專利名稱：具有異形結(jié)構(gòu)特征的聚晶金剛石復(fù)合片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鉆井工程中的鉆井工具，特別是破巖工具用具有異形結(jié)構(gòu)特征的 聚晶金剛石復(fù)合片。
背景技術(shù)：
聚晶金剛石復(fù)合片是鉆井工程中的鉆井工具聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(即PDC鉆 頭)等破巖工具上使用的切削元件和耐磨元件，簡稱為復(fù)合片或切削齒。
聚晶金剛石復(fù)合片由聚晶金剛石層與基體(基體材料通常為硬質(zhì)合金)復(fù)合而成。 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(fù)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(fù)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(fù)合片上最重要的切削工作表面，故稱為復(fù)合片的切削工作面或切削面。復(fù)合片的切 削面與切削齒側(cè)面的交線(在忽略復(fù)合片切削面邊緣倒角時即為金剛石層外端面的輪 廓線)為復(fù)合片的切削刃輪廓線。
復(fù)合片的長度H、寬度W和厚度T是復(fù)合片的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。長度H是復(fù)合片 金剛石層在切削磨損進程中的最大可磨損長度尺寸，因此它是反映復(fù)合片的持續(xù)切削 能力強弱的重要參數(shù)。在工作條件、結(jié)構(gòu)條件以及材質(zhì)相同或相近的條件下，鉆頭上 的復(fù)合片的工作壽命在很大程度上取決于切削齒的長度。復(fù)合片的寬度W代表了復(fù) 合片在鉆頭體上所占據(jù)的布齒空間的大小。復(fù)合片的厚度T則主要與復(fù)合片在鉆頭體 上的附著強度相關(guān)，厚度越大，復(fù)合片側(cè)面的表面積就越大，復(fù)合片與鉆頭體相聯(lián)接 的強度也越大。
復(fù)合片的出露高度H！是重要的鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)。出露高度H,是復(fù)合片的切削刃輪 廓線超出鉆頭體冠部表面4的高度尺寸。
目前，PDC鉆頭上所使用的一般均為圓形復(fù)合片。圓形復(fù)合片由切削刃輪廓線為 圓形的聚晶金剛石層和硬質(zhì)合金基體復(fù)合而成。圓形復(fù)合片的長度和寬度相等，均等 于復(fù)合片的直徑。 一般而言，對于完整的圓形復(fù)合片而言，大直徑復(fù)合片的耐磨壽命 比小直徑復(fù)合片更長，同時占據(jù)的鉆頭布齒空間也比小直徑復(fù)合片更大。
復(fù)合片的切削刃輪廓形狀與其吃入地層的難易程度密切相關(guān)。通常情況下，切削
刃輪廓線的曲率半徑越小，復(fù)合片吃入地層就越容易。對于圓形復(fù)合片而言，切削刃 輪廓線上每一點的曲率半徑是相同的。因此，直徑小的復(fù)合片比直徑大的復(fù)合片更易 于吃入地層。
在實際的鉆頭設(shè)計中，常常希望復(fù)合片既易于吃入地層，又能具有高的耐磨壽命。 然而，這兩個目標對復(fù)合片直徑的要求是相互矛盾的。前者要求減小復(fù)合片的直徑， 而后者要求增加復(fù)合片的直徑。顯然，對于具有圓形切削刃的復(fù)合片而言，要解決這 個矛盾十分困難。
本實用新型提出的異形復(fù)合片技術(shù)，可以達到在滿足復(fù)合片吃入地層難易性要求 的同時，使復(fù)合片的工作長度滿足耐磨壽命要求的目的。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于，提供一種特殊結(jié)構(gòu)的聚晶金剛石復(fù)合片，以達到提高鉆 頭切削齒的耐磨壽命并改善切削齒吃入地層特性的目的。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下
一種具有異形結(jié)構(gòu)特征的聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石層1和基體2，其 特征在于異形聚晶金剛石復(fù)合片的切削刃輪廓線是由不在同一個圓上的曲線構(gòu)成， 復(fù)合片的長度與寬度不相等。 本實用新型的優(yōu)點如下
一、 在寬度W相同的條件下，異形復(fù)合片的長度H可大于圓形復(fù)合片，故異形 復(fù)合片的切削工作壽命可比圓形復(fù)合片更高。
二、 在長度H相同的條件下，異形復(fù)合片的寬度W可小于圓形復(fù)合片，故異形 復(fù)合片可比圓形復(fù)合片節(jié)省布齒空間。
三、 異形復(fù)合片的切削刃與巖石相接觸部分的幾何形狀選擇余地大。因此，通過 調(diào)整或選擇切削刃形狀，在鉆頭設(shè)計時可以更方便地根據(jù)地層的巖石性質(zhì)合理地控制 切削齒吃入地層的難易性。
四、 在埋入鉆頭體的深度相同的條件下，異形復(fù)合片的出露高度H!可大于圓形 復(fù)合片，既有利于改善切削齒的清洗條件，又有利于提高鉆頭的鉆進效率和工作壽命。
五、 在出露高度^相同的條件下，異形復(fù)合片可比圓形復(fù)合片埋入鉆頭體的深 度更大，因而在出露于鉆頭體表面的切削刃嚴重磨損之后，異形復(fù)合片可比圓形復(fù)合 片在相同的條件下鉆進更長的時間，有利于提高鉆頭在高硬度、高研磨性以及高不均 質(zhì)性等難鉆地層的工作性能。
六、在寬度W以及切削齒厚度T相同的條件下，異形復(fù)合片可比圓形復(fù)合片具 備更大的側(cè)面表面積，故有利于增加復(fù)合片與鉆頭體的聯(lián)接強度，減小發(fā)生掉片現(xiàn)象 的可能性。

圖1為鉆頭上的聚晶金剛石復(fù)合片切削巖石工作狀態(tài)示意圖。
圖2為附著常規(guī)圓形聚晶金剛石復(fù)合片的鉆頭的刀翼布齒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為常規(guī)圓形聚晶金剛石復(fù)合片的示意圖。
圖4為異形聚晶金剛石復(fù)合片的示意圖。
圖5為附著異形聚晶金剛石復(fù)合片的鉆頭的刀翼布齒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為具有橢圓切削刃輪廓線的異形聚晶金剛石復(fù)合片示意圖。
圖7為切削刃輪廓線由二段不同心圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片示意圖。
圖8為切削刃輪廓線由一段圓弧和一段橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片示意
圖(圓弧和橢圓弧相切)。
圖9為切削刃輪廓線由一段圓弧和一段橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片示意
圖(圓弧和橢圓弧相交)。
圖10為切削刃輪廓線由一段圓弧和一段橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片示
意圖(圓弧和橢圓弧二者之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線)。
圖11為切削刃輪廓線由一段圓弧和一段橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片示
意圖(圓弧的中心在橢圓弧的一條軸線上)。
圖12為切削刃輪廓線由一段圓弧和一段橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片示
意圖(圓弧的中心偏離橢圓弧的軸線)。
圖13為切削刃輪廓線由二段不同心的橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(二
橢圓弧相切)。
圖14為切削刃輪廓線由二段不同心的橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(二 橢圓弧相交)。
圖15為切削刃輪廓線由二段不同心的橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(二 橢圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線)。
圖16為切削刃輪廓線由二段不同心的橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(二 橢圓弧的一條軸線互相重合)。
圖17為切削刃輪廓線由二段不同心的橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(二
橢圓弧的軸線平行但不重合)。
圖18為切削刃輪廓線由二段不同心的橢圓弧構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(二 橢圓弧的軸線互相不平行)。
圖19為切削刃輪廓線由一段圓弧與二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(復(fù)
合片的縱向長度大于圓弧的直徑)。
圖20為切削刃輪廓線由一段橢圓弧與二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片。
圖21為切削刃輪廓線由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石 復(fù)合片(二直線平行且與二圓弧相切)。
圖22為切削刃輪廓線由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石 復(fù)合片(二直線平行且與二圓弧相交)。
圖23為切削刃輪廓線由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石 復(fù)合片(二直線與二圓弧相切，二圓弧半徑不相等)。
圖24為切削刃輪廓線由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石 復(fù)合片(二直線與二圓弧相交，二圓弧半徑不相等)。
圖25為切削刃輪廓線由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石 復(fù)合片(二圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線)。
圖26為切削刃輪廓線由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石 復(fù)合片(二圓弧均為內(nèi)凹曲線)。
圖27為切削刃輪廓線由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石 復(fù)合片(二圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線；切削刃輪廓線在二圓弧中心點連 線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線不平行，且外凸圓弧的寬度大于內(nèi) 凹圓弧的寬度)。
圖28為切削刃輪廓線由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石 復(fù)合片(二圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線；切削刃輪廓線在二圓弧中心點連 線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線平行)。
圖29為切削刃輪廓線由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石 復(fù)合片(二圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線；切削刃輪廓線在二圓弧中心點連 線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線不平行，且外凸圓弧的寬度小于內(nèi) 凹圓弧的寬度)。
圖30為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異
形聚晶金剛石復(fù)合片(二直線平行且與圓弧、橢圓弧相切)。
圖31為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異 形聚晶金剛石復(fù)合片(二直線平行且與圓弧、橢圓弧相交)。
圖32為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、'一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異 形聚晶金剛石復(fù)合片(二直線不平行且與圓弧、橢圓弧相切)。
圖33為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異
形聚晶金剛石復(fù)合片(二直線不平行且與圓弧、橢圓弧相交)。
圖34為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異 形聚晶金剛石復(fù)合片(圓弧、橢圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線)。
圖35為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異 形聚晶金剛石復(fù)合片(圓弧、橢圓弧均為內(nèi)凹曲線)。
圖36為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異 形聚晶金剛石復(fù)合片(圓弧為內(nèi)凹曲線，橢圓弧為外凸曲線；切削刃輪廓線在圓弧與 橢圓弧中心點連線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線不平行，且外凸橢
圓弧的寬度大于內(nèi)凹圓弧的寬度)。
圖37為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異
形聚晶金剛石復(fù)合片(圓弧為外凸曲線，橢圓弧為內(nèi)凹曲線；切削刃輪廓線在圓弧與 橢圓弧中心點連線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線不平行，且外凸圓 弧的寬度大于內(nèi)凹橢圓弧的寬度)。
圖38為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異 形聚晶金剛石復(fù)合片(橢圓弧為外凸曲線，圓弧為內(nèi)凹曲線；切削刃輪廓線在圓弧與 橢圓弧中心點連線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線不平行，且外凸橢 圓弧的寬度小于內(nèi)凹圓弧的寬度)。
圖39為切削刃輪廓線由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異 形聚晶金剛石復(fù)合片(橢圓弧為外凸曲線，圓弧為內(nèi)凹曲線；切削刃輪廓線在圓弧與 橢圓弧中心點連線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線平行)。
圖40為切削刃輪廓線由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛 石復(fù)合片(二直線平行且與二橢圓弧相切)。
圖41為切削刃輪廓線由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛 石復(fù)合片(二直線平行且與二橢圓弧相交)。
圖42為切削刃輪廓線由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛 石復(fù)合片(二直線不平行且與二橢圓弧相切)。
圖43為切削刃輪廓線由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛 石復(fù)合片(二直線不平行且與二橢圓弧相交)。
圖44為切削刃輪廓線由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛 石復(fù)合片(二橢圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線)。
圖45為切削刃輪廓線由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛 石復(fù)合片(二橢圓弧均為內(nèi)凹曲線)。
圖46為切削刃輪廓線由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛
石復(fù)合片(二橢圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線；切削刃輪廓線在二橢圓弧中
心點連線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線不平行，且外凸橢圓弧的寬 度大于內(nèi)凹橢圓弧的寬度)。
圖47為切削刃輪廓線由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛
石復(fù)合片(二橢圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線；切削刃輪廓線在二橢圓弧中
心點連線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線不平行，且外凸橢圓弧的寬 度小于內(nèi)凹橢圓弧的寬度)。
圖48為切削刃輪廓線由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛
石復(fù)合片(二橢圓弧之一為內(nèi)凹曲線，另一為外凸曲線；切削刃輪廓線在二橢圓弧中
心點連線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；二直線相互平行)。
圖49為切削刃輪廓線由一段圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(圓 弧與相互不平行的二直線相切；切削刃輪廓線為軸對稱曲線；與圓弧相對的直線的長 度小于圓弧直徑)。
圖50為切削刃輪廓線由一段圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(圓 弧與相互平行的二直線相切；切削刃輪廓線為軸對稱曲線)。
圖51為切削刃輪廓線由一段圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(圓 弧與相互不平行的二直線相切；切削刃輪廓線為軸對稱曲線；與圓弧相對的直線的長 度大于圓弧直徑)。
圖52為切削刃輪廓線由一段圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(圓 弧與相互不平行的二直線相切；切削刃輪廓線為非軸對稱曲線)。
圖53為切削刃輪廓線由一段圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(圓
弧為內(nèi)凹曲線)。
圖54為切削刃輪廓線由一段圓弧和四段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片。
圖55為切削刃輪廓線由一段圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(切 削刃輪廓線在與圓弧相對的直線段的垂線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；圓 弧兩端的二直線不平行，且圓弧的寬度大于其相對的直線段的寬度)。
圖56為切削刃輪廓線由一段圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(切 削刃輪廓線在與圓弧相對的直線段的垂線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；圓 弧兩端的二直線不平行，且圓弧的寬度小于其相對的直線段的寬度)。
圖57為切削刃輪廓線由一段圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(切
削刃輪廓線在與圓弧相對的直線段的垂線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；圓 弧兩端的二直線相互平行)。
圖58為切削刃輪廓線由一段橢圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(橢 圓弧與相互平行的二直線相切；切削刃輪廓線為軸對稱曲線)。
圖59為切削刃輪廓線由一段橢圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(橢 圓弧與相互不平行的二直線相切；切削刃輪廓線為軸對稱曲線；橢圓弧段的寬度大于 與橢圓弧相對的直線段寬度)。
圖60為切削刃輪廓線由一段橢圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(橢 圓弧與相互不平行的二直線相切；切削刃輪廓線為軸對稱曲線；橢圓弧段的寬度小于 與橢圓弧相對的直線段寬度)。
圖61為切削刃輪廓線由一段橢圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(橢 圓弧與相互不平行的二直線相切；切削刃輪廓線為非軸對稱曲線)。
圖62為切削刃輪廓線由一段橢圓弧和四段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片。
圖63為切削刃輪廓線由一段橢圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(橢 圓弧為內(nèi)凹曲線)。
圖64為切削刃輪廓線由一段橢圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(切 削刃輪廓線在與橢圓弧相對的直線段的垂線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度； 橢圓弧兩端的二直線不平行，且橢圓弧的寬度大于其相對的直線段的寬度)。
圖65為切削刃輪廓線由一段橢圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(切 削刃輪廓線在與橢圓弧相對的直線段的垂線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度； 橢圓弧兩端的二直線不平行，且橢圓弧的寬度小于其相對的直線段的寬度)。
圖66為切削刃輪廓線由一段橢圓弧和三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(切 削刃輪廓線在與橢圓弧相對的直線段的垂線方向的長度明顯小于其垂直方向的寬度；
橢圓弧兩端的二直線相互平行)。
圖67為切削刃輪廓線由四段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(四段直線為兩
組相互正交的平行線)。
圖68為切削刃輪廓線由三段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片。
圖69為切削刃輪廓線由四段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(四段直線構(gòu)成
等腰梯形)。
圖70為切削刃輪廓線由四段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(四段直線構(gòu)成 不等腰梯形)。
圖71為切削刃輪廓線由四段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片(四段直線構(gòu)成 普通四邊形)。
圖72為切削刃輪廓線由六段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片。
圖73為切削刃輪廓線由十二段直線構(gòu)成的異形聚晶金剛石復(fù)合片。
圖74為切削刃輪廓線包含二個由二條直線段構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛
石復(fù)合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括二段直線和一段圓弧)。 圖75為切削刃輪廓線包含二個由二條直線段構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛
石復(fù)合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括一段圓弧)。
圖76為切削刃輪廓線包含二個由二條直線段構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛
石復(fù)合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括一段橢圓弧)。
圖77為切削刃輪廓線包含二個由二條直線段構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛
石復(fù)合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括二段直線和一段橢圓弧)。
圖78為切削刃輪廓線包含三個由二條直線段構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛 石復(fù)合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括二段直線和一段內(nèi)凹的 圓弧)。
圖79為切削刃輪廓線包含三個由二條直線段構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛 石復(fù)合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括三段直線)。
圖80為切削刃輪廓線包含三個由二條直線段構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛 石復(fù)合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括三段直線，三段直線相
互平行或垂直)。
圖81為切削刃輪廓線包含二個由圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù)合 片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括一段橢圓弧)。
圖82為切削刃輪廓線包含二個由圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù)合 片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括一段圓弧)。
圖83為切削刃輪廓線包含二個由圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù)合
片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括二段直線和一段圓弧)。
圖84為切削刃輪廓線包含二個由圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù)合 片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括二段直線和一段橢圓弧)。
圖85為切削刃輪廓線包含三個由圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù)合 片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括二段直線和一段內(nèi)凹的圓弧)。
圖86為切削刃輪廓線包含三個由圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù)合 片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括三段直線)。
圖87為切削刃輪廓線包含三個由圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù)合 片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括三段直線，三段直線相互平行 或垂直)。
圖88為切削刃輪廓線包含二個由橢圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù) 合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括一段圓弧)。
圖89為切削刃輪廓線包含二個由橢圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù) 合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括一段橢圓弧)。
圖90為切削刃輪廓線包含二個由橢圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù) 合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括二段直線和一段圓弧)。
圖91為切削刃輪廓線包含二個由橢圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù) 合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括二段直線和一段橢圓弧)。
圖92為切削刃輪廓線包含三個由橢圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù) 合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括二段直線和一段內(nèi)凹的圓 弧)。
圖93為切削刃輪廓線包含三個由橢圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù) 合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括三段直線)。
圖94為切削刃輪廓線包含三個由橢圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起的異形聚晶金剛石復(fù)
合片示意圖(除鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)外，切削刃輪廓線還包括三段直線，三段直線相互平
行或垂直)。
具體實施方法
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的具體實施方法。
本實用新型具有異形結(jié)構(gòu)特征的聚晶金剛石復(fù)合片提供的是一種具有異形結(jié)構(gòu) 特征的聚晶金剛石復(fù)合片，
如圖l、 2、 3、 4、 5所示，這種異形復(fù)合片與圓形復(fù)合片一樣包括聚晶金剛石層 l和基體2，所不同的是圓形復(fù)合片的切削刃輪廓線5是單一曲率的圓，而異形復(fù) 合片的切削刃輪廓線5是由不在同一個圓上的曲線構(gòu)成；圓形復(fù)合片的長度和寬度相 等，均等于復(fù)合片的直徑，而異形復(fù)合片的長度和寬度不相等。
這種異形復(fù)合片可以與常規(guī)的圓形復(fù)合片一樣鑲焊在鉆頭體3上，其切削刃輪廓 線超出鉆頭體冠部表面4以維持一定的出露高度H""
圖6是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪廓線5為橢圓。橢圓的長軸和 短軸是相互獨立的。該復(fù)合片在長軸方向的長度大于短軸方向的寬度，且長軸端的曲 率高于短軸端的曲率，所以，如果采用長軸方向與布齒面法向重合的方式鑲焊復(fù)合片， 該復(fù)合片的長度可大于同等寬度的圓形復(fù)合片，且復(fù)合片與巖石接觸端的曲率半徑可 小于同等寬度的圓形復(fù)合片。
圖7是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪廓線5由二段不同心圓弧構(gòu)成。 二圓弧的半徑可以相同，也可以不同。該復(fù)合片的最大寬度為二圓弧半徑中的大者， 可以通過調(diào)整二圓弧中心距的方式獲得需要的復(fù)合片長度。適當調(diào)整二圓弧的半徑， 可以改善復(fù)合片的吃入特性。如果采用二圓弧中心連線的方向與布齒面法向重合的方 式鑲焊復(fù)合片，該復(fù)合片的長度可大于同等寬度的圓形復(fù)合片，且復(fù)合片與巖石接觸 端的曲率半徑可小于同等寬度的圓形復(fù)合片。
圖8， 9， m， 11及12是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪廓線5由一 段圓弧和一段橢圓弧構(gòu)成。圓弧和橢圓弧可以一凸一凹，也可以均為外凸；圓弧與橢 圓弧可以相切，也可以相交。圓弧的中心可以在橢圓弧的軸心線上，也可以有偏離。 可以通過調(diào)整圓弧和橢圓弧中心距的方式獲得需要的復(fù)合片長度。適當調(diào)整圓弧的半 徑或橢圓弧的長短軸半徑，可以改善復(fù)合片的吃入特性。如果采用圓弧和橢圓弧中心 連線的方向與布齒面法向重合的方式鑲焊復(fù)合片，該復(fù)合片的長度可大于同等寬度的 圓形復(fù)合片，且復(fù)合片與巖石接觸端的曲率半徑可小于同等寬度的圓形復(fù)合片。
圖13， 14， 15， 16， 17及18是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪廓線 5由二段不同心的橢圓弧構(gòu)成。二橢圓弧可以一凸一凹，也可以均為外凸；二橢圓弧 之間可以相切，也可以相交；其長短軸的軸心線可以有一條重合，也可以均不重合； 軸心線可以相互平行，也可以彼此不平行?？梢酝ㄟ^調(diào)整二橢圓弧中心距的方式獲得 所需要的復(fù)合片長度。適當調(diào)整橢圓弧的長短軸半徑，可以改善復(fù)合片的吃入特性。 如果采用二橢圓弧中心連線的方向與布齒面法向重合的方式鑲焊復(fù)合片，該復(fù)合片的 長度可大于同等寬度的圓形復(fù)合片，且復(fù)合片與巖石接觸端的曲率半徑可小于同等寬 度的圓形復(fù)合片。
圖19是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪廓線5由一段圓弧和二段直 線構(gòu)成，且復(fù)合片的長度大于圓弧的直徑。二直線可以與圓弧相切，也可以相交。可 以通過調(diào)整直線段長度的方式獲得所需要的復(fù)合片長度，通過改變圓弧段的半徑來獲 得所需要的復(fù)合片寬度。二直線的交點部位是切削刃上的一個尖點，該點與巖石接觸 時可以在巖石的接觸點區(qū)域形成很高的接觸應(yīng)力，極易吃入巖層。
圖20是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪廓線5由一段橢圓弧和二段 直線構(gòu)成。二直線可以與橢圓弧相切，也可以相交?？梢酝ㄟ^調(diào)整直線段長度的方式 獲得所需要的復(fù)合片長度，通過改變橢圓弧段的長軸或短軸半徑來獲得所需要的復(fù)合 片寬度。二直線的交點部位是切削刃上的一個尖點，該點與巖石接觸時可以在巖石的 接觸點區(qū)域形成很高的接觸應(yīng)力，極易吃入巖層。
圖21， 22， 23， 24, 25， 26， 27， 28及29是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其 切削刃輪廓線5由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成(二圓弧的兩端分別與二直線 段的兩端相連)。二圓弧可以一凸一凹，也可以均為外凸或均為內(nèi)凹；二直線與二圓 弧之間可以相切，也可以相交；二直線可以平行，也可以不平行?？梢酝ㄟ^調(diào)整圓弧 中心距的方式獲得所需要的復(fù)合片長度。適當調(diào)整二圓弧的半徑，可以改善復(fù)合片的 吃入特性。如果采用二圓弧中心連線的方向與布齒面法向重合的方式鑲焊復(fù)合片，該 復(fù)合片的長度可大于同等寬度的圓形復(fù)合片，且復(fù)合片與巖石接觸端的曲率半徑可小 于同等寬度的圓形復(fù)合片。圖27， 28及29是復(fù)合片的寬度明顯大于其長度的幾種結(jié) 構(gòu)型式。
圖30， 31， 32， 33， 34， 35， 36， 37， 38及39是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種， 其切削刃輪廓線5由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成(圓弧和橢圓 弧的兩端分別與二直線段的兩端相連)。圓弧和橢圓弧可以一凸一凹，也可以均為外
凸或均為內(nèi)凹；二直線與圓弧、橢圓弧之間可以相切，也可以相交；圓弧的中心可以 在橢圓弧的軸心線上，也可以有偏離?？梢酝ㄟ^調(diào)整圓弧和橢圓弧中心距的方式獲得 所需要的復(fù)合片長度。適當調(diào)整圓弧半徑或橢圓弧的長短軸半徑，可以改善復(fù)合片的 吃入特性。如果采用圓弧與橢圓弧中心連線的方向與布齒面法向重合的方式鑲焊復(fù)合 片，該復(fù)合片的長度可大于同等寬度的圓形復(fù)合片，且復(fù)合片與巖石接觸端的曲率半 徑可小于同等寬度的圓形復(fù)合片。圖36, 37， 38及39是復(fù)合片的寬度明顯大于其長
度的幾種結(jié)構(gòu)型式。
圖40， 41， 42， 43， 44， 45, 46， 47及48是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其 切削刃輪廓線5由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成。二橢圓弧可以一凸一凹， 也可以均為外凸或均為內(nèi)凹；橢圓弧與直線段之間可以相切，也可以相交；其長短軸 的軸心線可以有一條重合，也可以均不重合；軸心線可以相互平行，也可以彼此不平 行?？梢酝ㄟ^調(diào)整二橢圓弧中心距的方式獲得所需要的復(fù)合片長度。適當調(diào)整橢圓弧 的長短軸半徑，可以改善復(fù)合片的吃入特性。如果采用二橢圓弧中心連線的方向與布 齒面法向重合的方式鑲焊復(fù)合片，該復(fù)合片的長度可大于同等寬度的圓形復(fù)合片，且 復(fù)合片與巖石接觸端的曲率半徑可小于同等寬度的圓形復(fù)合片。圖46， 47及48是復(fù) 合片的寬度明顯大于其長度的幾種結(jié)構(gòu)型式。
圖49， 50， 51， 52， 53， 54， 55， 56及57是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其 切削刃輪廓線5由一段圓弧和三段或三段以上直線構(gòu)成。圓弧可以內(nèi)凹，也可以外凸。 圖55， 56及57是復(fù)合片的寬度明顯大于其長度的幾種結(jié)構(gòu)型式。
圖58， 59， 60， 61， 62， 63， 64， 65及66是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其 切削刃輪廓線5由一段橢圓弧和三段或三段以上直線構(gòu)成。橢圓弧可以內(nèi)凹，也可以 外凸。圖64， 65及66是復(fù)合片的寬度明顯大于其長度的幾種結(jié)構(gòu)型式。
圖67， 68， 69， 70， 71， 72及73是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪 廓線5由三段或三段以上直線構(gòu)成，可為正多邊形，也可為普通多邊形。彼此相交的 直線段在切削刃上形成若干尖點，這些點與巖石接觸時可以在巖石的接觸點區(qū)域形成 較高的接觸應(yīng)力，有利于吃入巖層。
圖74， 75， 76， 77， 78， 79及80是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪 廓線5包含二個或二個以上由若干直線段構(gòu)成的鋸齒狀凸起。圖78， 79及80是復(fù)合 片的寬度明顯大于其長度的幾種結(jié)構(gòu)型式。
圖81， 82， 83， 84， 85， 86及87是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪
廓線5包含二個或二個以上連續(xù)排列的由圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起。圖85， 86及87是 復(fù)合片的寬度明顯大于其長度的幾種結(jié)構(gòu)型式。
圖88， 89，卯，91， 92， 93及94是異形聚晶金剛石復(fù)合片的一種，其切削刃輪 廓線5包含二個或二個以上連續(xù)排列的由橢圓弧構(gòu)成的鋸齒狀凸起。圖92， 93及94 是復(fù)合片的寬度明顯大于其長度的幾種結(jié)構(gòu)型式。
圖74至94所示的異形聚晶金剛石復(fù)合片，實際上是不同形狀的鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu) 與前述的各種異形復(fù)合片切削刃結(jié)構(gòu)相復(fù)合(即用鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu)取代前述各種異形 復(fù)合片切削刃輪廓線5的部分區(qū)域)而形成的新的異形復(fù)合片。具有鋸齒狀凸起結(jié)構(gòu) 的切削刃的特點是其凸起部位可以在巖石的接觸點區(qū)域形成較高的接觸應(yīng)力，有利于 吃入、切割巖層。
基于局部強度和局部耐磨性的考慮，在上述的各種異形聚晶金剛石復(fù)合片中，復(fù) 合片切削刃輪廓線5上的不同曲線(包括直線)段之間的交點，除了相切點以外，均 可以用圓角或倒角過渡。采用圓角或倒角過渡后的切削刃輪廓線應(yīng)視為與原輪廓線具 有相同的結(jié)構(gòu)特征。
權(quán)利要求1. 一種異形聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石層(1)和基體(2)，其特征在于異形復(fù)合片的切削刃輪廓線(5)是由不在同一個圓上的曲線構(gòu)成，復(fù)合片的長度與寬度不相等。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切 削刃輪廓線(5)為橢圓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切 削刃輪廓線(5)為由二段不同心圓弧構(gòu)成的閉合曲線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切 削刃輪廓線(5)為由一段圓弧和一段橢圓弧構(gòu)成的閉合曲線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切 削刃輪廓線(5)為由二段不同心橢圓弧構(gòu)成的閉合曲線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切削刃輪廓線(5)為由一段圓弧和二段直線構(gòu)成的閉合曲線，且復(fù)合片的長度大于圓弧的直徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切削刃輪廓線(5)為由一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的閉合曲線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切削刃輪廓線(5)為由相間布置的二段圓弧和二段直線構(gòu)成的閉合曲線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切削刃輪廓線(5)為由相間布置的一段圓弧、 一段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的閉合曲線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切 削刃輪廓線(5)為由相間布置的二段橢圓弧和二段直線構(gòu)成的閉合曲線。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切 削刃輪廓線(5)為由一段圓弧和三段或三段以上直線構(gòu)成的閉合曲線。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切 削刃輪廓線(5)為由一段橢圓弧和三段或三段以上直線構(gòu)成的閉合曲線。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切 削刃輪廓線(5)為由三段或三段以上直線構(gòu)成的閉合曲線。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于: 切削刃輪廓線(5)包含二個或二個以上的由直線、圓弧、橢圓弧等曲線 構(gòu)成的鋸齒狀凸起。
15. 根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、所述的異形聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于切削刃輪廓線(5)上的不同曲線(包括直線)段之間的交點，除了相切點以外，可以用圓角或倒角 過渡。
專利摘要本實用新型提供的是一種具有異形結(jié)構(gòu)特征的聚晶金剛石復(fù)合片，屬于鉆井工程中的鉆井工具特別是破巖工具技術(shù)領(lǐng)域。異形聚晶金剛石復(fù)合片的特點是異形復(fù)合片的切削刃輪廓線是由不在同一個圓上的曲線構(gòu)成，復(fù)合片的長度與寬度不相等。異形復(fù)合片之切削巖石部位以及與鉆頭體相附著部位的形狀和尺寸可以根據(jù)需要分別設(shè)計，所以，異形復(fù)合片在耐磨壽命、吃入地層難易性的控制、與鉆頭體之間的聯(lián)接強度以及節(jié)省布齒空間等方面，優(yōu)于普通的圓形復(fù)合片，有利于提高鉆頭的工作壽命和破巖效率。
文檔編號E21B10/46GK201202407SQ200720082068
公開日2009年3月4日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者伍開松, 況雨春, 張彩瑩, 斌 李, 楊迎新, 敏 林, 煉 陳 申請人:西南石油大學(xué)