CN209687419U - 一种尖型金刚石复合片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种尖型金刚石复合片，包括相互对接结合而成的硬质合金基体和金刚石复合层，硬质合金基体和金刚石复合层具有在水平面上延伸的两水平面和竖直方向面形成的二层阶梯状结合面；所述结合面使得结合面外侧的外表面为台阶状圆柱体侧面；在金刚石复合层相对于硬质合金基体占据较多面积的一侧圆柱侧面上，金刚石复合层与结合面相对的外表面至少包括一个与圆柱体的侧面成尖角的上端尖锐面和该上端尖锐面两侧与圆柱体侧面相切的两对称切面，两对称切面的中间夹合一段在竖直面上投影大致为三角形的夹合圆柱面，该组合面背后为硬质合金基体和金刚石复合层占的组合圆柱面。耐磨性好、抗冲击力强，能延长钻头使用寿命。

Description

一种尖型金刚石复合片

技术领域

本实用新型涉及一种金刚石复合片,属于石油钻探技术领域。

背景技术

上世纪80年代开始，金刚石钻头被广泛地用于石油天然气钻井工程。金刚石钻头主要由钻头体和切削元件构成，金刚石钻头根据切削元件分成三类：PDC（聚晶金刚石）钻头、TSP（热稳定聚晶金刚石）钻头及天然金刚石钻头。PDC钻头主要用于软至中硬地层钻进，经过不断的技术进步，PDC钻头的适用范围越来越广，具有较好的经济价值。TSP钻头主要用于中硬至极硬地层钻进。目前，石油天然气钻井工程中深井作业逐步增多，钻遇的地层也越来越复杂。

在钻遇泥岩时，常规尖型齿切削地层效率较高，取得了较好的效果。但由于井下地层复杂，钻头钻遇的地层越来越多，钻头除了会钻遇泥岩还会钻遇其它岩性，地层岩性软硬交错变化，常规尖型齿由于其与地层接触的金刚石、硬质合金耐磨能力不一致，硬质合金基座耐磨能力不如金刚石，在硬质合金磨损后导致金刚石层失去支撑进而造成金刚石层崩落。从而导致其应用范围较窄，不能适应单只钻头穿越多个层位并有较高机械钻速的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种耐磨性好、抗冲击力强，能延长钻头使用寿命的尖型金刚石复合片。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种尖型金刚石复合片，包括相互对接结合而成的硬质合金基体和金刚石复合层，其特征在于：金刚石复合层在上方，硬质合金基体在下方形成基座，硬质合金基体和金刚石复合层具有在水平面上延伸的两水平面和竖直方向面形成的二层阶梯状结合面；所述结合面使得结合面外侧的外表面为台阶状圆柱体侧面；在金刚石复合层相对于硬质合金基体占据较多面积的一侧圆柱侧面上，金刚石复合层与结合面相对的外表面至少包括一个与圆柱体的侧面成尖角的上端尖锐面和该上端尖锐面两侧与圆柱体侧面相切的两对称切面，两对称切面的中间夹合一段在竖直面上投影大致为三角形的夹合圆柱面，该组合面背后为硬质合金基体和金刚石复合层占的组合圆柱面。

按上述技术方案，上端尖锐面的对称中心经过圆柱体中心线。

按上述技术方案，夹合圆柱面正下方，硬质合金基体上设置尖型齿焊接定位面，尖型齿焊接定位面位于上端尖锐面的对称中心线上。

按上述技术方案，硬质合金基体的沿竖直方向的台阶的最短高度占据整个尖型金刚石复合片高度的1/3-1/2。

按上述技术方案，金刚石复合层与结合面相对的外表面面积占所在圆柱体面面积的1/3-1/2。

按上述技术方案，所述上端尖锐面为平面；或上端尖锐面为以所述对称中心对称的两个斜面，两个斜面结合处为凸脊或凹脊；或上端尖锐面为以对称中心对称的波澜形组合斜面。

按上述技术方案，两对称切面为两对称斜面与圆柱体侧面相切而成的平面；或两对称切面为两椭球面与圆柱体侧面相切而成的内凹对称弧面。

按上述技术方案，所述的金刚石复合层为聚晶金刚石复合层或热稳定聚晶金刚石复合层。

按上述技术方案，所述的硬质合金基体与金刚石复合层之间的结合面为平面、凹凸面或沟槽面。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过在尖型金刚石复合片与地层接触的侧面增加金刚石层厚度，提高尖型齿与地层接触的金刚石体积，增强尖型齿的耐磨性，进而提高尖型齿的使用寿命。

附图说明

图1至图4分别是根据本实用新型实施的实施例一的立体图、俯视图、剖视图、侧视图。

图5为根据本实用新型实施的实施例二的立体图。

图6为根据本实用新型实施的实施例三的立体图。

图7为根据本实用新型实施的实施例四的立体图。

图8为根据本实用新型实施的实施例五的立体图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型中的金刚石复合层101与硬质合金基体102在超高压高温条件下烧结而成，然后对金刚石复合层101的端面进行加工成所需形状。

实施例一：

如图1至图4所示，包括成圆柱形上下结合设置的金刚石复合层101和硬质合金基体102，其中，金刚石复合层101的外表面包括水平方向的上端尖锐面103、与尖锐面103相连并在圆柱体上相互对称设置的两个类三角形面（104和105）、两个类三角形面（104和105）之间夹合的圆柱面106组合面。两个类三角形面和（104和105）之间夹合的圆柱面106所占面积为金刚石复合层101圆柱部分的1/3。其余基座部分为硬质合金基座102。硬质合金基座102上设置尖型齿焊接定位面107，尖型齿焊接定位面107位于尖锐面103三角两边对称的中心下方，与两个类三角形面和（104和105）之间夹合的圆柱面106上下成直线对应。本实施例金刚石半圆直径为15.875mm，三角形两边夹角α为大约90度，尖锐边宽L为3mm。金刚石复合层101层厚最厚位置H为8mm（即图1中圆柱面106的高度）。其离硬质合金基体102底面最近面金刚石宽度为圆柱的1/3（即硬质合金基座102与圆柱面106接触面所在的最短高度）。所述金刚石复合层101边缘（尖锐面103与两个类三角形面（104和105）、圆柱面106连接处）设置倒角，倒角为斜倒角。

实施例二如图5所示。它与实施例一的不同之处在于：金刚石复合层101上的尖型齿的上端尖锐面203是由两侧内凹圆弧面（204和205）截断水平面构成；两侧内凹圆弧面（204和205）之间夹合圆柱面206，与上端尖锐面203一起构成金刚石复合层101的外表面。其它结构与实施例一相同。

实施例三如图6所示，它与实施例二的不同之处在于：金刚石复合层的上端尖锐面是由一个凸脊305、两个相邻斜面303、304面组构成。其余与实施例二相同。

实施例四如图7所示，它与实施例二的不同之处在于：金刚石复合层101的上端尖锐面是由两条凸脊（404和407）、两个凹槽斜面（405和406）、两个相邻斜面（403和408）构成。其余与实施例二相同。

实施例五如图8所示，它与实施例二的不同之处在于：金刚石复合层101的上端尖锐面是由水平凸脊面505、两个相邻斜面（503、504）构成，与上端尖锐面相连的两个对称切面为椭圆与圆柱面的切面，夹合中间的圆柱面。其余与实施例二相同。

Claims (9)

1.一种尖型金刚石复合片，包括相互对接结合而成的硬质合金基体和金刚石复合层，其特征在于：金刚石复合层在上方，硬质合金基体在下方形成基座，硬质合金基体和金刚石复合层具有在水平面上延伸的两水平面和竖直方向面形成的二层阶梯状结合面；所述结合面使得结合面外侧的外表面为台阶状圆柱体侧面；在金刚石复合层相对于硬质合金基体占据较多面积的一侧圆柱侧面上，金刚石复合层与结合面相对的外表面至少包括一个与圆柱体的侧面成尖角的上端尖锐面和该上端尖锐面两侧与圆柱体侧面相切的两对称切面，两对称切面的中间夹合一段在竖直面上投影大致为三角形的夹合圆柱面，该组合面背后为硬质合金基体和金刚石复合层占的组合圆柱面。

2.根据权利要求1所述的尖型金刚石复合片，其特征在于：上端尖锐面的对称中心经过圆柱体中心线。

3.根据权利要求1所述的尖型金刚石复合片，其特征在于：夹合圆柱面正下方，硬质合金基体上设置尖型齿焊接定位面，尖型齿焊接定位面位于上端尖锐面的对称中心线上。

4.根据权利要求1所述的尖型金刚石复合片，其特征在于：硬质合金基体的沿竖直方向的台阶的最短高度占据整个尖型金刚石复合片高度的1/3-1/2。

5.根据权利要求1所述的尖型金刚石复合片，其特征在于：金刚石复合层与结合面相对的外表面面积占所在圆柱体面面积的1/3-1/2。

6.根据权利要求1所述的尖型金刚石复合片，其特征在于：两对称切面为两对称斜面与圆柱体侧面相切而成的平面；或两对称切面为两椭球面与圆柱体侧面相切而成的内凹对称弧面。

7.根据权利要求1所述的尖型金刚石复合片，其特征在于：所述的金刚石复合层为聚晶金刚石复合层或热稳定聚晶金刚石复合层。

8.根据权利要求1所述的尖型金刚石复合片，其特征在于：所述的硬质合金基体与金刚石复合层之间的结合面为平面、凹凸面或沟槽面。

9.根据权利要求2所述的尖型金刚石复合片，其特征在于：所述上端尖锐面为平面；或上端尖锐面为以所述对称中心对称的两个斜面，两个斜面结合处为凸脊或凹脊；或上端尖锐面为以对称中心对称的波澜形组合斜面。