[實用新型]復合齒有效

申請號：	201520095250.8	申請日：	2015-02-10
公開（公告）號：	CN204476287U	公開（公告）日：	2015-07-15
發明（設計）人：	許三平;秦雷	申請（專利權）人：	北京尚德隆超硬材料技術開發有限責任公司
主分類號：	E21B10/43	分類號：	E21B10/43;E21B10/46
代理公司：	北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296	代理人：	張淑賢;毛軍
地址：	100018 北京市朝***	國省代碼：	北京;11
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	復合
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本實用新型涉及一種石油、天然氣、礦山及地熱資源鉆探領域，尤其涉及一種聚晶金剛石復合片鉆頭上所用的復合齒。

背景技術

在地下資源鉆探工程中，最常見的鉆井鉆頭有三牙輪鉆頭和聚晶金剛石復合片鉆頭兩種。聚晶金剛石復合片鉆頭英文為Polycrystalline?Diamond?Compact?bit，因此，通常將其稱為PDC鉆頭。

巖石的剪切強度通常遠遠小于其抗壓強度，顯然采用剪切方式破碎巖石比用壓碎方式要容易而有效的多。PDC鉆頭的復合片切削結構正是利用了巖石這一力學特性，采用安裝在鉆頭體上的切削齒通過犁削方式來破碎巖石，從而達到了快速鉆井的目的。

由于地下巖石的組成成分非常復雜且多變，經常含有很高比例的石英，或者非常致密，普通材料甚至硬質合金材料做成的切削元件在破碎巖石時都很容易磨損，為了提高PDC鉆頭切削齒的使用壽命，圖1公開了聚晶金剛石-硬質合金復合片3和聚晶金剛石-硬質合金復合齒4作為PDC鉆頭切削齒，所述聚晶金剛石-硬質合金復合齒4由一層聚晶金剛石和硬質合金本體通過高溫超高壓的工藝條件下燒結而成。其利用聚晶金剛石的極高耐磨性以及硬質合金的良好韌性及可焊性。

現有技術的聚晶金剛石復合齒的典型外觀為下部為圓柱體，上部為球頂，中部為錐體(有時沒有)，下部為硬質合金基體。聚晶金剛石層最大外徑與硬質合金的最大外徑一致。人們嘗試采取了不同方法來提高復合齒的性能。如申請(專利)號為201320435384.0通過改進聚晶金剛石與硬質合金接觸面的結構，以提高聚晶金剛石層與硬質合金本體的結合強度，達到提高復合齒抗沖擊性的目的。如申請(專利)號201120180532.X公開了在金剛石層的前端增設一個圓錐體以避免卡鉆事故的復合齒結構。

PDC鉆頭1通常包括3-6個刀翼2和5-9水孔5。一般采用釬焊工藝在每個刀翼上焊接一些金剛石復合片3。對于抗壓強度非常高的地層，有的PDC鉆頭上還鑲嵌了金剛石復合齒4。如美國專利US2012205163公開了一種包含錐形復合齒的PDC鉆頭切削結構，其目的在于利用其所述的錐形復合齒的錐頂部位對地層巖石進行預破碎，以達到提高鉆井速度的目的。美國專利US8851207也公開了一種刀翼上設有鑿入切削元件的PDC鉆頭結構，也是為了達到相同的目的。

如圖2所示，現有技術的復合齒為了提高錐形復合齒4的預破碎效率，通常錐形復合齒4的錐形部分高度較高，其圓錐體與圓柱體結合部位成尖角，內部應力很大；且復合齒安裝在PDC鉆頭體上時，圓錐體部分完全露出，當錐頂部位接觸巖石、犁削巖石時，復合齒受到很大的橫向力，因此存在復合齒的錐形部分與圓柱部分斷裂的風險。而且，由于現有技術的錐形復合齒底面與柱面夾角成90°，在將錐形復合齒壓入到PDC鉆頭體的齒孔時，齒孔孔壁容易損壞，因固齒力不足而導致復合齒脫落。

實用新型內容

本實用新型目的是提供一種復合齒，所述復合齒具有較高的抗彎強度，而且不易從齒孔脫落。

本實用新型解決技術問題采用如下技術方案：一種復合齒，其包括齒本體和錐球形金剛石層；

所述齒本體包括球狀頂部、圓臺部、承載過渡部、圓柱體、導向過渡部和導向體；

所述導向體為圓臺狀回轉體，所述導向過渡部固定于所述導向體直徑較大的一端；

所述圓柱體固定于所述導向過渡部上；所述圓柱體的回轉軸線與所述導向過渡部和所述導向體的軸線重合；

所述承載過渡部固定于所述圓柱體上；

所述圓臺部的直徑較大的一端固定于所述承載過渡部上；

所述球狀頂部固定于所述圓臺部的另一端上，且所述球狀頂部與所述圓臺部的旋轉軸線重合，且母線相切；

所述承載過渡部與所述圓臺部和所述圓柱體圓滑連接；

所述錐球形金剛石層覆蓋于所述球狀頂部和圓臺部上。

可選的，所述承載過渡部為回轉體，所述承載過渡部的回轉軸線與所述圓柱體和所述圓臺部的回轉軸線重合；所述承載過渡部的上表面和下表面平行，且所述承載過渡部的母線為向外凸出的弧線。