[發明專利]一種可塑性地層鉆探用聚晶金剛石復合片

在審

• 申請號: 201910406404.3
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110094164A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 杜衛鋒;趙東鵬;馬姍姍;李思成;方海江
• 申請（專利權）人: 河南四方達超硬材料股份有限公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

本發明公開一種可塑性地層鉆探用聚晶金剛石復合片，其包括聚晶金剛石層及與聚晶金剛石層相粘結的硬質合金基支撐體；所述聚晶金剛石層包括上表面及外緣表面；所述上表面與外緣表面在至高部分交界區域形成犁削刃齒和排屑凹槽；所述犁削刃齒與排屑凹槽以一定角度方向相連且均沿徑向延伸呈環形分布。本發明結構具有較強的鋒利度及高效的排屑優勢，其可大幅度提高鉆井效率且防止發生泥包現象，確保鉆井平臺操控的平穩性。

技術領域

本發明屬于超硬復合材料技術領域，尤其涉及一種可塑性地層鉆探用聚晶金剛石復合片。

背景技術

金剛石以其超高的硬度、耐磨性被視為理想的鉆進材料和切削加工材料，而聚晶金剛石復合片(PCD)的問世則成為金剛石應用技術發展史上一個重要的里程碑。目前，PCD復合片作為超耐磨切削元件已在旋轉鉆頭、金剛石鉆頭等工具中使用，其廣泛應用于石油、天然氣鉆探等領域。隨著勘探理念轉變、創新，非常規油氣（比如頁巖油、氣等）勘探取得迅猛發展，較深復雜地層使用的鉆頭設計及其聚晶金剛石復合片的性能需要不斷提升，尤其是鉆進堅硬巖層、堅韌夾層等地層，往往會因難進尺、排屑不通暢等，出現崩齒，甚至卡鉆等嚴重鉆井事故。

鑒于上述的極難鉆探地層且鉆頭易出現崩齒問題，專利201721524171 .X提供一種解決因裂紋在表面擴展致使崩齒問題，而在可塑性地層高效排屑方面尚不能勝任。本發明提出一種可塑性地層鉆探用聚晶金剛石復合片，利用其鋒利犁削刃齒及暢達的排屑結構予以綜合解決難鉆進、崩齒、泥包等難題。

發明內容

本發明的目的在于通過改變PCD復合片的聚晶金剛石層的上表面及外緣表面結構，提供一種極鋒利的可塑性地層鉆探用聚晶金剛石復合片，此PCD復合片在用于可塑性地層中可克服難鉆進、減少崩齒問題，避免發生泥包等鉆井事故，提高鉆頭壽命及鉆井平臺的操控平穩性。

為實現上述目的，本發明采用以下具體方案：

一種可塑性地層鉆探用聚晶金剛石復合片，其包括聚晶金剛石層及與聚晶金剛石層相粘結的硬質合金支撐體。

其中，所述聚晶金剛石層包括上表面及外緣表面，所述上表面與外緣表面在至高部分交界區域形成犁削刃齒和排屑凹槽。

進一步，所述犁削刃齒與聚晶金剛石層外緣表面成一定角度且小于或等于90°。

進一步，所述犁削刃齒高不低于0.3mm、徑向長度不小于0.5 mm。

進一步，所述犁削刃齒沿徑向延伸呈環形分布。

進一步，所述排屑凹槽與聚晶金剛石層外緣表面成一定角度且小于或等于90°。

進一步，所述排屑凹槽沿徑向延伸呈環形分布。

進一步，所述犁削刃齒與排屑凹槽以一定角度關系相連接，其角度大于90°。

進一步，所述聚晶金剛石層上表面中心部位形成容屑凹槽。

進一步，所述容屑凹槽呈類圓形、類方形、類三角形等。

進一步，所述容屑凹槽深度小于聚晶金剛石厚度1/10。

本發明的有益效果為：本發明提供提供一種極鋒利的可塑性地層鉆探用聚晶金剛石復合片，在鉆采鉆進過程中，利用此高效犁削聚晶金剛石復合片作為耐磨切削元件，其結構存在鋒利的犁削刃齒和暢達的排屑凹槽或容屑結構，可降低PCD復合片工作區域磨削熱，減少崩齒，避免排屑不暢發生泥包等鉆井事故，可大幅度提高鉆井鉆進效率和鉆井平臺的操控平穩性。

附圖說明

圖1是本發明中一種可塑性地層鉆探用聚晶金剛石復合片的立體示意圖；

圖2是本發明中實施例一相似結構的雙刃齒可塑性地層鉆探用聚晶金剛石復合片的立體示意圖；