[发明专利]一种骨架笼式高强度金刚石取心钻头胎块及其制作方法

说明书

本发明公开一种骨架笼式高强度金刚石取心钻头胎块及其制作方法，其中胎块部分包括胎块本体和骨架笼，在胎块本体中内置骨架笼，根据金刚石胎块的设计尺寸制作骨架笼，骨架笼尺寸略小于胎块设计尺寸；然后，将骨架笼放置于胎块模具中，将混合好的金刚石胎块配方粉末加入骨架笼中并使其均匀填充，之后在一定温压条件下进行烧结。相比于普通胎块，骨架笼式胎块具有整体性骨架结构，其整体强度更高不易断裂。

技术领域

本发明涉及钻探取心技术领域，特别是涉及一种骨架笼式高强度金刚石取心钻头胎块及其制作方法。

背景技术

干热岩作为清洁环保型能源资源，国家能源局提出要开展地热能发电示范，支持干热岩发电。

钻探取心是获取地下原始资料的有效方法之一，而由于干热岩地层岩石坚硬、研磨性强且地层温度高，导致使用孕镶金刚石取心钻头在高温花岗岩地层取心时常出现切削胎块磨损严重甚至是断裂落井的情况。胎块断裂，一方面造成取心钻头底唇面受力不均匀加剧钻头磨损、造成岩心管内岩心扰动，影响取心钻进的效率与岩心质量；另一方面，掉落至井底的金刚石胎块需要进一步打捞或磨削处理，否则将对后续正常钻进的牙轮钻头或PDC钻头造成不利影响。

因此，设计一种高强度的金刚石取心钻头胎块，避免胎块在取心钻进时断裂落井，对于干热岩钻探乃至石油钻探取心作业都有着极为重要的意义，可极大降低因胎块断裂造成的二次下钻取心、胎块处理等井下作业成本。胎块断裂究其根本仍是其整体结构强度不足的原因，高温烧结成型的胎块在进行焊接作业时处于高温环境中，胎块内部材料在高温作用下可能再次出现物理融化或化学反应，导致其结构及整体强度发生变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种骨架笼式高强度金刚石取心钻头胎块及其制作方法，在钻探取心实施过程中，尤其是在干热岩等高温硬岩地层取心钻进时，解决取心钻头金刚石胎块易断裂的难题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种骨架笼式高强度金刚石取心钻头胎块，包括

胎块主体，所述胎块主体安装在取心钻头上；以及

骨架笼，所述骨架笼内置于所述胎块主体内部，且所述骨架笼的尺寸小于所述胎块主体的尺寸。

在其中一个实施例中，所述胎块主体由金刚石胎块粉末烧结而成。

在其中一个实施例中，所述骨架梁包括上部骨架梁和下部骨架梁，所述上部骨架梁的底端与所述下部骨架梁焊接连接。

在其中一个实施例中，所述上部骨架梁包括上弧形骨架梁、上横向骨架梁和纵向骨架梁，位于同一高度的相邻两所述上弧形骨架梁之间等间距焊接有多个所述上横向骨架梁，所述上弧形骨架梁上与所述上横向骨架梁的焊接点底部还焊接有垂直向的所述纵向骨架梁；所述纵向骨架梁的底端与所述下部骨架梁焊接连接。

在其中一个实施例中，所述上部骨架梁包括多组所述上弧形骨架梁，每组所述上弧形骨架梁从上至下以不同水平高度等间隔设置；所述纵向骨架梁从上至下依次将各组上弧形骨架梁连接后再与所述下部骨架梁相焊接。

在其中一个实施例中，所述下部骨架梁包括下直骨架梁和下横向骨架梁；位于同一高度的相邻两所述下直骨架梁之间等间距焊接有多个所述下横向骨架梁，所述纵向骨架梁的底端与所述下直骨架梁上的下横向骨架梁的两端点相焊接。

在其中一个实施例中，所述下部骨架梁包括多组所述下直骨架梁，每组所述下直骨架梁从上至下以不同水平高度等间距设置；所述纵向骨架梁从上至下顺次将各组所述上弧形骨架梁连接后再顺次将各组所述下直骨架梁相焊接连接。

本发明还提供一种骨架笼式高强度金刚石取心钻头胎块的制作方法，应用于上述的骨架笼式高强度金刚石取心钻头胎块，包括以下步骤：