方法制造的普通金刚石钻头具有较高的硬度和耐磨性，可以适应多数岩层钻进的需要。但是，对于钻进坚硬致密弱研磨性岩层却表现为钻进时效极低，一般为0.3～0.4m/h；钻头的使用寿命短，只有5～8m左右。电镀方法制造的钻头虽然具有适应性较好，钻进速度较高，但在钻进硬至坚硬致密性岩层中，同样表现出时效低与寿命短。

随着地质找矿向地层深部发展，岩层越来越硬，坚硬致密弱研磨性岩层出现的几率越来越高，几乎所有的金属矿钻探中，都会遇到这类岩层，严重地影响着地质勘探的进程，提高了钻探的成本，成为了长期困扰探矿工程技术人员的一大难题。

为了解决这类岩层的钻进难的问题，现有技术采用软而耐磨性低的胎体，工作层内部为均质结构，期望钻头中的金刚石出刃快、出刃好，以此达到提高钻进速度的目的。然而，事实表明软而耐磨性低的胎体不能适应该类岩层钻进，其主要原因是这种胎体不能适应高钻压的条件，软胎体出现塑性蠕变不能使金刚石有效出刃，金刚石不能有效地切入岩石，不能达到预期目的。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种强化热压柱状金刚石复合体孕镶钻头及其制造方法。

本发明采用的技术方案是：一种强化热压柱状金刚石复合体孕镶钻头及其制造方法，包括钻头钢体、设置在钻头钢体端部的多个支撑体、焊接钻头钢体和支撑体的保径焊接层及水口，所述水口位于相邻的支撑体之间，所述保径焊接层位于钻头钢体与支撑体之间，所述支撑体内设有多个金刚石复合体，所述金刚石复合体按二环或三环排列，分布于支撑体中，所述金刚石复合体占钻头的工作底唇面积的55～80％；所述金刚石复合体的胎体硬度为HRc38～48，耐磨性为ML(0.32～0.45)×10^-5；所述支撑体的胎体的硬度为HRc13～HRc16，耐磨性为ML(0.62～0.76)×10^-5，抗弯强度达到750MPa°；所述金刚石复合体内复合金刚石采用SMD₄₀金刚石，所述支撑体内复合金刚石采用SMD₃₀金刚石；

所述金刚石复合体的胎体组成成分及质量百分比为：40～45％的WC、12～18％的YG12、8～10％的Ni、3～6％的Mn、25～32％的660-Cu；

所述支撑体的胎体组成成分及质量百分比为：45～54％的Fe、10～15％的Ni、4～6％的Mn、30～35％的660-Cu；

所述SMD₄₀金刚石的百分比浓度为86～100％，其30/40目粒度占55～70％、50/60目粒度占30～45％；所述SMD₃₀金刚石的百分比浓度为45～55％，粒度40/50目。

支撑体中复合金刚石的目的是提高钻头均匀磨损程度，提高钻头的钻进效果。

所述金刚石复合体的形状为方柱状或圆柱状，其边长或直径为4.5～7.0mm，长度为10～14mm。