CN211777221U - 一种油气开采用低阻多刃金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油气开采用低阻多刃金刚石复合片，有效解决钻进阻力高、钻进效率低、使用寿命短等问题；技术方案为：包括硬质合金基体与聚晶金刚石层，聚晶金刚石层上表面沿半径方向均布固定有多个凸台刃；本实用新型减小了金刚石复合片在工作中与岩层的接触面积，降低了切削阻力，提高了工作效率以及金刚石复合片的锋利度，增大了切削刃的延伸区域也就是容屑区域，即增大了凸台刃两边的容屑区域。

Description

一种油气开采用低阻多刃金刚石复合片

技术领域

本实用新型涉及超硬材料领域，具体涉及一种油气开采用低阻多刃金刚石复合片，主要用于复杂地层环境的油气开采及深海油气资源开发。

背景技术

金刚石复合片（PDC）因其高耐磨性、高抗冲击性等特点被地质勘探、煤田采掘、油气开采等领域广泛应用。特别在当前油气开采领域，90%以上的钻头主要部件均为PDC材料。由于油气开采所涉及地层往往深度较大，3000m及以上深度油井占据目前油气开采中的大多数，且开采地层通常较为复杂，如含有硬岩、砾石等的地层，且各种地层呈不规则分布，对钻进设备的使用性和耐久性都提出来极高的要求。

油气钻头所用金刚石复合片多为圆柱形平顶结构，其在钻进复杂地层中往往表现为钻进阻力大、钻进效率低、使用寿命难以满足要求等特点。这主要由于传统金刚石复合片表面为平顶结构，其在切削土体过程中，与土体接触面积会随使用越来越大，其受到土体的阻力也随之升高；同时由于切削后的土体不能流畅排屑，进一步加大了钻进的阻力，从而使钻进效率难以提高；而切削后的土体在复合片附近难以排出，将持续对复合片表面产生摩擦或冲击，大大影响了复合片的使用效率和使用寿命，进而影响的是整个钻进的效率和经济性。因此，对圆柱形平顶结构的金刚石复合片进行改进与创新，但都存在许多的缺陷，如专利号CN106089090A一种金刚石复合片，虽然结构为带状凸棱，但是带状凸棱向上倾斜的角度，即与端面的垂直投影面之间的夹角为5～30°，但是从切削角度上来讲，锋利度、切削效率、切削阻力等等均较差，且切削刃的延伸区域也就是容屑区域较小，不利于产品在钻进中减少碎岩石对金刚石复合片的摩擦力，钻进效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题并提供一种钻进阻力低、钻进效率高、使用寿命长的油气开采用低阻多刃金刚石复合片。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：包括硬质合金基体与聚晶金刚石层，聚晶金刚石层上表面沿半径方向均布固定有多个凸台刃。

所述的凸台刃从聚晶金刚石层边缘延伸交汇于聚晶金刚石层端面中部。

所述的凸台刃截面为梯形，凸台刃的个数为3~12个，凸台刃顶面的宽度为0~2mm，刃高0.5~3.5mm，凸台刃的夹角θ为5°~120°。

所述的凸台刃的顶面与侧面以及聚晶金刚石层的上表面相交处设有圆弧过渡，且圆弧半径为0.5~10mm。

所述的凸台刃刃口处设有倒角，倒角大小为0.1~0.5mm。

相对于现有技术，本实用新型能够在传统平齿金刚石复合片表面增设梯形凸台刃的设计，而且凸台刃的角度涵盖了从锐角到钝角，减小了金刚石复合片在工作中与岩层的接触面积，降低了切削阻力，提高了工作效率以及金刚石复合片的锋利度，同时多刃口的出现可满足金刚石复合片复焊的需求，间接降低了钻头厂家的使用成本。另外，增大了切削刃的延伸区域也就是容屑区域，即增大了凸台刃两边的容屑区域，更有利于产品在钻进中减少碎岩石对金刚石复合片的摩擦力，提高钻进效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是本实用新型主视图。

图3是本实用新型的一种结构示意图。

其中: 1、聚晶金刚石层，2、硬质合金基体，11、凸台刃。

具体实施方式

本实用新型以下将结合实施例（附图）做进一步详细说明：

如附图所示，本实用新型包括聚晶金刚石层1与硬质合金基体2，聚晶金刚石层1上表面沿半径方向固定有多个凸台刃11。

沿半径方向固定的凸台刃11是指：多个凸台刃分别从聚晶金刚石层1端面的圆周边缘延伸交汇于聚晶金刚石层1端面中心。一般来说，多个凸台刃11在圆周方向均匀布置，但是为特殊设计，也可以为非均匀布置。如图2所示，凸台刃11为3个，在圆周方向均匀布置。如图3所示，凸台刃11为六个，也在圆周方向均匀布置。

所述的金刚石复合片直径为15.88mm，金刚石复合片的高度为13.80mm，聚晶金刚石层1厚度为3.5mm。

所述的凸台刃11的截面为梯形，且凸台刃11的高度为2.4mm，凸台刃11的顶部宽度为1mm，凸台刃夹角θ为80°，凸台刃夹角是指梯形两边之间的夹角。

所述的凸台刃11的顶面与侧面以及聚晶金刚石层1上表面相交处圆角的半径为1mm，凸台刃11刃口处的倒角为0.3mm。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种油气开采用低阻多刃金刚石复合片，其特征在于：包括聚晶金刚石层（1）与硬质合金基体（2），聚晶金刚石层（1）上表面沿半径方向固定有多个凸台刃（11），所述的凸台刃（11）截面为梯形，凸台刃（11）的个数为3~12个，凸台刃（11）顶面的宽度为0~2mm，刃高0.5~3.5mm，凸台刃夹角θ为5°~120°。

2.根据权利要求1所述的油气开采用低阻多刃金刚石复合片，其特征在于：多个凸台刃（11）在聚晶金刚石层（1）端面的圆周方向上均匀布置。

3.根据权利要求1所述的油气开采用低阻多刃金刚石复合片，其特征在于：所述的凸台刃（11）的顶面与侧面以及聚晶金刚石层（1）的上表面相交处设有圆弧过渡，且圆弧半径为0.5~10mm。

4.根据权利要求1~3任一所述的油气开采用低阻多刃金刚石复合片，其特征在于：所述的凸台刃（11）刃口处设有倒角，倒角大小为0.1~0.5mm。

5.根据权利要求1所述的油气开采用低阻多刃金刚石复合片，其特征在于：沿半径方向固定的凸台刃是指：多个凸台刃分别从聚晶金刚石层（1）端面的圆周边缘延伸交汇于聚晶金刚石层端面中心。

Images