CN208310701U - 一种抗冲击型聚晶金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗冲击型聚晶金刚石复合片，包括圆柱形硬质合金基体和圆柱形金刚石复合层，所述复合层固设在硬质合金基体的上端，其特征在于：所述金刚石复合层的上端外缘设有凸形曲面的切削刃。本实用新型通过设置凸形曲面的切削刃，更有效的分散复合片切削刃在刮削过程中应力，避免应力集中，还有更强的钝化补偿能力和特殊地层适应能力，所以复合片的切削刃为曲面时比切削刃为平面时综合性能要好，与切削刃为平面的金刚石复合片相比，提高了抗冲击性和耐磨性。

Description

一种抗冲击型聚晶金刚石复合片

技术领域

本实用新型涉及一种抗冲击的聚晶金刚石复合片，应用于石油和天然气钻井技术领域。

背景技术

聚晶金刚石复合片是由金刚石微粉和硬质合金衬底在高温高压烧结而成的超硬复合材料。它具有高硬度，高研磨性良好的冲击性以及可焊性，广泛应用于石油钻探、地质钻探及煤炭开采等行业，尤其应用在常规PDC钻头中，而首选 PDC钻头钻井已成为石油钻井工业的行为标准。

聚晶金刚石层的外端面是复合片上最重要的切削刃，故称为复合片的金刚石层切削刃。复合片的切削刃形状与其吃入地层的难易程度密切相关。目前金刚石复合片钻头使用的聚晶金刚石复合层切削刃一般为平面，虽然复合片的金刚石层切削刃经过倒角或改变其界面槽行，一定程度上提高了其抗崩性能，但是由于在钻探过程中金刚石复合片倒角处容易产生应力集中，而且边缘部分切削速度快，受到岩层阻力大，金刚石复合层周边倒角处和钝角处容易出现聚晶金刚石层的崩片，严重甚至导致聚晶金刚石层的脱落，导致钻头失效，出现钻头使用寿命较短现象。

因此，提出切削刃为曲面形式的复合片，切削刃为曲面的复合片比切削刃为平面的复合片更有效的分散复合片切削刃在刮削过程中应力，避免应力集中，还有更强的钝化补偿能力和特殊地层适应能力，所以复合片的切削刃为曲面时比切削刃为平面时综合性能要好，与切削刃为平面的金刚石复合片相比，提高了抗冲击性和耐磨性。

实用新型内容

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能提高抗冲击性和耐磨性的抗冲击型聚晶金刚石复合片。

本实用新型所采用的技术方案为：一种抗冲击型聚晶金刚石复合片，包括圆柱形硬质合金基体和圆柱形金刚石复合层，所述复合层固设在硬质合金基体的上端，其特征在于：所述金刚石复合层的上端外缘设有凸形曲面的切削刃。

按上述技术方案，所述金刚石复合层的凸形曲面分别与金刚石复合层上端面和下端外壁光滑过渡连接。

按上述技术方案，所述凸形曲面为球弧形曲面。

按上述技术方案，所述凸形曲面的曲率半径等于倒圆宽度，凸形曲面的曲率半径为0.1～4mm。

按上述技术方案，所述金刚石复合层的凸形曲面的曲率半径大于倒圆宽度，凸形曲面的曲率半径为0.1～20mm。

按上述技术方案，所述金刚石复合层的厚度为1-5mm。

按上述技术方案，在硬质合金基体的界面设置有纹路，所述金刚石复合层与金刚石复合层通过纹路相结合。

按上述技术方案，所述纹路为螺旋螺纹。

按上述技术方案，在硬质合金基体的界面设置有凸台或凹槽，所述金刚石复合层通过凸台或凹槽与金刚石复合层相结合。

按上述技术方案，所述凸台或凹槽呈阵列布置。

本实用新型所取得的有益效果为：

1、本实用新型通过设置凸形曲面的切削刃，更有效的分散复合片切削刃在刮削过程中应力，避免应力集中，还有更强的钝化补偿能力和特殊地层适应能力，所以复合片的切削刃为曲面时比切削刃为平面时综合性能要好，与切削刃为平面的金刚石复合片相比，提高了抗冲击性和耐磨性；

2、本实用新型结构简单成本低廉及使用寿命长，克服了现有技术中在聚晶金刚石复合层工作表面的倒角处或钝角处容易出现聚晶金刚石复合层崩片的缺陷；

3、通过硬质合金基体和金刚石复合层的结合面处设置纹路或凸台或凹槽，不仅能增加结合面积，使两个的结合更加紧固，还能在使其受力更好。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意图。

图2是图1中周边处局部放大的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种新型抗冲击型聚晶金刚石复合片，包括圆柱形金刚石复合层2和圆柱形硬质合金基体1，金刚石复合层2固定在硬质合金基体1的上端面，所述的金刚石复合层的上端外缘设有凸形曲面的切削刃，凸形曲面分别与金刚石复合层上端面和下端外壁光滑过渡连接，凸形曲面可以为球弧形曲面，本实施例优选边倒圆3作为切削刃，即凸形曲面曲率半径等于倒圆宽度，此处边倒圆R1为1mm，边倒圆宽为1mm，边倒圆R1改变当前常规复合片中的倒边形式，具有更强的抗冲击能力，减少了聚晶金刚石层崩片的频率，延长了聚晶金刚石复合片的使用寿命，比较适合于较硬的地层合复杂地层。

本实用新型中，还可以在在硬质合金基体的界面设有纹路或凸台或凹槽，所述金刚石复合层通过纹路或凸台或凹槽与金刚石复合层相结合。

其中，所述纹路为螺旋螺纹，所述凸台或凹槽呈阵列布置，这样不仅能增加结合面积，使两个的结合更加紧固，还能在使其受力更好。

实施例二：

实施例二与实施例一基本相同，如图2所示，不同之处在于：所述金刚石复合层2的凸形曲面4(图2中虚线部分)的曲率半径大于边倒圆宽度，此处凸形曲面宽R2为2mm。

Claims (10)

1.一种抗冲击型聚晶金刚石复合片，包括圆柱形硬质合金基体和圆柱形金刚石复合层，所述复合层固设在硬质合金基体的上端，其特征在于：所述金刚石复合层的上端外缘设有凸形曲面的切削刃。

2.根据权利要求1所述的抗冲击型聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石复合层的凸形曲面分别与金刚石复合层上端面和下端外壁光滑过渡连接。

3.根据权利要求1或2所述的抗冲击型聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述凸形曲面为球弧形曲面。

4.根据权利要求3所述的抗冲击型聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述凸形曲面的曲率半径等于倒圆宽度，凸形曲面的曲率半径为0.1～4mm。

5.根据权利要求1或2所述的抗冲击型聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石复合层的凸形曲面的曲率半径大于倒圆宽度，凸形曲面的曲率半径为0.1～20mm。

6.根据权利要求1或2所述的抗冲击型聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石复合层的厚度为1-5mm。

7.根据权利要求1或2所述的抗冲击型聚晶金刚石复合片，其特征在于，在硬质合金基体的界面设置有纹路，所述金刚石复合层与金刚石复合层通过纹路相结合。

8.根据权利要求7所述的抗冲击型聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述纹路为螺旋螺纹。

9.根据权利要求1或2所述的抗冲击型聚晶金刚石复合片，其特征在于，在硬质合金基体的界面设置有凸台或凹槽，所述金刚石复合层通过凸台或凹槽与金刚石复合层相结合。

10.根据权利要求9所述的抗冲击型聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述凸台或凹槽呈阵列布置。