CN210509052U - 一种金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种金刚石复合片，包括硬质合金基体和金刚石复合层金刚石复合层圆形上表面直径的一端点A，该端点A向直径另一端点B的方向形成铲面，铲面指复合层圆形上表面沿端点A向端点B逐渐降低，铲面周边线摊平形成椭圆形状，铲面上表面中部沿椭圆长轴设置加强筋，加强筋两侧设排屑面，排屑面为加强筋两侧伸展出，朝向A的表面向下倾斜，形成翅膀状的上表面；铲面在遇到特殊的地形及软底层时可以切入地层；加强筋能够有效的分散和缓冲在软硬交错地层工作时对金刚石复合片的冲击力，得到同时兼顾从中硬复杂到塑性及软地层的机械钻速；排屑面有利于排屑，减少切削下来的泥岩堆积在金刚石复合层表面，提高了钻头工作的机械效率。

Description

一种金刚石复合片

技术领域

本实用新型设计石油和地质钻井的钻头，尤其涉及一种金刚石复合片。

背景技术

聚晶金刚石复合片（PDC）自上世纪七十年代被第一次应用于石油及天然气钻探以来，由于其极高的硬度、高抗冲击性能、优异的化学惰性、及良好的热稳定性，在整个钻探市场上已经占据了95%以上的进尺量，极大的提高了钻进效率及节约了大量的人力与物力成本。随着目前钻探行业向更深地层钻进，由于地质结构越来越复杂，所以对PDC复合片的要求越来越高，尤其是对片子的抗冲击性能、研磨性，机械钻速等要求越来越高。

目前市场上主流的PDC复合片主要是单层或者多层结构的平面齿，虽然其性能在不断的提高，但是与近两年出现的新型非平面PDC复合片比有先天性的不足：1. 与新型非平面齿比其排屑不畅；2. 其抗冲击性能不足，在一些复杂的地层中容易出现脱层等严重失效情况；3. 在一些特殊的地层（比如较软的塑性地层）中不容易切入，造成机械钻速很低。但是目前市场上的新型非平面PDC复合片也有其自身的不足，比如smith的屋脊齿，其虽然抗冲击性能有了很大的提高，在一些复杂的地层也大大提高了钻头的寿命及机械钻速，但是在应对一些特殊的地层（比如较软的塑性地层）时现打滑机械钻速不高的缺点。

发明内容

本要解决的技术问题在于为上述现有技术存在的不足提供一种抗冲击力强、机械钻速高的新型多维PDC金刚石复合片，本新型PDC金刚石复合与能同时兼顾中硬复杂及一些特殊的塑性及软地层时的机械钻速。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种金刚石复合片，包括硬质合金基体和金刚石复合层，金刚石复合层圆形上表面直径的一端点A，该端点A向直径另一端点B的方向形成铲面，铲面指复合层圆形上表面沿端点A向端点B逐渐降低，铲面周边线摊平形成椭圆形状，铲面上表面中部沿椭圆长轴设置加强筋，加强筋两侧设排屑面，排屑面为加强筋两侧伸展出，朝向A的表面向下倾斜，形成翅膀状的上表面。

铲面为下凹曲面。

加强筋表面为平面或者曲面，排屑面表面为平面或者曲面。

金刚石复合层圆形上表面直径的一端点A，该直径另一端点B，直径AB的中点为O，端点A和端点B向直径中点O方向形成铲面，铲面指复合层圆形上表面沿端点A和端点B向直径中点O方向逐渐降低，铲面周边形成两个对称的半椭圆，铲面上表面中部沿半个椭圆的长轴设置对称的加强筋，O点部位的加强筋两侧设排屑面，排屑面为加强筋两侧伸展出，朝向A和B的表面分别向下倾斜，形成对称的翅膀状的上表面。

铲面为下凹曲面。

加强筋表面为平面或者曲面，排屑面表面为平面或者曲面。

加强筋顶部高度与直径AB同高或者O点高于或低于直径AB高度。

本发明的有益效果在于：金刚石复合层上表面设置有铲面，在遇到特殊的地形及软底层时可以切入地层，提高钻头的机械钻速；同时设置的加强筋能够有效的分散和缓冲在软硬交错地层工作时对金刚石复合片的冲击力，不易出现金刚石的崩齿与脱落现象，在中硬及软硬交错的复杂地层时能保持复合片的完整性，得到同时兼顾从中硬复杂到塑性及软地层的机械钻速，减少工作时提钻的次数；设置的排屑面，有利于排屑，减少切削下来的泥岩堆积在金刚石复合层表面，提高了钻头工作的机械效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1另一视角图。

图3为本实用新型的又一结构示意图。

图4为本实用新型的又一结构示意图。

图5为本实用新型的又一结构示意图。

其中1为金刚石层，2为硬质合金基体，11、12、16、17为铲面，13为加强筋，14、15为排屑面。

具体实施方式

如图1和图2所示，1为金刚石复合层，2为硬质合金基体，AB为金刚石复合层上表面的一条直径，复合层上表面从A点向B点逐渐降低形成铲面11、12，和传统的铲面一样，本实用新型铲面为下凹的曲面，面11和面12 为铲面，铲面的周边线摊平形成椭圆形状，椭圆形状为规则的或者不规则的椭圆形状，对应的铲面能形成铲面的功能即可；铲面的中部沿椭圆长轴设置有加强筋，即AB方向上设有加强筋13，加强筋的横截面为三角形；排屑面从加强筋的两侧伸展出，朝向A的表面向下倾斜，形成翅膀状的上表面，面14和面15为排屑面，加强筋和排屑面为平面。加强筋的高度与直径AB等高。

如图3所示，1为金刚石复合层，2为硬质合金基体，AB为金刚石复合层上表面的一条直径，O为直径AB的中点，复合层圆形上表面沿端点A和端点B向直径中点O方向同时降低形成铲面，面11、面12、面16、面17为铲面，铲面为内凹曲面；铲面周边线摊平形成对称的半椭圆形状，沿半椭圆的长轴方向设置对称的加强筋13，加强筋的横截面为三角形；O点部位加强筋两侧设排屑面，面14、面15为排屑面，朝向A和B的表面分别向下倾斜，形成对称的翅膀状的上表面，其中加强筋和排屑面的表面为平面。加强筋的高度与直径AB等高。

如图4所示，1为金刚石复合层，2为硬质合金基体，AB为金刚石复合层上表面的一条直径，O为直径AB的中点，复合层圆形上表面沿端点A和端点B向直径中点O方向同时降低形成铲面，面11、面12、面16、面17为铲面，铲面为内凹曲面；铲面周边形成对称的半椭圆形状，沿半椭圆的长轴方向设置对称的加强筋13，加强筋的横截面为梯形；O点部位加强筋两侧设排屑面，面14、面15为排屑面，朝向A和B的表面分别向下倾斜，形成对称的翅膀状的上表面，且排屑面延伸至铲面边缘。其中加强筋和排屑面的表面为曲面，加强筋的高度与直径AB等高。

如图5所示，1为金刚石复合层，AB为金刚石复合层上表面的一条直径，O为AB连线的中点，复合层圆形上表面沿端点A和端点B向中点O方向同时降低形成铲面，面11、面12、面16、面17为铲面，铲面为内凹曲面；铲面周边线摊平形成对称的半椭圆形状，沿半椭圆的长轴方向设置对称的加强筋13；O点部位加强筋两侧设排屑面，面14、面15为排屑面，朝向A和B的表面分别向下倾斜，形成对称的翅膀状的上表面，且排屑面延伸至铲面边缘。其中加强筋和排屑面的表面为曲面。加强筋O点为最低点，AB两端点向O点逐渐降低；O点也可以为最高点，AB两端点向O逐渐升高。

在工作过程中，遇到特殊的地形和泥层铲面在与地层时可以切入地层，将岩石或者泥层将其削掉，提高钻头的机械钻速；铲面上表面中部沿椭圆长轴设置加强筋，在钻头与碰到岩石与泥层这种软硬交错地层时，容易对钻头造成较大的冲击力，加强筋能够将冲击力缓冲分散至两边，不易出现金刚石层的崩齿和脱落的现象，在中硬及软硬交错的复杂地层时能保持复合片的完整性，同时兼顾从中硬复杂到塑性及软地层的机械钻速，减少工作时提钻的次数；加强筋两侧设排屑面，排屑面为加强筋两侧伸展出，形成翅膀状的上表面，加强筋和排屑面的表面为平面或者曲面，铲头将地层岩石或者泥层铲掉进入内凹面后，顺着排屑面在后边铲掉的岩石或者泥层的推动下轻松排出，减少泥岩堆积在金刚石复合层表面，影响钻头的工作效率。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”“下”“前”“后”“左”“右”“顶”“底”“内”“外”等方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

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：所述金刚石复合层圆形上表面直径的一端点A，该端点A向直径另一端点B的方向形成铲面，所述铲面指复合层圆形上表面沿端点A向端点B逐渐降低，铲面周边线摊平形成椭圆形状，铲面上表面中部沿椭圆长轴设置加强筋，加强筋两侧设排屑面，所述排屑面为加强筋两侧伸展出，朝向A的表面向下倾斜，形成翅膀状的上表面。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石复合片，其特征在于：所述铲面为下凹曲面。

3.根据权利要求1所述的一种金刚石复合片，其特征在于：所述加强筋表面为平面或者曲面，所述排屑面表面为平面或者曲面。

4.一种金刚石复合片，其特征在于：所述金刚石复合层圆形上表面直径的一端点A，该直径另一端点B，直径AB的中点为O，端点A和端点B向直径中点O方向形成铲面，所述铲面指复合层圆形上表面沿端点A和端点B向直径中点O方向逐渐降低，铲面周边形成两个对称的半椭圆，铲面上表面中部沿半个椭圆的长轴设置对称的加强筋，O点部位的加强筋两侧设排屑面，所述排屑面为加强筋两侧伸展出，朝向A和B的表面分别向下倾斜，形成对称的翅膀状的上表面。

5.根据权利要求4所述的一种金刚石复合片，其特征在于：所述铲面为下凹曲面。

6.根据权利要求4所述的一种金刚石复合片，其特征在于：所述加强筋表面为平面或者曲面，所述排屑面表面为平面或者曲面。

7.根据权利要求4所述的一种金刚石复合片，其特征在于：所述加强筋顶部高度与直径AB同高或者O点高于或低于直径AB高度。

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