CN213297837U - 一种异形聚晶金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种异形聚晶金刚石复合片，包括圆柱状硬质合金层及与硬质合金层固定连接的金刚石层，金刚石层上表面沿直径方向设置屋脊齿，屋脊齿两边为排屑面；所述屋脊齿沿长度方向由中心部位向两边逐渐降低。屋脊齿由中心部位向两边逐渐降低，脊状凸起是钻井工作部位，由于工作面变尖更易于压入石头，则钻井过程中PDC吃深更大、阻力更小，提高钻井的机械钻速。

Description

一种异形聚晶金刚石复合片

技术领域

本实用新型设计石油和地质钻井的钻头，尤其涉及一种异形聚晶金刚石复合片。

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。随着钻井深度的不断提高，钻井难度的不断加大，聚晶金刚石复合片（PDC）的质量要求也越来越高。除了从材料本身提高质量（比如耐磨性，热稳定性和抗冲击韧性）外，国内外公司还通过改变产品的外形，将钻头的做功方式由刮削变为挤压和犁削，以期提高PDC在复杂地层中的使用效果和寿命。目前PDC异形片的主要类型有弧面状、屋脊状、三棱状、锥状等几种，在地层钻进中各自发挥不同的作用，各厂家通过改变异形PDC的形貌和作用角度，在兼顾产品抗冲击韧性的同时，很难提高钻井的机械钻速，同时其散热效果也不好。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种金刚石复合片。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

一种异形聚晶金刚石复合片，包括圆柱状硬质合金层及与硬质合金层固定连接的金刚石层，金刚石层上表面沿直径方向设置屋脊齿，屋脊齿两边为排屑面；所述屋脊齿沿长度方向由中心部位向两边逐渐降低。

所述屋脊齿的横截面的顶边为圆弧状，圆弧状顶边向排屑面平滑过渡。

所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低。

所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低的同时，排屑面以屋脊齿最高点的横截面为起始面向两边逐渐降低。

所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低的同时，排屑面以屋脊齿最高点的横截面为起始面向两边逐渐降低，为沿凹弧面逐渐降低。

所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低的同时，排屑面以屋脊齿最高点的横截面为起始面向两边逐渐降低，为凸弧面逐渐降低。

所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低的同时，排屑面以屋脊齿最高点的横截面为起始面向两边逐渐降低，为沿平面逐渐降低。

相对于现有技术，本实用新型通过设置屋脊齿，且屋脊齿由中心部位向两边逐渐降低，脊状凸起是钻井工作部位，由于工作面变尖更易于压入石头，则钻井过程中PDC吃深更大、阻力更小，提高钻井的机械钻速；屋脊齿的横截面的顶边为圆弧状，使得屋脊齿上表面为圆弧面，圆弧面的过渡结构为屋脊齿提供了良好支撑作用，大大提高了金刚石复合片的整体冲击韧性；圆弧状顶边向排屑面平滑过渡，引导磨屑排出路径，既保护了硬质合金层不受冲蚀，同时金刚石层表面不易残留泥渣，减少因为金刚石层表面形成泥包影响冷却效果的可能；脊状凸起和弧面结构有效增加了散热表面积，冷却效果更好，变相提高产品的耐热性和耐磨性。

附图说明

图1 是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的俯视图。

图3是本实用新型的侧视图。

图4是沿A-A方向剖面图。

图5是沿B-B方向剖面图。

图6是沿C-C方向剖面图。

其中，10是金刚石层，11是屋脊齿，12是排屑面；20是硬质合金层。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案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的一部分实施例，而不是全部实施例。

如图1所示，一种异形聚晶金刚石复合片，包括圆柱状硬质合金层20及与硬质合金层20固定连接的金刚石层10，金刚石层10上表面沿直径方向设置屋脊齿11，屋脊齿11两边为排屑面12；所述屋脊齿11由中心部位延长度方向向两边逐渐降低。

图6是金刚石复合层沿C-C方向的剖面图，也就是沿屋脊齿11长度方向的剖面图，即屋脊齿11的纵截面，其中O点是屋脊齿11上表面的最高点，O点与圆柱状硬质合金层20上表面的圆心在地面上的正投影重合；O点沿屋脊齿11长度方向向两边逐渐降低，也就是沿着硬质合金层20上表面直径方向逐渐降低。

所述屋脊齿11的横截面的顶边为圆弧状，圆弧状顶边向排屑面平滑过渡。

如图4所示，是金刚石复合层沿A-A方向的剖面图，也就是经过屋脊齿11最高点O且垂直于屋脊齿11长度方向的剖面图，即屋脊齿11的横截面，点E和点F是屋脊齿11上表面上的点，从图中可以看出线EF为圆弧状；如图5所示，是金刚石复合层沿B-B方向的剖面图，也就是屋脊齿11长度方向四分之处且垂直于屋脊齿11长度方向的剖面图，即屋脊齿11的横截面，点E’和点F’是屋脊齿11上表面上的点，从图中可以看出线E’F’为圆弧状。圆弧状，使得屋脊齿上表面为圆弧面，圆弧面的过渡结构为屋脊齿提供了良好支撑作用，大大提高了金刚石复合片的整体冲击韧性。

所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低。

如图4和图5所示，屋脊齿11与排屑面12连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低。形成利于引导磨屑排出路径，既保护了硬质合金层不受冲蚀，同时金刚石层表面不易残留泥渣，减少因为金刚石层表面形成泥包影响冷却效果的可能。

所述排屑面以屋脊齿最高点的横截面为起始面向两边逐渐降低。

如图4所示，是经过屋脊齿11最高点O且垂直于屋脊齿11长度方向的剖面图，点X和点Y为是经过屋脊齿11最高点的横截面顶边上的点，排屑面以线XE分界线向两边逐渐降低，排屑面以线YF分界线向两边逐渐降低。

上述图中所述排屑面12由屋脊齿11与排屑面12连接部位向远离屋脊齿11方向沿凸弧面逐渐降低，同时，屋脊齿11由中心点O部位向两边沿凸弧面逐渐降低，也可以是屋脊齿由中心点O部位向两边沿凹弧面逐渐降低；也可以是排屑面12由屋脊齿11与排屑面12连接部位向远离屋脊齿11方向沿凹弧面逐渐降低，同时，屋脊齿由中心点O部位向两边沿凹弧面逐渐降低，则其中圆弧面的直径大于等于硬质合金层11上表面直径；还可以是排屑面12由屋脊齿11与排屑面12连接部位向远离屋脊齿11方向沿平面逐渐降低，同时，还可以是屋脊齿11由中心点O部位向两边沿平面逐渐降低。上述平面指的是斜平面，斜平面的夹角为90-180°，优选120-150°。设置为有弧度的屋脊齿面和有弧度排屑面、有角度的斜面可以增大金刚石层上表面的面积，远大于平齿的上表面，有从而效增加了散热表面积，冷却效果更好，变相提高产品的耐热性和耐磨性。

其他参照现有技术。

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 (7)

1.一种异形聚晶金刚石复合片，包括圆柱状硬质合金层及与硬质合金层固定连接的金刚石层，金刚石层上表面沿直径方向设置屋脊齿，屋脊齿两边为排屑面；其特征在于：所述屋脊齿沿长度方向由中心部位向两边逐渐降低。

2.根据权利要求1所述的异形聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述屋脊齿的横截面的顶边为圆弧状，圆弧状顶边向排屑面平滑过渡。

3.根据权利要求2所述的异形聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低。

4.根据权利要求3所述的异形聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低的同时，排屑面以屋脊齿最高点的横截面为起始面向两边逐渐降低。

5.根据权利要求2所述的异形聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低的同时，排屑面以屋脊齿最高点的横截面为起始面向两边逐渐降低，为沿凹弧面逐渐降低。

6.根据权利要求2所述的异形聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低的同时，排屑面以屋脊齿最高点的横截面为起始面向两边逐渐降低，为凸弧面逐渐降低。

7.根据权利要求2所述的异形聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述排屑面由屋脊齿与排屑面连接部位向远离屋脊齿方向逐渐降低的同时，排屑面以屋脊齿最高点的横截面为起始面向两边逐渐降低，为沿平面逐渐降低。

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