專利名稱：一種聚晶金剛石復(fù)合片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油天然氣、礦山工程、建筑基礎(chǔ)工程施工、地質(zhì)、水文等鉆探設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體的講涉及一種聚晶金剛石復(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特別是聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(即 PDC鉆頭)等破巖工具上使用的切削元件，簡(jiǎn)稱為復(fù)合片或PDC齒或切削齒。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。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工作面。復(fù)合片的切削面與切削齒側(cè)面的交線為復(fù)合片的切削刃輪廓線(在忽略復(fù)合片切削面邊緣倒角時(shí)即為金剛石層外端面的輪廓線)。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)。一般情況下，切削刃輪廓線與巖石相接觸的區(qū)域越窄，復(fù)合片吃入地層就越容易。目前的聚晶金剛石復(fù)合片由基體與整塊的聚晶金剛石結(jié)合構(gòu)成。鉆井實(shí)踐中，通常，剛?cè)刖男裸@頭的切削齒吃入地層的能力強(qiáng)，鉆頭機(jī)械鉆速度高，但當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)一段時(shí)間切削齒有磨損后，鉆頭的機(jī)械鉆速會(huì)明顯下降。這是因?yàn)?，新鉆頭切削齒的切削刃輪廓線為弧線，與巖石接觸的齒尖輪廓曲率半徑小，切削齒容易吃入地層；當(dāng)切削齒有磨損后，切削齒變鈍，切削齒與巖石接觸的輪廓線曲率半徑變大或變?yōu)橹本€，接觸范圍變大，切削齒難以有效地吃入地層，破巖效率降低，從而降低機(jī)械鉆速。同時(shí)，傳統(tǒng)復(fù)合片的聚晶金剛石層通常為連續(xù)的整體，即復(fù)合片的切削工作面為連續(xù)面。當(dāng)復(fù)合片在井底工作時(shí)，易因受振動(dòng)、沖擊等而發(fā)生聚晶金剛石層的成塊或整體脆崩脫落。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種具有強(qiáng)鈍化補(bǔ)償能力和強(qiáng)吃入地層巖石能力的聚晶金剛石復(fù)合片。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石、基體，所述聚晶金剛石的工作面的至少兩個(gè)塊狀或條狀區(qū)域被所述基體貫穿。1、由于聚晶金剛石層的磨損速度低于基體的磨損速度，本實(shí)用新型的聚晶金剛石工作面的多個(gè)塊狀或條狀區(qū)域被基體貫穿，聚晶金剛石與基體之間相互間隔。復(fù)合片刮切破巖時(shí)，聚晶金剛石之間的基體先被磨低，使復(fù)合片的切削刃輪廓形成參差不齊的多齒狀刃口，切削齒在巖石上易于形成應(yīng)力集中，有利于有效地吃入地層，提高破巖效率。即使在復(fù)合片有磨損時(shí)，聚晶金剛石與基體相互間隔的結(jié)構(gòu)形式，也能使切削刃輪廓保持參差不齊的多齒刃口，補(bǔ)償復(fù)合片的磨損鈍化，保持復(fù)合片吃入地層的能力，從而提高復(fù)合片的破巖效率。[0010]2、復(fù)合片在工作過(guò)程中，傳統(tǒng)的復(fù)合片容易成塊或整體脆崩脫落，本實(shí)用新型的聚晶金剛石與基體之間相互間隔，各聚晶金剛石單元之間互不接觸，即使某塊聚晶金剛石單元發(fā)生脆崩脫落，也不易波及影響到其它單元。因此，本實(shí)用新型能有效減少和避免聚晶金剛石層的大面積或整體脆崩脫落失效，從而提高復(fù)合片的使用壽命。3、本實(shí)用新型的聚晶金剛石與基體之間相互間隔，即聚晶金剛石與基體之間相互嵌入，可降低聚晶金剛石與基體之間的殘余應(yīng)力，能使聚晶金剛石與基體之間固結(jié)得更牢靠，有利于提高復(fù)合片的使用壽命。所述聚晶金剛石的工作面上被所述基體貫穿的條狀區(qū)域?yàn)橹本€輪廓的直條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列。所述聚晶金剛石的工作面上被所述基體貫穿的條狀區(qū)域?yàn)榍€輪廓的條狀區(qū)域， 各區(qū)域平行排列。所述聚晶金剛石的工作面上被所述基體貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列。所述聚晶金剛石的工作面外圈為連續(xù)的環(huán)形區(qū)域。所述基體的表面低于所述聚晶金剛石的工作面。有益效果本實(shí)用新型通過(guò)將聚晶金剛石與基體相互間隔布置的方式，能增強(qiáng)聚晶金剛石復(fù)合片的鈍化補(bǔ)償能力和吃入地層巖石的能力，提高鉆頭的破巖效率。

本實(shí)用新型將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中圖1為本實(shí)用新型中聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的條狀區(qū)域?yàn)橹本€輪廓的直條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1.聚晶金剛石，2.基體。圖2為圖1的剖視圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)用狀態(tài)中磨損后形成參差不齊的多齒狀刃口時(shí)的示意圖；圖4為本實(shí)用新型中聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的條狀區(qū)域?yàn)榍€輪廓的條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為聚晶金剛石的工作面上外圈為連續(xù)的環(huán)形區(qū)域的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為聚晶金剛石的工作面一部分被基體貫穿、一部分為整體未被貫穿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列且聚晶金剛石塊錯(cuò)位布置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列且聚晶金剛石塊平行布置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10基體的表面低于所述聚晶金剛石的工作面的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3、4、5、6、7、8、9所示一種聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石1、基體 2，所述聚晶金剛石1的工作面的至少兩個(gè)塊狀或條狀區(qū)域被所述基體2貫穿。本方案的“貫穿”如圖1等視圖所示，聚晶金剛石被基體2貫穿形成了基體2將相鄰聚晶金剛石1完全隔斷的狀態(tài)，及相鄰聚晶金剛石1是相互獨(dú)立的，這種貫穿的方式達(dá)到磨損過(guò)程中復(fù)合片的切削刃輪廓形成參差不齊的多齒狀刃口。如圖5 所述聚晶金剛石1的工作面外圈為連續(xù)的環(huán)形區(qū)域la。如圖1、4、7、8、9 所述聚晶金剛石1的工作面上被所述基體2貫穿的條狀區(qū)域?yàn)橹本€輪廓的直條狀區(qū)域、曲線輪廓的條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列，或貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列。如圖10 所述聚晶金剛石1的工作面上被所述基體2貫穿的區(qū)域，所述基體2的表面低于所述聚晶金剛石1的工作面。
權(quán)利要求1.一種聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石(1)、基體(2)，其特征在于所述聚晶金剛石(1)的工作面的至少兩個(gè)塊狀或條狀區(qū)域被所述基體(2)貫穿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于所述聚晶金剛石(1)的工作面上被所述基體(2)貫穿的條狀區(qū)域?yàn)橹本€輪廓的直條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于所述聚晶金剛石(1)的工作面上被所述基體(2)貫穿的條狀區(qū)域?yàn)榍€輪廓的條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于所述聚晶金剛石(1)的工作面上被所述基體(2)貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于所述聚晶金剛石(1)的工作面外圈為連續(xù)的環(huán)形區(qū)域(la)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于所述基體(2)的表面低于所述聚晶金剛石(1)的工作面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于所述基體(2) 的表面低于所述聚晶金剛石(1)的工作面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石(1)、基體(2)，所述聚晶金剛石(1)的工作面的至少兩個(gè)塊狀或條狀區(qū)域被所述基體(2)貫穿。本實(shí)用新型通過(guò)將聚晶金剛石與基體相互間隔布置的方式，能增強(qiáng)聚晶金剛石復(fù)合片的鈍化補(bǔ)償能力和吃入地層巖石的能力，提高鉆頭的破巖效率。
文檔編號(hào)E21B10/56GK201982021SQ20102068997
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者楊迎新, 林敏 , 陳煉 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)