CN208885196U - 一种多脊金刚石复合片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多脊金刚石复合片，包括硬质合金基体和金刚石复合层，其特征在于：所述金刚石复合层端面设有至少两条呈一定夹角的凸脊，各凸脊的收缩端延伸交汇于金刚石复合层边缘。本实用新型设置多条成一定角度的凸脊作为切削面组同时切削地层，通过呈一定角度的凸脊对地层先进行预破碎，由尖锐面(凸脊的收缩端)先吃入地层，延脊的方向破碎坑进一步扩大，然后由这组脊面两侧的斜面对地层进一步挤压破碎，使其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。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多脊金刚石复合片,属于石油钻探技术领域。
背景技术
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。
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力强的金刚石复合片。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
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多脊金刚石复合片。
本实用新型所采用的技术方案为：一种多脊金刚石复合片，包括硬质合金基体和金刚石复合层，其特征在于：所述金刚石复合层端面设有至少两条呈一定夹角的凸脊，各凸脊的收缩端延伸交汇于金刚石复合层边缘。
按上述技术方案，各凸脊的收缩端与金刚石复合层边缘的交汇处形成切削刃。
按上述技术方案，在金刚石复合层的边缘倒角，使金刚石复合层边缘形成收缩的锥面，收缩的锥面与各凸脊收缩端的交汇处构成切削刃。
按上述技术方案，所述凸脊的大端交汇于复合层边缘，呈散射状布设。
按上述技术方案，至少设有三条呈散射状的凸脊，其中一条凸脊设置在金刚石复合层的直径方向。
按上述技术方案，各凸脊呈多边形设置，相邻两条凸脊交汇于金刚石复合层的边缘。
按上述技术方案，至少设有两组凸脊，每组凸脊至少由两条呈一定夹角的凸脊构成，相邻组的凸脊的扩张端两两交汇于金刚石复合层端面。
按上述技术方案，各组凸脊沿金刚石复合层周向均匀布置，相邻组的凸脊的扩张端的交汇处位于两者的中心。
按上述技术方案，每条凸脊由两个斜面交汇而成，相邻两凸脊的相邻斜面之间设有沟槽。
按上述技术方案，所述凸脊与硬质合金基体底平面呈一定夹角设置，且往收缩端方向呈向下倾斜设置。
按上述技术方案，所述凸脊与硬质合金底平面夹角为0度至20度。
按上述技术方案，相连两凸脊之间的夹角为10度至90度。
按上述技术方案，所述凸脊形状可以为线、平面、弧面、渐变曲面。
按上述技术方案，所述切削刃的宽度为L，L取值范围为1 mm -4 mm。
按上述技术方案，所述切削刃的个数为1-10个。
按上述技术方案，所述的多脊金刚石复合片径向截面为圆形或椭圆形。
按上述技术方案，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或凹凸面起或沟槽面。
本实用新型所取得的有益效果为：
1、本实用新型设置多条成一定角度的凸脊作为切削面组同时切削地层，通过呈一定角度的凸脊对地层先进行预破碎，由尖锐面（凸脊的收缩端）先吃入地层，延脊的方向破碎坑进一步扩大，然后由这组脊面两侧的斜面对地层进一步挤压破碎，使其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；2、凸脊组与侧向斜面所组成的切削面组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；3、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面继续使用，进而降低钻头的使用成本。
附图说明
图1、图2是本实施例一的立体图、俯视图。
图3为实施例二的立体图。
图4为实施例三的立体图。
图5为实施例四的立体图。
图6为实施例五的立体图。
图7为实施例六的立体图。
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、图2所示，包括柱状金刚石复合层101和柱状硬质合金基体102，金刚石复合层的端面设有2条成一定夹角的凸脊（104，107），两凸脊（104，107）的收缩端延伸交汇于金刚石复合层边缘，扩张端同样延伸交汇于金刚石复合层边缘。在金刚石复合层的边缘倒角，使金刚石复合层边缘形成收缩的锥面，收缩的锥面与各凸脊收缩端的交汇处构成切削刃。凸脊104由两个斜面103及斜面105交汇而成，凸脊107由两个斜面（106，108）交汇而成，相邻斜面（105,106）之间设有沟槽。本实施例中2条的凸脊弧面半径为0.5mm，凸脊与硬质合金基体102底平面夹角为0度，且两侧斜面（103,108）与硬质合金基体102底平面夹角为15度，两侧斜面（103,108）之间过渡圆弧面半径为1mm。两凸脊夹角α为30度，切削齿宽度L为2mm。多脊金刚石复合片径向截面为圆形，直径为15.8mm。
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，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或凹凸面起或沟槽面。然后对金刚石层的端面进行加工成所需形状。
实施例二如图3所示，与实施例一的不同之处在于：凸脊的扩张端两两交汇于金刚石复合层端面，交汇处位于两者的中心，且通过过渡面交汇。另外本实施例设有两组呈对称设置的凸脊，每组凸脊由两条呈一定夹角的凸脊构成，相邻组的凸脊的扩张端两两相交，两两相连的凸脊通过过渡面交汇。两组凸脊的收缩端与金刚石复合层边缘交汇构成两组切削刃（即两个），所述切削刃呈180°对称设置。
实施例三如图4所示，它与实施例二的不同之处在于：其设有三组凸脊，三组凸脊沿金刚石复合层端面周向均匀布设，构成三组切削刃，并呈120°分布。
实施例四如图5所示，它与实施例一的不同之处在于：设有三条凸脊，相邻相凸脊的收缩端交汇于金刚石复合层边缘，构成等边三角形凸脊，形成3组切削刃。两相邻凸脊夹角α为60度，切削面宽度L为1.5mm。
实施例五如图6所示，它与实施例一的不同之处在于：多脊金刚石复合片金刚石层有三条呈散射状的凸脊，中间的凸脊设置在金刚石复合层的直径方向，相邻凸脊之间夹角为15度。凸脊与硬质合金基体底平面呈一定夹角设置，且往收缩端方向呈向下倾斜设置，所述凸脊与硬质合金底平面夹角为15度。
实施例六如图7所示，它与实施例三的不同之处在于：每组凸脊由三条凸脊构成，相邻凸脊之间夹角为15度。
Claims (18)
1.一种多脊金刚石复合片，包括硬质合金基体和金刚石复合层，其特征在于：所述金刚石复合层端面设有至少两条呈一定夹角的凸脊，各凸脊的收缩端延伸交汇于金刚石复合层边缘。
2.根据权利要求1所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：各凸脊的收缩端与金刚石复合层边缘的交汇处形成切削刃。
3.根据权利要求2所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：在金刚石复合层的边缘倒角，使金刚石复合层边缘形成收缩的锥面，收缩的锥面与各凸脊收缩端的交汇处构成切削刃。
4.根据权利要求1或2所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：所述凸脊的大端交汇于复合层边缘，呈散射状布设。
5.根据权利要求4所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：至少设有三条呈散射状的凸脊，其中一条凸脊设置在金刚石复合层的直径方向。
6.根据权利要求1或2所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：各凸脊呈多边形设置，相邻两条凸脊交汇于金刚石复合层的边缘。
7.根据权利要求1或2所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：至少设有两组凸脊，每组凸脊至少由两条呈一定夹角的凸脊构成，相邻组凸脊的扩张端两两交汇于金刚石复合层端面。
8.根据权利要求7所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：各组凸脊沿金刚石复合层周向均匀布置，相邻组的凸脊的扩张端的交汇处位于两者的中心。
9.根据权利要求7所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：两两相连的凸脊通过过渡面交汇。
10.根据权利要求1或2所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：每条凸脊由两个斜面交汇而成，相邻两凸脊的相邻斜面之间设有沟槽。
11.根据权利要求1或2或3所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：所述凸脊与硬质合金基体底平面呈一定夹角设置，且往收缩端方向呈向下倾斜设置。
12.根据权利要求11所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：所述凸脊与硬质合金底平面夹角为0度至20度。
13.根据权利要求1或2或3所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：相连两凸脊之间的夹角为10度至90度。
14.根据权利要求1或2或3所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：所述凸脊形状可以为线、平面、弧面、渐变曲面。
15.根据权利要求3所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：所述切削刃的宽度为L，L取值范围为1 mm -4 mm。
16.根据权利要求3所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：所述切削刃的个数为1-10个。
17.根据权利要求1或2或3所述的多脊金刚石复合片，其特征在于：所述的多脊金刚石复合片径向截面为圆形或椭圆形。
18.根据权利要求1或2或3所述的多脊金刚石复合片，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或凹凸面起或沟槽面。
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| CN108661565A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-10-16 | 中石化江钻石油机械有限公司 | 一种多脊金刚石复合片 |
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