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一种PDC钻头胎体粉料组成配方及制备工艺

阅读：887发布：2021-02-23

IPRDB可以提供一种PDC钻头胎体粉料组成配方及制备工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种PDC钻头胎体粉料组成配方及制备工艺。组成包括铸造碳化钨粉‑65～100目20～30份，‑100～150目5～15份，‑150～200目3～10份，‑200～400目3～10份；镍粉‑100目15～25份；球状碳化钨粉‑150～325目15～25份；宏晶碳化钨粉‑80～200目20～30份；胎体粉与铜合金在烧结时的重量比例为100：70～90。制备工艺包括：模具制作，钢体制作，粉料制作，装料，胎体烧结，脱模和清理胎体。本发明钻头在深井和硬地层钻井中，具有更好的抗冲蚀性能，钻头使用寿命大幅提高，节约大量起下钻时间，缩短钻井周期提高钻井效率；工艺其流程更加完备、质量更加稳定、性价比高、生产效率高和适用范围广泛。，下面是一种PDC钻头胎体粉料组成配方及制备工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种PDC钻头胎体粉料组成配方，其特征在于组成配方由下列重量份数的组分组成：铸造碳化钨粉：-65～100目20～30份，-100～150目5～15份，-150～200目3～10份，-

200～400目3～10份；

镍粉：-100目15～25份；

球状碳化钨粉：-150～325目15～25份；

宏晶碳化钨粉：-80～200目20～30份；

上述各粉料与铜合金在烧结时的重量比例为100：70～90。

2.根据权利要求1所述的PDC钻头胎体粉料组成配方，其特征在于组成配方由下列重量份数的组分组成：铸造碳化钨粉-65～100目24份，-100～150目10份，-150～200目6份，-200～400目5份；

镍粉-100目18份；

球状碳化钨粉-150～325目18份；

宏晶碳化钨粉-80～200目25份；

上述胎体粉与铜合金在烧结时的质量比例为100：75。

3.一种权利要求1或2所述配方制作钻头胎体的工艺，其特征在于包括以下步骤：

1)模具制作：按照图纸加工出全套模具，包括钻头形状模具和辅助烧结模具，并在模具上相应的位置安装切削齿、喷嘴的石墨替代模块；

2)钢体制作：按照图纸加工出钻头烧结用钢体，其结构依据所设计的钻头结构制作；

3)粉料制作：按配方比例将粉料称重后装入混粉机进行充分混粉；粉料混好后装入干燥罐在50～80摄氏度进行加温保存；

4)装料：在振动台上用装料环将钢体固定在钻头形状模具相应的空间位置，装入粉料，采用间歇性震动将粉料震实；然后安装上辅助烧结模具；

5)胎体烧结：将全套模具放置在预热炉内进行预热，粉料的预热温度设定在340～400摄氏度，预热时间为1.5～6小时；预热完成后按比例加入铜合金，然后将全套模具放置到烧结炉中进行烧结，烧结温度设置为1100～1180摄氏度，烧结时间1.5～6小时；烧结完成后将模具移出烧结炉，盖上隔热罩，从模具底部用水冲刷对模具进行降温并帮助粉料定向凝固结晶形成胎体；

6)脱模和清理胎体：将全套模具移除得到烧结的胎体半成品，用喷砂机清理掉切削齿和喷嘴的石墨替代模块，去除胎体表面毛刺。

说明书全文

一种PDC钻头胎体粉料组成配方及制备工艺

技术领域

[0001] 本发明属于地质钻探设备设计制造技术领域，尤其属于一种在深井或硬地层中使用的石油、地质用回转钻进钻头，特别涉及一种高抗冲蚀性的PDC钻头胎体粉料组成配方及其制备工艺。

背景技术

[0002] 目前，在石油地质等领域广泛使用PDC齿作为切削齿的回转钻进钻头，简称PDC钻头。与其他类别钻头，如牙轮钻头、刮刀钻头和天然金刚石钻头等相比较，PDC钻头具有机械钻速高，钻头进尺寿命长等优点。PDC胎体钻头在井底工作时，泥浆从钻头喷嘴高速射出，在井底形成高压漫流区，高压漫流区的泥浆会不断地对接触到的钻头刀翼形成水力冲蚀，长时间的水力冲蚀会对钻头胎体形成冲蚀破坏，严重影响PDC钻头的使用寿命。钻头更换必须进行起下钻更换钻头，而对深井进行一次起下钻花费时间很长，频繁起下钻大幅增加了钻井周期，钻井效率极低。PDC钻头胎体抗冲蚀性能差是钻头使用寿命低的一个瓶颈所在，对钻井周期和钻井效率影响极大，这是目前PDC钻头普遍存在又没有解决的难题。

发明内容

[0003] 本发明根据现有技术的不足公开了一种PDC钻头胎体粉料组成配方及制备工艺。本发明要解决的问题是提供一种生产效率高、抗冲蚀性能好的PDC钻头胎体粉料组成配方及其制备工艺。改进PDC钻头性能，延长PDC钻头使用时间，提高钻进效率。

[0004] 本发明通过以下技术方案实现：

[0005] 一种高抗冲蚀PDC钻头胎体粉料组成配方，其各组分配方由下列重量份数的组分组成：

[0006] 铸造碳化钨粉-65～100目20～30份，-100～150目5～15份，-150～200目3～10份，-200～400目3～10份；

[0007] 镍粉-100目15～25份；

[0008] 球状碳化钨粉-150～325目15～25份；

[0009] 宏晶碳化钨粉-80～200目20～30份；

[0010] 上述胎体粉与铜合金在烧结时的重量比例为100：70～90。

[0011] 所述铜合金为516铜合金。

[0012] 进一步所述各组分配方由下列重量份数的组分组成：

[0013] 铸造碳化钨粉-65～100目24份，-100～150目10份，-150～200目6份，-200～400目5份；

[0014] 镍粉-100目18份；

[0015] 球状碳化钨粉-150～325目18份；

[0016] 宏晶碳化钨粉-80～200目25份；

[0017] 上述胎体粉与铜合金在烧结时的质量比例为100：75。

[0018] 本发明还提供了该胎体粉料配方制作钻头胎体的工艺，其工艺包含以下步骤：

[0019] 1)模具制作。按照图纸加工出全套模具，包括钻头形状模具和辅助烧结模具，并在模具上相应的位置安装切削齿、喷嘴的石墨替代模块。

[0020] 2)钢体制作。按照图纸加工出钻头烧结用钢体，其结构依据所设计的钻头结构而定。

[0021] 3)粉料制作。按配方比例对粉料称重后装入混粉机进行充分混粉。粉料混好后装入干燥罐按50～80摄氏度进行加温保存。

[0022] 4)装料。在振动台上用装料环将钢体固定在钻头形状模具相应的空间位置，装入粉料，采用间歇性震动将粉料震实。然后安装上辅助烧结模具。

[0023] 5)胎体烧结。将全套模具放置在预热炉内进行预热，粉料的预热温度设定在340～400摄氏度，预热时间为1.5～6小时。预热完成后按比例加入铜合金，然后将全套模具放置到烧结炉中进行烧结，烧结温度设置为1100～1180摄氏度，烧结时间1.5～6小时。烧结完成后将模具移出烧结炉，盖上隔热罩，从模具底部用水冲刷对模具进行降温并帮助粉料定向凝固结晶形成胎体。

[0024] 6)脱模和清理胎体。将全套模具移除得到烧结的胎体半成品，用喷砂机清理掉切削齿和喷嘴的石墨替代模块，去除胎体表面毛刺。

[0025] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

[0026] 1)在深井和硬地层钻井中，采用本发明提供的PDC胎体钻头具有更好的抗冲蚀性能，钻头使用寿命大幅提高，节约大量起下钻时间，缩短了钻井周期提高了钻井效率。

[0027] 2)本发明的工艺其流程更加完备、质量更加稳定、性价比高、生产效率高和适用范围广泛。

具体实施方式

[0028] 下面通过实施例对本发明进行具体的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。

[0029] 高抗冲蚀PDC钻头胎体粉料组成配方，其各组分配方由下列重量份数的组分组成：

[0030] 铸造碳化钨粉-65～100目20～30份，-100～150目5～15份，-150～200目3～10份，-200～400目3～10份；

[0031] 镍粉-100目15～25份；

[0032] 球状碳化钨粉-150～325目15～25份；

[0033] 宏晶碳化钨粉-80～200目20～30份；

[0034] 上述胎体粉与铜合金在烧结时的重量比例为100：70～90。

[0035] 采用上述胎体粉料配方制作钻头胎体的工艺包含以下步骤：

[0036] 本例采用下列重量份数的组分：

[0037] 铸造碳化钨粉-65～100目24份，-100～150目10份，-150～200目6份，-200～400目5份；

[0038] 镍粉-100目18份；

[0039] 球状碳化钨粉-150～325目18份；

标题	发布/更新时间	阅读量
复合钻头-专利编号CN106121541A	2020-05-11	980
钻头铣筒-专利编号CN110344782A	2020-05-11	226
牙轮钻头-专利编号CN103321577A	2020-05-11	750
牙轮钻头-专利编号CN102278069A	2020-05-11	1014
牙轮钻头-专利编号CN103790518A	2020-05-12	641
定向井钻头-专利编号CN106869804A	2020-05-13	734
三牙轮钻头-专利编号CN103352658A	2020-05-13	832
牙轮钻头-专利编号CN1069548A	2020-05-13	486
牙轮钻头-专利编号CN1027552C	2020-05-12	357
取芯钻头-专利编号CN107130933A	2020-05-12	119

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