CN213478235U - 一种聚晶金刚石复合片及钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及金刚石钻头领域。本实用新型保护一种聚晶金刚石复合片及钻头，聚晶金刚石复合片包括硬质合金基体、金刚石层，金刚石层背向硬质合金基体的一侧有第一切削刃齿和第二切削刃齿，第一切削刃齿前后延伸，第一切削刃齿与第二切削刃齿左右布置；所述第一切削刃齿上设有左右延伸的第一切削刃齿排屑通槽。通过第一切削刃齿排屑通槽可以在第二切削刃齿切削作业时及时排出岩屑，降低了第一切削刃齿对岩屑的阻力，提高了排屑效率，解决了目前的聚晶金刚石复合片在使用第一削刃齿切削地层时由于排屑阻力大造成的切削效率较低的技术问题。另外，第一切削刃齿排屑通槽也能够阻止第一切削刃齿上的裂纹延伸。

Description

一种聚晶金刚石复合片及钻头

技术领域

本实用新型涉及金刚石钻头领域。

背景技术

聚晶金刚石钻头依靠安装在钻体上的聚晶金刚石复合片（下称复合片）切削地层，复合片主要由硬质合金基体及设于硬质合金基体上的聚晶金刚石层组成，使用时在钻压和扭矩作用下克服地层应力吃入地层，地下岩层在复合片的作用下被剪切破碎，从而实现钻头的钻进。复合片一般包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，二者通过高温结合在一起，复合片通过焊接或者压装的方式固定在钻体上，形成PCB钻头。

授权公告号为CN207453880U、授权公告日为2018.06.05的中国专利公开了一种用于油气钻探的多功能非平面聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层以及与聚晶金刚石层相粘结的硬质合金基体，聚晶金刚石层为非平面结构，聚晶金刚石层上的两曲面之间形成有锋利切削刃齿，锋利切削刃齿即前后延伸的屋脊齿，而曲面与外缘表面形成有宽钝凸起切削刃齿，宽钝凸起切削刃齿设置在屋脊齿的左右两侧，锋利切削刃齿能够适用于硬地层，宽钝凸起切削刃齿能够适应于较软地层。这种聚晶金刚石复合片可以针对不同硬度的地层使用不同的切削刃齿，提高钻进效率。但是这种聚晶金刚石复合片在使用宽钝凸起切削刃齿切削地层时，岩屑向上运动时受到锋利切削刃齿的阻力较大，造成排屑不畅，影响聚晶金刚石复合片的切削效率，进而使钻头的钻进效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片，用于解决目前的聚晶金刚石复合片在使用切削刃齿切削地层时由于排屑阻力大造成的切削效率较低的技术问题；

另外，本实用新型的目的还在于提供一种使用时上述聚晶金刚石复合片的钻头，用于解决目前的钻头钻进效率较低的技术问题。

本实用新型的聚晶金刚石复合片采用如下技术方案：

硬质合金基体；

金刚石层，与硬质合金基体结合，金刚石层背向硬质合金基体的一侧有第一切削刃齿和第二切削刃齿，所述的第一切削刃齿为前后延伸的屋脊齿，第一切削刃齿与第二切削刃齿左右布置；

所述第一切削刃齿上设有左右延伸的第一切削刃齿排屑通槽，第一切削刃齿排屑通槽用于排走第二切削刃齿切掉的岩屑。

有益效果：本实用新型的聚晶金刚石复合片的第一切削刃齿上设置有第一切削刃齿排屑通槽，通过第一切削刃齿排屑通槽可以在第二切削刃齿切削作业时及时排出岩屑，降低了第一切削刃齿对岩屑的阻力，提高了排屑效率，解决了目前的聚晶金刚石复合片在使用第一削刃齿切削地层时由于排屑阻力大造成的切削效率较低的技术问题。另外，第一切削刃齿排屑通槽也能够阻止第一切削刃齿上的裂纹延伸。

进一步的，所述第一切削刃齿的左右两侧均设置有所述第二切削刃齿。增加第二切削刃齿的数量，充分利用金刚石层，降低成本。

进一步的，第二切削刃齿设置两个且两个第二切削刃齿对称设置在第一切削刃齿的左右两侧。左右对称的第二切削刃齿便于加工，并且对称设计也方便复合片的安装。

进一步的，金刚石层背向硬质合金基体的一侧设有第一曲面和第二曲面，第一曲面和第二曲面均为两端高中间低的曲面，第一曲面一端与第二曲面一端相接并在相接处形成所述第一切削刃齿，第一曲面的另一端和第二曲面的另一端均与金刚石层的外周面相接并在相接处形成所述第二切削刃齿。两曲面不容易卡岩屑，便于排屑。

进一步的，第一切削刃齿与第二切削刃齿之间形成有齿间排屑通槽，齿间排屑通槽的延伸方向与第一切削刃齿的延伸方向一致，并且齿间排屑通槽与第一切削刃齿排屑通槽连通。齿间排屑通槽便于第一切削刃齿工作时排屑，保证第一切削刃齿工作时的切削效率。

进一步的，所述第一切削刃齿排屑通槽设置一个且处于第一切削刃齿的中间位置。简化金刚石层的结构，成型较为方便。

进一步的，第一切削刃齿比第二切削刃齿锋利。根据地层的情况可以灵活调整。

进一步的，所述第一切削刃齿排屑通槽的槽底处于第一切削刃齿的齿根位置。能够更好的阻止第一切削刃齿上的裂纹延伸。

进一步的，所述的第一切削刃齿为屋脊齿，第一切削刃齿的前后两端均延伸至金刚石层的边缘。延伸至金刚石层的边缘使第一切削刃齿吃入性好。

本实用新型钻头的技术方案：

钻头包括钻体和固定在钻体上的聚晶金刚石复合片，聚晶金刚石复合片包括：

硬质合金基体；

金刚石层，与硬质合金基体结合，金刚石层背向硬质合金基体的一侧有第一切削刃齿和第二切削刃齿，所述的第一切削刃齿为前后延伸的屋脊齿，第一切削刃齿与第二切削刃齿左右布置；

所述第一切削刃齿上设有左右延伸的第一切削刃齿排屑通槽，第一切削刃齿排屑通槽用于排走第二切削刃齿切掉的岩屑。

有益效果：本实用新型的聚晶金刚石复合片的第一切削刃齿上设置有第一切削刃齿排屑通槽，通过第一切削刃齿排屑通槽可以在第二切削刃齿切削作业时及时排出岩屑，降低了第一切削刃齿对岩屑的阻力，提高了排屑效率，进而提高了钻头的钻进效率，解决了目前的钻头钻进效率较低的技术问题。另外，第一切削刃齿排屑通槽也能够阻止第一切削刃齿上的裂纹延伸。

进一步的，所述第一切削刃齿的左右两侧均设置有所述第二切削刃齿。增加第二切削刃齿的数量，充分利用金刚石层，降低成本。

进一步的，第二切削刃齿设置两个且两个第二切削刃齿对称设置在第一切削刃齿的左右两侧。左右对称的第二切削刃齿便于加工，并且对称设计也方便复合片的安装。

进一步的，金刚石层背向硬质合金基体的一侧设有第一曲面和第二曲面，第一曲面和第二曲面均为两端高中间低的曲面，第一曲面一端与第二曲面一端相接并在相接处形成所述第一切削刃齿，第一曲面的另一端和第二曲面的另一端均与金刚石层的外周面相接并在相接处形成所述第二切削刃齿。两曲面不容易卡岩屑，便于排屑。

进一步的，第一切削刃齿与第二切削刃齿之间形成有齿间排屑通槽，齿间排屑通槽的延伸方向与第一切削刃齿的延伸方向一致，并且齿间排屑通槽与第一切削刃齿排屑通槽连通。齿间排屑通槽便于第一切削刃齿工作时排屑，保证第一切削刃齿工作时的切削效率。

进一步的，所述第一切削刃齿排屑通槽设置一个且处于第一切削刃齿的中间位置。简化金刚石层的结构，成型较为方便。

进一步的，第一切削刃齿比第二切削刃齿锋利。根据地层的情况可以灵活调整。

进一步的，所述第一切削刃齿排屑通槽的槽底处于第一切削刃齿的齿根位置。能够更好的阻止第一切削刃齿上的裂纹延伸。

进一步的，所述的第一切削刃齿为屋脊齿，第一切削刃齿的前后两端均延伸至金刚石层的边缘。延伸至金刚石层的边缘使第一切削刃齿吃入性好。

附图说明

图1是本实用新型聚晶金刚石复合片具体实施例1中的主视图；

图2是本实用新型聚晶金刚石复合片具体实施例1中的轴测图；

图3是本实用新型聚晶金刚石复合片具体实施例1中的俯视图；

图4是沿图3中的A-A的剖视图；

图5是本实用新型聚晶金刚石复合片具体实施例1中聚晶金刚石复合片的工作状态示意图；

图1至图5中：1-硬质合金基体；2-金刚石层；21-第一曲面；22-第二曲面；23-第一切削刃齿；231-第一倒角；24-第二切削刃齿；241-第二倒角；25-第二切削刃齿；251-第二倒角；26-齿间排屑通槽；27-第一切削刃齿排屑通槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型聚晶金刚石复合片的具体实施例1：

如图1至图4所示，聚晶金刚石复合片包括硬质合金基体1和金刚石层2，金刚石层2与硬质合金基体1通过高温高压结合在一起，金刚石层2背向硬质合金基体1的一侧有第一曲面21和第二曲面22，第一曲面21和第二曲面22相接并在相接处形成有第一切削刃齿23，第一切削刃齿23为屋脊齿，第一切削刃齿前后延伸，并且前后两端延伸至金刚石层的边缘。

第一曲面21和第二曲面22均为两端高中间低的V形曲面，并且第一曲面21和第二曲面22的一端相接，第一曲面21的另一端与金刚石层2的外周面相接处形成有第二切削刃齿24，第二曲面22的另一端与金刚石层2的外周面相接处形成有第二切削刃齿25，第二切削刃齿24和第二切削刃齿25均处于金刚石层2的边缘，第一切削刃齿23、第二切削刃齿24和第二切削刃齿25左右布置，且第二切削刃齿24和第二切削刃齿25分别处于第一切削刃齿23的左右两侧且关于第一切削刃齿23对称布置。

本实施例中，第一切削刃齿比第二切削刃齿锋利，根据地层的情况可以灵活调整。第一切削刃齿23上设有第一倒角231，第二切削刃齿24和第二切削刃齿25上分别设有第二倒角241和第二倒角251，第一倒角231小于第二倒角241且小于第二倒角251，第一切削刃齿23较为锋利，而第二切削刃齿24和第二切削刃齿25较钝，在钻较硬的地层时，通过第一切削刃齿23效果较好，在钻较软的地层时，通过第二切削刃齿24效果较好。第二切削刃齿24和第二切削刃齿25处于第一切削刃齿23的两侧，并且在第一切削刃齿23与第二切削刃齿24之间、第一切削刃齿23与第二切削刃齿25之间均形成齿间排屑通槽26，齿间排屑通槽26的延伸方向与第一切削刃齿23的延伸方向一致，在第一切削刃齿23作用时，切削下来的岩屑在齿间排屑通槽26的作用下能够快速排出。本实施例中倒角为45度倒角，其他实施例中，倒角还可以是倒圆角，当然倒角还可以是30度、60度等其他类型。其他实施例中，第一切削刃齿和第二切削刃齿上还可以不设置倒角，此时适用于较软的地层。

在第二切削刃齿24和第二切削刃齿25进行切削作业时，第一切削刃齿23会阻挡岩屑，为了减少对排出岩屑的影响，第一切削刃齿23上设有第一切削刃齿排屑通槽27，第一切削刃齿排屑通槽27与齿间排屑通槽26的延伸方向垂直，第一切削刃齿排屑通槽27连通两个齿间排屑通槽26。这样，在第二切削刃齿24或者第二切削刃齿25切削时，岩屑能够通过第一切削刃齿排屑通槽27向上排出，加快了岩屑的排出，减小了第一切削刃齿23对排出岩屑的影响，另外，由于第一切削刃齿排屑通槽27的存在，在第一切削刃齿23出现裂纹时，第一切削刃齿23的在第一切削刃齿排屑通槽27两侧的部分也不会相互影响，第一切削刃齿排屑通槽27还可以起到阻断裂纹延伸的作用。

如图5所示，第一切削刃齿23为屋脊齿，对地层进行切削时主要通过两端进行切削，其中一端磨损掉后，可以使用另一端切削，有利于保持金刚石层2的锐利性。本实施例中第一切削刃齿排屑通槽27仅设置一个并且设置在第一切削刃齿23的中间位置，本实施例中第一切削刃齿排屑通槽27设置的位置对第一切削刃齿23的切削性能影响较小。本实施例中，第一切削刃齿排屑通槽27的槽深延伸至第一切削刃齿23的齿根，第一切削刃齿排屑通槽27的槽底处于第一切削刃齿23的齿根位置，并且第一切削刃齿排屑通槽的槽底低于第一曲面的最低处。

本实施例中，第一曲面21和第二曲面22的结构相同，第一曲面21和第二曲面22关于第一切削刃齿23对称设置，聚晶金刚石复合片整体也对称设置，对称结构的聚晶金刚石复合片便于加工。

使用钻头钻较硬的地层时，使用第一切削刃齿23进行切削作业，在钻进的过程中，第一切削刃齿切削下来的岩屑向两侧，同时通过齿间排屑通槽26向上及时排出，在第一切削刃齿23的一端磨损完后，可以使用第一切削刃齿的另一端进行切削作业。使用钻头钻较软的地层时，使用第二切削刃齿24或者第二切削刃齿25进行切削作业，切削的过程中，岩屑向聚晶金刚石复合片的两侧，同时通过第一切削刃齿排屑通槽27向上及时排出。

本实用新型聚晶金刚石复合片的具体实施例2，本实施例中的聚晶金刚石复合片的结构与上述具体实施例中的区别仅在于：

本实施例中，第一切削刃齿最锋利，第二切削刃齿最钝，根据地层的情况可以灵活调整。第一曲面和第二曲面并不对称设置，第一曲面和第二曲面的形状不同，两个第二切削刃齿中其中一个比另一个更钝一些，这样能够根据地层的不同选择两个第二切削刃齿中的一个。其他实施例一种，第一曲面和第二曲面可以由V形面代替。

本实用新型聚晶金刚石复合片的具体实施例3，本实施例中的聚晶金刚石复合片的结构与上述具体实施例中的区别仅在于：

本实施例中，第一切削刃齿排屑通槽设置两个，两个第一切削刃齿排屑通槽靠近第一切削刃齿的中间设置。

本实用新型聚晶金刚石复合片的具体实施例4，本实施例中的聚晶金刚石复合片的结构与上述具体实施例中的区别仅在于：

本实施例中，第一切削刃齿排屑通槽的槽深小于第一切削刃齿的齿高，此时第一切削刃齿排屑通槽的槽底并没有处于第一切削刃齿的齿根位置。

本实用新型聚晶金刚石复合片的具体实施例5，本实施例中的聚晶金刚石复合片的结构与上述具体实施例中的区别仅在于：

本实施例中，齿间排屑通槽和第一切削刃齿排屑通槽均为V形槽。其他实施例中，排屑通槽还可以是C形槽、倒梯形槽等。

本实用新型聚晶金刚石复合片的具体实施例6，本实施例中的聚晶金刚石复合片的结构与上述具体实施例中的区别仅在于：

第一切削刃齿不是屋脊齿，第一切削刃齿的齿顶面为平面。

本实用新型聚晶金刚石复合片的具体实施例7，本实施例中的聚晶金刚石复合片的结构与上述具体实施例中的区别仅在于：

第二切削刃齿仅设置一个。其他实施例中，第二切削刃齿还可以是三个以上，第一切削刃齿的其中一个可以设置两个以上第二切削刃齿。

本实用新型聚晶金刚石复合片的具体实施例8，本实施例中的聚晶金刚石复合片的结构与上述具体实施例中的区别仅在于：

本实施例中，第一切削刃齿的左右两侧均为平面，此时第二切削刃齿在平面与金刚石层的外周面相接处形成。

本实用新型聚晶金刚石复合片的具体实施例9，本实施例中的聚晶金刚石复合片的结构与上述具体实施例中的区别仅在于：

第一切削刃齿并未延伸至金刚石层的边缘，第一切削刃齿的两端处于金刚石层边缘的内侧。

本实用新型钻头的具体实施例，钻头包括钻体和固定在钻体上的聚晶金刚石复合片，聚晶金刚石复合片的结构与上述聚晶金刚石复合片任一具体实施例中所述的结构相同，不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.聚晶金刚石复合片，包括：

硬质合金基体；

金刚石层，与硬质合金基体结合，金刚石层背向硬质合金基体的一侧有第一切削刃齿和第二切削刃齿，所述的第一切削刃齿前后延伸，第一切削刃齿与第二切削刃齿左右布置；

其特征在于，所述第一切削刃齿上设有左右延伸的第一切削刃齿排屑通槽，第一切削刃齿排屑通槽用于排走第二切削刃齿切掉的岩屑。

2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述第一切削刃齿的左右两侧均设置有所述第二切削刃齿。

3.根据权利要求2所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，第二切削刃齿设置两个且两个第二切削刃齿对称设置在第一切削刃齿的左右两侧。

4.根据权利要求2所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，金刚石层背向硬质合金基体的一侧设有第一曲面和第二曲面，第一曲面和第二曲面均为两端高中间低的曲面，第一曲面一端与第二曲面一端相接并在相接处形成所述第一切削刃齿，第一曲面的另一端和第二曲面的另一端均与金刚石层的外周面相接并在相接处形成所述第二切削刃齿。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，第一切削刃齿与第二切削刃齿之间形成有齿间排屑通槽，齿间排屑通槽的延伸方向与第一切削刃齿的延伸方向一致，并且齿间排屑通槽与第一切削刃齿排屑通槽连通。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述第一切削刃齿排屑通槽设置一个且处于第一切削刃齿的中间位置。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，第一切削刃齿比第二切削刃齿锋利。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述第一切削刃齿排屑通槽的槽底处于第一切削刃齿的齿根位置。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述的第一切削刃齿为屋脊齿，第一切削刃齿的前后两端均延伸至金刚石层的边缘。

10.钻头，包括钻体和固定在钻体上的聚晶金刚石复合片，其特征在于，聚晶金刚石复合片为权利要求1-9任意一项所述的聚晶金刚石复合片。

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