一種聚晶金剛石復(fù)合片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油天然氣、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)】
[0002]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(SPPDC鉆頭)等破巖工具上使用的切削元件，簡稱為復(fù)合片或roc齒或切削齒。
[0003]聚晶金剛石復(fù)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(zhì)合金)復(fù)合而成?；w的外表面包括一個(gè)側(cè)面和底面，側(cè)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(shí)，由于聚晶金剛石層的硬度遠(yuǎn)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)合片的工作面與側(cè)面的交線為復(fù)合片的切削刃輪廓線(在忽略復(fù)合片工作面邊緣倒角時(shí)即為金剛石層外端面的輪廓線)。
[0004]在實(shí)際鉆進(jìn)過程中，PDC鉆頭除了旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)運(yùn)動(dòng)外，通常還存在各種復(fù)雜的振動(dòng)，而井底巖石的形貌又是十分復(fù)雜的。因此，不僅鉆頭上各復(fù)合片的金剛石工作平面會(huì)與巖石發(fā)生接觸，而且復(fù)合片的側(cè)面也可能與巖石相接觸。通常，PDC齒的側(cè)面與巖石之間的接觸是應(yīng)當(dāng)盡量避免的。因?yàn)閞oc齒側(cè)面與巖石的接觸會(huì)降低作用在roc齒工作平面上的有效工作鉆壓，從而減弱roc齒對(duì)巖石的吃入能力。
[0005]另一方面，隨著鉆頭鉆進(jìn)過程的不斷延續(xù)，PDC齒不斷發(fā)生磨損。最典型的磨損方式是在roc齒與巖石相接觸部位磨出一個(gè)平面或接近于平面的區(qū)域，一般稱該區(qū)域?yàn)閞oc齒的磨損平面或磨損面。隨著PDC齒磨損面的形成和不斷擴(kuò)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(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是:為了減小復(fù)合片側(cè)面與巖石的接觸，并減小復(fù)合片磨損面的面積，達(dá)到增強(qiáng)復(fù)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(fù)合片。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]—種聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石層和與之相復(fù)合的基體，所述復(fù)合片基體的側(cè)面開有曲面凹槽，其特征在于:在垂直于復(fù)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(nèi)。
[0009]本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0010](I)復(fù)合片基體的側(cè)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(nèi)，減少了復(fù)合片側(cè)面與巖石相接觸的機(jī)會(huì)，有利于增強(qiáng)切削齒對(duì)井底巖石的吃入，提高鉆頭的鉆速。
[0011](2)曲面凹槽的橫截輪廓線在基體的圓柱輪廓以內(nèi)，當(dāng)復(fù)合片在切削巖石過程中發(fā)生磨損時(shí)，能減小復(fù)合片磨損面的承壓面積，增加與復(fù)合片磨損面相作用的巖石上的比壓。
[0012]所述曲面凹槽的表面為雙曲拋物面。
[0013]所述曲面凹槽的表面為單葉雙曲面。
【附圖說明】
[0014]本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。圖中:1、聚晶金剛石，2、基體，3、曲面凹槽；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的側(cè)向不意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的橫斷視圖。圖中:4、曲面凹槽的橫截輪廓線，5、復(fù)合片基體的圓柱輪廓；
[0018]圖4為本實(shí)用新型的曲面凹槽的表面為雙曲拋物面時(shí)的凹槽曲面示意圖；
[0019]圖5為普通復(fù)合片有磨損時(shí)磨損面的示意圖。圖中:6、磨損面；
[0020]圖6為本實(shí)用新型有磨損時(shí)磨損面的示意圖；
[0021]圖7為本實(shí)用新型刮切巖石時(shí)的示意圖；圖中:7、巖石。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明。
[0023]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0024]如圖1、2、3所示:一種聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石層I和與之相復(fù)合的基體2，所述復(fù)合片基體2的側(cè)面開有曲面凹槽3，其特征在于:垂直于復(fù)合片軸線的平面橫截復(fù)合片時(shí)，曲面凹槽3的橫截輪廓線4在基體的圓柱輪廓5以內(nèi)。
[0025 ]如圖4所示，所述曲面凹槽3的表面為雙曲拋物面。
[0026]所述曲面凹槽3的表面為單葉雙曲面。
[0027]圖5、圖6分別是普通復(fù)合片和本實(shí)用新型磨損后的磨損狀態(tài)。對(duì)比兩圖，在相同的磨損高度下，本實(shí)用新型磨損后的磨損面6的面積小于普通復(fù)合片磨損后的磨損面積。這樣，在外力不變的情況下，本實(shí)用新型能減小復(fù)合片磨損面的承壓面積，增加與復(fù)合片磨損面相作用的巖石上的比壓，有利于增強(qiáng)切削齒對(duì)井底巖石的吃入，提高鉆頭的鉆速。
[0028]圖7為本實(shí)用新型刮切破巖時(shí)的工作情況。復(fù)合片基體的側(cè)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(nèi)，減少了復(fù)合片側(cè)面與巖石相接觸的機(jī)會(huì)。
[0029]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石層(I)和與之相復(fù)合的基體(2)，所述復(fù)合片基體(2)的側(cè)面開有曲面凹槽(3)，其特征在于:在垂直于復(fù)合片軸線的橫截面內(nèi)，曲面凹槽(3)的橫截輪廓線(4)在基體的圓柱輪廓(5)以內(nèi)。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:所述曲面凹槽(3)的表面為雙曲拋物面。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:所述曲面凹槽(3)的表面為單葉雙曲面。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石層(1)和與之相復(fù)合的基體(2)，所述復(fù)合片基體(2)的側(cè)面開有曲面凹槽(3)，垂直于復(fù)合片軸線的平面橫截復(fù)合片時(shí)，曲面凹槽(3)的橫截輪廓線(4)在基體的圓柱輪廓以內(nèi)(5)。曲面凹槽(3)減少了復(fù)合片側(cè)面與巖石相接觸的機(jī)會(huì)；當(dāng)復(fù)合片發(fā)生磨損時(shí)，能減小復(fù)合片磨損面的承壓面積，增加與復(fù)合片磨損面相作用的巖石上的比壓；曲面凹槽(3)能增強(qiáng)復(fù)合片吃入地層的能力，提高鉆頭的破巖效率。
【IPC分類】E21B10/46
【公開號(hào)】CN205172444
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520888917
【發(fā)明人】楊迎新, 何勇, 林敏 , 董麗娟, 周子人
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日