CN209261495U - 一种聚晶金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，所述硬质合金基体的主体为平面，所述主体的表面中心位置具有凸起曲面台体，所述凸起曲面台体由中心向四周逐渐降低直至与所述平面平齐，且所述凸起曲面台体的边缘与所述平面的外边缘具有预设距离，所述聚晶金刚石层等厚的分布于所述硬质合金基体的表面上。这种聚晶金刚石表面中心设计的凸起，能够起到类似耕地所用的犁的作用，将钻探过程中产生的废屑沿曲面方向排出去，而不会像现有技术中的方案那样容易堆积在一起无法排出，因此，这种聚晶金刚石复合片能够在满足常规平面产品功能的基础上，增强排屑能力，避免碎屑堆积，提高钻探效率。

Description

一种聚晶金刚石复合片

技术领域

本实用新型涉及钻探设备技术领域，更具体地说，涉及一种聚晶金刚石复合片。

背景技术

聚晶金刚石复合片是将金刚石微粉与硬质合金基体通过高温高压工艺烧结而成，兼顾金刚石的高硬度高耐磨特性以及硬质合金的高抗冲击性，其优异的综合性能被认为是理想的钻探材料。

在现阶段，随着钻采深度的剧增，地层软硬错落交替的现象频发，钻采环境更加复杂，同时随着超硬地块的不断涌现，迫切需要高性能的聚晶金刚石复合片来应对复杂的钻探环境。现有的聚晶金刚石复合片在工作时主要是进行犁削或刮削，必然在该过程中产生较多的碎屑，随着时间的延长，碎屑可能堆积起来造成堵塞，影响正常的钻探进程。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种聚晶金刚石复合片，能够在满足常规平面产品功能的基础上，增强排屑能力，避免碎屑堆积，提高钻探效率。

本实用新型提供的一种聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，所述硬质合金基体的主体为平面，所述主体的表面中心位置具有凸起曲面台体，所述凸起曲面台体由中心向四周逐渐降低直至与所述平面平齐，且所述凸起曲面台体的边缘与所述平面的外边缘具有预设距离，所述聚晶金刚石层等厚的分布于所述硬质合金基体的表面上。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述凸起曲面台体的截面的中心为具有预设半径的第一段圆弧，所述第一段圆弧的端部相切式设置有第二段圆弧，所述第二段圆弧的另一端与所述主体所处的平面相切。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述预设半径的范围为4.6mm至5.0mm。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述第二段圆弧的半径的范围为3.5mm至4.5mm。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述第一段圆弧的最高点与所述第二段圆弧的中点的连接线与平面之间的夹角不大于30°。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述凸起曲面台体的高度为1.2mm至2.0mm。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述聚晶金刚石层的厚度为1.8mm至2.3mm。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述聚晶金刚石层的外边缘具有45度的倒角。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述倒角的长度范围为0.2mm至0.5mm。

优选的，在上述聚晶金刚石复合片中，所述预设距离为2mm至5mm。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片，由于所述主体的表面中心位置具有凸起曲面台体，所述凸起曲面台体由中心向四周逐渐降低直至与所述平面平齐，且所述凸起曲面台体的边缘与所述平面的外边缘具有预设距离，所述聚晶金刚石层等厚的分布于所述硬质合金基体的表面上，这样在聚晶金刚石层的中部就形成了一种凸起，这种凸起就能够起到类似耕地所用的犁的作用，将钻探过程中产生的废屑沿曲面方向排出去，而不会像现有技术中的方案那样容易堆积在一起无法排出，因此，这种聚晶金刚石复合片能够在满足常规平面产品功能的基础上，增强排屑能力，避免碎屑堆积，提高钻探效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的聚晶金刚石复合片的剖面图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种聚晶金刚石复合片，能够在满足常规平面产品功能的基础上，增强排屑能力，避免碎屑堆积，提高钻探效率。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请提供的一种聚晶金刚石复合片的实施例如图1所示，图1为本申请提供的聚晶金刚石复合片的剖面图，该聚晶金刚石复合片包括硬质合金基体1和聚晶金刚石层2，硬质合金基体1的主体为平面，该主体的表面中心位置具有凸起曲面台体3，该凸起曲面台体3由中心向四周逐渐降低直至与平面平齐，且该凸起曲面台体3的边缘与平面的外边缘具有预设距离，并且聚晶金刚石层2等厚的分布于硬质合金基体1的表面上，也就是说，该聚晶金刚石层2的底面和顶面形状尺寸均与硬质合金基体1的顶面形成尺寸相同，这样就能够保证聚晶金刚石层2的各个位置的厚度均相同，而且这样的设计就使聚晶金刚石层2的中心具有了凸起，这是本方案的重点。

需要说明的是，在石油和天然气的钻探领域内，都会用到聚晶金刚石复合片，这种聚晶金刚石复合片在使用时，主要是进行犁削或刮削动作，本实施例设计的凸起曲面台体形成了异型齿，使这种复合片具有更高的抗冲击性能，而且这种凸起式的界面结构能够提升排屑能力，因为利用该复合片的边缘进行犁削或刮削时，必然会产生越来越多的废屑，众所周知的是，产生的碎屑会不断向上移动，假如像现有技术中那样复合片主体只是单纯的平面的话，废屑会一直沿平面平行移动，并不容易向旁边移出，久而久之，则可能会堆积过多，导致将钻头卡住而使钻头无法继续向前钻，可见这会浪费时间，降低工作效率，而本实施例采用了这种中央凸起式设计，产生的废屑移动到中央的凸起之后，就沿着曲面方向移动，这样就避免了废屑的堆积。还需要说明的是，由于这种凸起曲面台体3由中心向四周逐渐降低直至与平面平齐，而且聚晶金刚石层与该凸起曲面台体形状尺寸相匹配，这样在聚晶金刚石层的顶面就形成了一个高度缓降的形状，没有任何棱角，这对于排屑是非常有利的，因为如果有棱角的话就容易对废屑的行进路径产生阻挡而产生堆积，本实施例的方案就是能够有效避免这种情况发生，另外，该方案中，凸起曲面台体3的边缘与平面的外边缘具有预设距离，这样做的目的是使聚晶金刚石层的中央凸起不对复合片的正常工作过程产生阻碍，毕竟复合片在工作时与钻探界面呈一定夹角，如果聚晶金刚石层的中央凸起的边缘与其整体边缘过近的话，在钻探时，这种中央凸起就会碰到钻探界面，因此要避免这种情况，而且这种预设距离的选取依据就是保证工作过程中不让凸起曲面台体碰到钻探界面，具体数值是可以根据实际需要来设定的，此处并不限制，一个优选方案是将该预设距离设置为2mm至5mm。

从上述技术方案可以看出，本申请所提供的上述聚晶金刚石复合片的实施例，由于所述主体的表面中心位置具有凸起曲面台体，所述凸起曲面台体由中心向四周逐渐降低直至与所述平面平齐，且所述凸起曲面台体的边缘与所述平面的外边缘具有预设距离，所述聚晶金刚石层等厚的分布于所述硬质合金基体的表面上，这种凸起曲面台体设置于中心部位，就相应的使聚晶金刚石层的中央形成了一个凸起，这种凸起就能够起到类似耕地所用的犁的作用，将钻探过程中产生的废屑及时的沿曲面方向排出去，而不会像现有技术中的方案那样容易在中部堆积在一起无法排出而导致钻探停止并清理废屑，因此，这种聚晶金刚石复合片能够在满足常规平面产品功能的基础上，增强排屑能力，避免碎屑堆积，提高钻探效率。

在一个具体的实施例中，凸起曲面台体3的截面的中心为具有预设半径的第一段圆弧，第一段圆弧的端部相切式设置有第二段圆弧，第二段圆弧的另一端与主体所处的平面相切，也就是利用第二段圆弧同时与第一段圆弧和主体所处的平面相切，这样得到的凸起曲面台体3的表面都是平滑过渡的，不存在任何棱角，这样就不会对废屑产生阻挡，更好的避免堆积，该预设半径的范围可以优选为4.6mm至5.0mm，而且第二段圆弧的半径的范围可以优选为3.5mm至4.5mm，当第一段圆弧的半径变小时，则第二段圆弧的半径随之变小，第一段圆弧的最高点与第二段圆弧的中点的连接线与平面之间的夹角随之而变大，而当夹角大于30度时对复合片在实际应用过程中排屑阻力变大，岩屑易积聚，因此该实施例中优选为这种半径的组合，具有这种表面的凸起曲面台体3对废屑的排出效果更好，保证更高的工作效率。

在另一个具体的实施例中，为了保证工作过程中不让凸起曲面台体碰到钻探界面，可以设置第一段圆弧的最高点与第二段圆弧的中点的连接线与平面之间的夹角不大于30°，因为复合片在使用的时候是焊接在专用钻体上，金刚石复合片在钻体上的分布呈10°至30°的夹角，这里设置小于30°的目的在于排屑沿曲面方向更通畅。

在又一个实施例中，凸起曲面台体3的高度设置为1.2mm至2.0mm，同样是不适宜设置过高的高度，这样才不会对钻探过程产生干扰。

同时，上述实施例中，聚晶金刚石层的厚度可以为1.8mm至2.3mm，这样使其具有足够的抗冲击能力，而且聚晶金刚石层的外边缘可以具有45度的倒角，该倒角的长度范围可以为0.2mm至0.5mm。

还需要说明的是，上述实施例中，采用的上述非平面的结构除了增强排屑作用之外，还能够减少应力集中情况，降低在应用过程中出现的崩齿和脱落等严重失效现象。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，所述硬质合金基体的主体为平面，其特征在于，所述主体的表面中心位置具有凸起曲面台体，所述凸起曲面台体由中心向四周逐渐降低直至与所述平面平齐，且所述凸起曲面台体的边缘与所述平面的外边缘具有预设距离，所述聚晶金刚石层等厚的分布于所述硬质合金基体的表面上。

2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述凸起曲面台体的截面的中心为具有预设半径的第一段圆弧，所述第一段圆弧的端部相切式设置有第二段圆弧，所述第二段圆弧的另一端与所述主体所处的平面相切。

3.根据权利要求2所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述预设半径的范围为4.6mm至5.0mm。

4.根据权利要求3所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述第二段圆弧的半径的范围为3.5mm至4.5mm。

5.根据权利要求2所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述第一段圆弧的最高点与所述第二段圆弧的中点的连接线与平面之间的夹角不大于30°。

6.根据权利要求1-5任一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述凸起曲面台体的高度为1.2mm至2.0mm。

7.根据权利要求6所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层的厚度为1.8mm至2.3mm。

8.根据权利要求6所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述聚晶金刚石层的外边缘具有45度的倒角。

9.根据权利要求8所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述倒角的长度范围为0.2mm至0.5mm。

10.根据权利要求1-5任一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述预设距离为2mm至5mm。