CN102409981A - 集合式金刚石复合片 - Google Patents
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Abstract
一种集合式金刚石复合片。为了克服现有集合式金刚石复合片存在的受冲击后金刚石大面积快速剥损脱落，复合片整体破坏丧失切削功能的不足，本发明基体(1)上端部为凸出的支撑体(4)和分隔体(2)，金刚石(3)覆盖在支撑体(4)和分隔体(2)上，采用高温高压工艺将基体(1)和金刚石(3)复合成一体，支撑体(4)为圆柱状，支撑体(4)以基体(1)轴线为圆心在不同半径圆上均匀分布；基体(1)上端面至少有2个同心圆的分隔体(2)依次将靠近外圆周的支撑体(4)分隔。其有益效果是使钻头在工作中收到冲击后仅损坏受冲击部位和局部金刚石，避免复合片表面的金刚石大面积受损和整体破坏。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种油气开发钻井使用的钻头金刚石复合片，尤其是涉及一种集合式金刚石复合片。
背景技术
石油钻井使用的金刚石钻头(PDC钻头)以复合片为切削元件破碎地层。钻头上使用的金刚石复合片通常由基体与金刚石微粉通过超高温高压复合成一体，由于复合片金刚石层的脆性特征使得其在钻遇一些含特殊岩性或特殊岩性交错地层时受冲击后发生金刚石层崩、碎、脱，从而发生局部损坏直至整体丧失切削功能。金刚石复合片的基体上端部有若干凸出的支撑体和分隔体，支撑体通常为圆柱形，分隔体将支撑体分隔在不同的区域内。现有分隔体大多以简单的“井字”型将支撑体分隔开，这种简单分隔使得复合片在工作中抗冲击性差，受冲击后金刚石大面积快速剥损脱落，复合片整体破坏丧失切削功能。
发明内容
为了克服现有金刚石复合片存在的受冲击后金刚石大面积快速剥损脱落，复合片整体破坏丧失切削功能的不足，本发明提供一种集合式金刚石复合片，该集合式金刚石复合片采用基体材料形成对金刚石分隔使复合片表面的金刚石层形成n个复合体的集群式，由集群式的结构和分隔体的材料组合提高复合片的抗冲击性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：集合式金刚石复合片，包括基体、金刚石，基体上端部为凸出的支撑体和分隔体，金刚石覆盖在支撑体上与分隔体形成同一圆平面，采用高温高压工艺将基体和金刚石复合成一体，支撑体为圆柱状，支撑体以基体轴线为圆心在不同半径圆上均匀分布；基体上端面有2个或2个以上的同心圆分隔体依次将靠近外圆周的支撑体分隔。基体上端面分隔体最大圆外有径向均匀排列的分隔体将每1个或2个以上的支撑体隔开。基体上端面有由外向中心径向均匀排布的分隔体将支撑体分隔，径向均匀排布的分隔体长度为基体半径的三分之二至四分之三。基体上端面上的二分之一至四分之三面积有分隔体。基体上端面排布最外圈的每个支撑体分别位于每个圆环状的分隔体内；基体上端面排布的扇型或圆环状分隔体占整个圆周至圆周的三分之二。
本发明的有益效果是，使钻头在工作中收到冲击后仅损坏受冲击部位和局部金刚石，避免复合片表面的金刚石大面积受损和整体破坏。
附图说明
图1是本发明集合式金刚石复合片第一实施例示意图。
图2是本发明集合式金刚石复合片第二实施例示意图。
图3是本发明集合式金刚石复合片第三实施例示意图。
图4是本发明集合式金刚石复合片第四实施例示意图。
图中：1.基体，2.分隔体，3.金刚石，4.支撑体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明集合式金刚石复合片，包括金刚石3、基体1，基体1上端部为凸出的支撑体4和分隔体2，支撑体4为圆柱状；金刚石3初始状态为微粉，覆盖在支撑体4上面和分隔体2周围，采用高温高压工艺将基体1和金刚石3复合成一体。支撑体4以基体1轴线为圆心在不同半径圆上均匀分布，不同半径圆上的支撑体4在径向上有间隔；基体1上端面至少有2个同心圆的分隔体2依次将靠近外圆周的支撑体4分隔，通常靠近中心处不设置分隔体2(见图1)。基体1上端面分隔体2最大圆外有径向均匀排列的分隔体2将每个或每2个支撑体隔开；径向均匀排布的分隔体2长度为基体1半径的三分之二至四分之三(见图2)。还可以仅在基体1上端面上的二分之一至四分之三面积设置分隔体2，其余处不设置分隔体2(见图3)。
参见附图4。基体1上端面排布最外圈的每个支撑体分别位于每个圆环状的分隔体2内。基体1上端面排布的扇型或圆环状分隔体2占整个圆周至圆周的三分之二。
本发明集合式金刚石复合片的分隔体部位具有抗冲击性，预防金刚石剥损、脱落的扩散效应；复合片表面在受冲击时允许冲击点的金刚石受损而不影响整体性能，有效提高钻头的使用寿命。
应该注意的是，上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离权利要求书的范围。
Claims (6)
1.一种集合式金刚石复合片，包括基体、金刚石，基体上端部为凸出的支撑体和分隔体，金刚石覆盖在支撑体上与分隔体形成同一圆平面，采用高温高压工艺将基体和金刚石复合成一体，支撑体为圆柱状，其特征是：支撑体(4)以基体(1)轴线为圆心在不同半径圆上均匀分布；基体(1)上端面有2个或2个以上的同心圆分隔体(2)依次将靠近外圆周的支撑体(4)分隔。
2.根据权利要求1所述的集合式金刚石复合片，其特征是：所述基体(1)上端面分隔体(2)最大圆外有径向均匀排列的分隔体(2)将每1个或2个以上支撑体(4)隔开。
3.根据权利要求2所述的集合式金刚石复合片，其特征是：所述基体(1)上端面有由外向中心径向均匀排布的分隔体(2)将支撑体(4)分隔，径向均匀排布的分隔体(2)长度为基体(1)半径的三分之二至四分之三。
4.根据权利要求3所述的集合式金刚石复合片，其特征是：所述基体(1)上端面上的二分之一至四分之三面积有分隔体(2)。
5.根据权利要求1所述的集合式金刚石复合片，其特征是：所述基体(1)上端面排布最外圈的每个支撑体(4)分别位于每个圆环状的分隔体(2)内。
6.根据权利要求5所述的集合式金刚石复合片，其特征是：所述基体(1)上端面排布的扇型或圆环状分隔体(2)占整个圆周至圆周的三分之二。
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