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一种金刚石复合片

阅读:1041发布:2020-09-18

专利汇可以提供一种金刚石复合片专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种金刚石复合片,包括硬质 合金 基体和金刚石复合层,其特征在于所述的金刚石复合层端面有至少2条突起的渐变弧面凸棱,每条渐变弧面凸棱从端面边缘延伸交汇于端面中部,每条渐变弧面凸棱的 曲率 半径和弧度从端面边缘至端面中部呈逐渐递增状,本实用新型切削面具有较强的 犁 削作用,提高了复合片的 破碎 钻进性能,降低了钻进切削阻 力 ,进而提高金刚石 钻头 的机械钻速;渐变弧面凸棱与侧向斜面所组成的切削面也具备较强的抗冲击性能,能起到引导井底岩屑排出的作用,进一步提升金刚石钻头的机械钻速,并使复合片的抗冲击能力进一步增强;本实用新型在一个切削面磨损后可以旋转至另一个未磨损的面继续使用,进而降低钻头的使用成本。,下面是一种金刚石复合片专利的具体信息内容。

1.一种金刚石复合片,包括硬质合金基体和金刚石复合层,其特征在于所述的金刚石复合层端面有至少2条突起的渐变弧面凸棱,每条渐变弧面凸棱从端面边缘延伸交汇于端面中部,每条渐变弧面凸棱的曲率半径和弧度从端面边缘至端面中部呈逐渐递增状,即与端面边缘的距离成正比。
2.按权利要求1所述的金刚石复合片,其特征在于所述的渐变弧面凸棱突起高度从端面边缘至端面中部相等,渐变弧面凸棱的两侧为向下倾斜的侧翼面。
3.按权利要求1或2所述的金刚石复合片,其特征在于所述的渐变弧面凸棱为2 10条。
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4.按权利要求1或2所述的金刚石复合片,其特征在于所述端面边缘渐变弧面凸棱的曲率半径为0.5mm 4mm,端面中部渐变弧面凸棱的曲率半径为4mm 12mm。
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5.按权利要求2所述的金刚石复合片,其特征在于所述的渐变弧面凸棱两侧向下倾斜的侧翼面为斜平面,斜平面与硬质合金基体底平面夹为5 20°。
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6.按权利要求1或2所述的金刚石复合片,其特征在于所述的渐变弧面凸棱沿端面周向均布。
7.按权利要求1或2所述的金刚石复合片,其特征在于所述的金刚石复合层的端面边缘设置有倒角
8.按权利要求1或2所述的金刚石复合片,其特征在于所述的金刚石复合层为聚晶金刚石复合层或热稳定聚晶金刚石复合层。
9.按权利要求1或2所述的金刚石复合片,其特征在于所述的金刚石复合片径向截面为圆形或椭圆形。
10.按权利要求1或2所述的金刚石复合片,其特征在于所述的硬质合金基体与金刚石复合层之间的粘结面为平面、凹凸面或沟槽面。

说明书全文

一种金刚石复合片

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种金刚石复合片,属于石油钻探技术领域。

背景技术

[0002] 上世纪80年代开始,金刚石钻头被广泛地用于石油天然气钻井工程。金刚石钻头主要由钻头体和切削元件构成,金刚石钻头根据切削元件分成三类:PDC(聚晶金刚石)钻头、TSP(热稳定聚晶金刚石)钻头及天然金刚石钻头。PDC钻头主要用于软至中硬地层钻进,经过不断的技术进步,PDC钻头的适用范围越来越广,具有较好的经济价值。TSP钻头主要用于中硬至极硬地层钻进。目前,石油天然气钻井工程中深井作业逐步增多,钻遇的地层也越来越复杂。
[0003] 在钻遇含砾石的地层或者地层软硬交错,变化较为频繁时,复合片所受冲击载荷较大,金刚石复合片容易崩齿失效,从而导致钻头整体失效。因而钻井现场急需一种抗冲击能强的金刚石复合片。而现有的金刚石复合片的抗冲击能力主要以改变金刚石复合片中金刚石层与硬质合金基座界面结构降低其残余应力、或者改变材料配方、加工工艺来提高。也有采用球头形、锥形等异形齿PCD层,这种异形结构的PDC虽然提高了其抗冲击能力,但使用过程中存在钻进切削阻力大,钻头扭矩大,钻进效率低等现象。
实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种钻进性好、抗冲击力强,能延长钻头使用寿命的金刚石复合片。
[0005] 本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:包括硬质合金基体和金刚石复合层,其特征在于所述的金刚石复合层端面有至少2条突起的渐变弧面凸棱,每条渐变弧面凸棱从端面边缘延伸交汇于端面中部,每条渐变弧面凸棱的曲率半径和弧度从端面边缘至端面中部呈逐渐递增状,即与端面边缘的距离成正比。
[0006] 按上述方案,所述的渐变弧面凸棱突起高度从端面边缘至端面中部相等,渐变弧面凸棱的两侧为向下倾斜的侧翼面。
[0007] 按上述方案,所述的渐变弧面凸棱为2 10条,较佳结构为2 4条。~ ~
[0008] 按上述方案,所述端面边缘渐变弧面凸棱的曲率半径为0.5mm 4mm,端面中部渐变~弧面凸棱的曲率半径为4mm 12mm。
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[0009] 按上述方案,所述的渐变弧面凸棱两侧向下倾斜的侧翼面为斜平面,斜平面与硬质合金基体底平面夹为5 20°。~
[0010] 按上述方案,所述的渐变弧面凸棱沿端面周向均布。
[0011] 按上述方案,所述的金刚石复合层的端面边缘设置有倒角
[0012] 按上述方案,所述的金刚石复合层为聚晶金刚石复合层或热稳定聚晶金刚石复合层。
[0013] 按上述方案,所述的金刚石复合片径向截面为圆形或椭圆形。
[0014] 按上述方案,所述的硬质合金基体与金刚石复合层之间的粘结面为平面、凹凸面或沟槽面。
[0015] 本实用新型的有益效果在于:1、渐变弧面凸棱使切削面具有较强的削作用,提高了复合片的破碎钻进性能,降低了钻进切削阻力,进而提高金刚石钻头的机械钻速;2、复合片的切削面随着钻进过程中逐渐磨损,切削面积逐渐变大,使其前期具有较好的攻击能力,而后期在保证有一定的攻击能力的同时具有较好的抗冲击能力,因而具有更好的地层适应能力;3、渐变弧面凸棱与侧翼面所组成的切削面也具备较强的抗冲击性能,能起到引导井底岩屑排出的作用,进一步提升金刚石钻头的机械钻速,并使复合片的抗冲击能力进一步增强;4、由于其有多个切削面,在一个切削面磨损后可以旋转至另一个未磨损的切削面继续使用,进而降低钻头的使用成本。附图说明
[0016] 图1至图4分别为本实用新型一个实施例的立体图、俯视图、正视图和侧视图。
[0017] 图5至图8分别为第二个实施例的立体图、俯视图、正视图和侧视图。
[0018] 图9至图12分别为第三个实施例的立体图、俯视图、正视图和侧视图。
[0019] 图13至图16分别为第四个实施例的立体图、俯视图、正视图和侧视图。
[0020] 图17至图20分别为第五个实施例的立体图、俯视图、正视图和侧视图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0022] 实施例一如图1至图4所示,包括金刚石复合层101和硬质合金基体102,金刚石复合层的端面有2条突起的渐变弧面凸棱103、104,每条渐变弧面凸棱从端面边缘向内延伸交汇于端面中心,2条渐变弧面凸棱沿周向均布,即两相邻渐变弧面凸棱之间的圆心角为180°。端面的一侧由一条渐变弧面凸棱103和其两侧的侧翼面105、106构成,端面的另一侧由一条渐变弧面凸棱104和其两侧的侧翼面107、108构成,两侧的侧翼面为向下倾斜的斜平面,两侧对应的侧翼面下边缘两两相交,形成过渡圆弧面109、110。本实施例中的端面边缘渐变弧面凸棱的曲率半径为1mm,端面中部凸棱的曲率半径为6mm,且两侧侧翼与基体底平面夹角为15°,侧翼面之间过渡圆弧面半径为4mm。金刚石复合片径向截面为圆形,直径为
15.8mm。所述金刚石复合层边缘设置倒角111,倒角可以为斜倒角。
[0023] 实施例二如图5至图8所示,金刚石复合层的端面有3条渐变弧面凸棱203、204、205,每条渐变弧面凸棱从复合层边缘延伸交汇于端面中心,所述的渐变弧面凸棱沿周向均布,即两相邻渐变弧面凸棱之间的圆心角相等,为120°。每条渐变弧面凸棱两侧分别设置侧翼面206、207、208、209、210、211,侧翼面之间设置过渡圆弧面212、213、214,端面边缘倒角
215。其它结构与实施例一相同。
[0024] 实施例三如图9至图12所示,它与实施例一的不同之处在于:金刚石复合层的端面有4条周向均布的渐变弧面凸棱,所述的渐变弧面凸棱沿周向均布,即两相邻渐变弧面凸棱之间的圆心角相等,为90°。
[0025] 实施例四如图13至图16所示,它与实施例一的不同之处在于:金刚石复合层的端面有5条周向均布的渐变弧面凸棱,所述的渐变弧面凸棱沿周向均布,即两相邻渐变弧面凸棱之间的圆心角相等,为72°。
[0026] 实施例五如图17至图20所示,它与实施例一的不同之处在于:金刚石复合片径向截面为椭圆形,长轴半径为12mm,短轴半径为7.94mm,金刚石复合层的端面有2条周向均布、与长轴相吻合交汇于端面中心的渐变弧面凸棱503、504。渐变弧面凸棱边缘凸棱半径为1mm,端面中部凸棱半径为6mm。4个侧翼面505、506、507、508的倾角均相等,与基体底平面夹角为10°。侧翼面之间设置过渡圆弧面509、510,所述金刚石复合层端面边缘设置倒角511,倒角可以为斜倒角。
[0027] 本实用新型中的金刚石层与硬质合金基体在超高压高温条件下烧结而成,然后对金刚石层的端面进行加工成所需形状。
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