[實用新型]一種聚晶金剛石復合片

有效

• 申請號: 201520888917.X
• 申請日: 2015-11-10
• 公開（公告）號: CN205172444U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 楊迎新;何勇;林敏;董麗娟;周子人
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于石油天然氣、礦山工程、建筑基礎工程施工、地質、水文等鉆探設備技術領域， 具體的講涉及一種聚晶金剛石復合片。

背景技術

聚晶金剛石復合片是鉆井工程中的鉆井工具特別是聚晶金剛石復合片鉆頭(即PDC鉆頭) 等破巖工具上使用的切削元件，簡稱為復合片或PDC齒或切削齒。

聚晶金剛石復合片通常為圓柱體，由聚晶金剛石層與基體(基體材料通常為硬質合金)復 合而成。基體的外表面包括一個側面和底面，側面通常為圓柱面，底面通常為平面。聚晶 金剛石層極高的硬度使其具有很好的耐磨損能力。同時，由于聚晶金剛石層的硬度遠高于 基體材料的硬度，在復合片切削巖石的過程中，聚晶金剛石層的磨損速度低于基體的磨損 速度，所以復合片具有良好的磨損自銳功能。聚晶金剛石層的外端面是復合片上最重要的 切削工作表面，故稱為復合片的切削工作面或切削面。復合片的工作面與側面的交線為復 合片的切削刃輪廓線(在忽略復合片工作面邊緣倒角時即為金剛石層外端面的輪廓線)。

在實際鉆進過程中，PDC鉆頭除了旋轉鉆進運動外，通常還存在各種復雜的振動，而井底 巖石的形貌又是十分復雜的。因此，不僅鉆頭上各復合片的金剛石工作平面會與巖石發生 接觸，而且復合片的側面也可能與巖石相接觸。通常，PDC齒的側面與巖石之間的接觸是 應當盡量避免的。因為PDC齒側面與巖石的接觸會降低作用在PDC齒工作平面上的有效 工作鉆壓，從而減弱PDC齒對巖石的吃入能力。

另一方面，隨著鉆頭鉆進過程的不斷延續，PDC齒不斷發生磨損。最典型的磨損方式是在 PDC齒與巖石相接觸部位磨出一個平面或接近于平面的區域，一般稱該區域為PDC齒的磨 損平面或磨損面。隨著PDC齒磨損面的形成和不斷擴展，磨損面的面積越來越大，越來越 多的鉆壓被PDC齒的磨損面所承受，作用于PDC齒上的破巖有效鉆壓越來越小，吃入地 層的能力就越來越差。

發明內容

本實用新型的目的是：為了減小復合片側面與巖石的接觸，并減小復合片磨損面的面積， 達到增強復合片吃入地層的能力，提高鉆頭破巖效率，特提供一種聚晶金剛石復合片。

本實用新型的技術方案如下：

一種聚晶金剛石復合片，包括聚晶金剛石層和與之相復合的基體，所述復合片基體的側面 開有曲面凹槽，其特征在于：在垂直于復合片軸線的橫截面上，曲面凹槽的橫截輪廓線位 于基體的圓柱輪廓之內。

本實用新型與現有的技術相比具有以下有益效果：

(1)復合片基體的側面開有曲面凹槽，曲面凹槽的橫截輪廓線在基體的圓柱輪廓以內，減 少了復合片側面與巖石相接觸的機會，有利于增強切削齒對井底巖石的吃入，提高鉆頭的 鉆速。

(2)曲面凹槽的橫截輪廓線在基體的圓柱輪廓以內，當復合片在切削巖石過程中發生磨損 時，能減小復合片磨損面的承壓面積，增加與復合片磨損面相作用的巖石上的比壓。

所述曲面凹槽的表面為雙曲拋物面。

所述曲面凹槽的表面為單葉雙曲面。

附圖說明

本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖中：1、聚晶金剛石，2、基體，3、曲面凹槽；

圖2為本實用新型的側向示意圖；

圖3為本實用新型的橫斷視圖。圖中：4、曲面凹槽的橫截輪廓線,5、復合片基體的圓柱輪 廓；

圖4為本實用新型的曲面凹槽的表面為雙曲拋物面時的凹槽曲面示意圖；

圖5為普通復合片有磨損時磨損面的示意圖。圖中：6、磨損面；

圖6為本實用新型有磨損時磨損面的示意圖；

圖7為本實用新型刮切巖石時的示意圖；圖中：7、巖石。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本 實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用 新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1、2、3所示：一種聚晶金剛石復合片，包括聚晶金剛石層1和與之相復合的基體2， 所述復合片基體2的側面開有曲面凹槽3，其特征在于：垂直于復合片軸線的平面橫截復合 片時，曲面凹槽3的橫截輪廓線4在基體的圓柱輪廓5以內。

如圖4所示，所述曲面凹槽3的表面為雙曲拋物面。