[实用新型]一种聚晶金刚石复合片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于钻井工程中的钻井工具特别是聚晶金刚石复合片钻头的聚晶金刚石复合片，属于破岩工具上使用的切削元件。

背景技术

聚晶金刚石复合片是钻井工程中的钻井工具特别是聚晶金刚石复合片钻头(即PDC钻头)等破岩工具上使用的切削元件，简称为复合片或PDC齿或切削齿。

聚晶金刚石复合片由聚晶金刚石层与基体(基体材料通常为硬质合金)复合而成。聚晶金刚石层极高的硬度使其具有很好的耐磨损能力。同时，由于聚晶金刚石层的硬度远高于基体材料的硬度，在复合片切削岩石的过程中，聚晶金刚石层的磨损速度低于基体的磨损速度，所以复合片具有良好的磨损自锐功能。聚晶金刚石层的外端面是复合片上最重要的切削工作表面，故称为复合片的金刚石层工作表面或工作表面。

目前，PDC钻头等破岩工具上所使用的聚晶金刚石层工作表面一般均为平面(见图3、图4)。复合片由聚晶金刚石层1和硬质合金基体2复合而成。复合片镶焊在钻头体3或其它钻井工具上。

复合片的工作表面形状与其吃入地层的难易程度密切相关。通常情况下，复合片的横截面(所在平面平行于柱面所有直母线)面积不变时，如复合片以纵向模式工作，即复合片工作表面的母线与钻进方向成锐角时，工作表面为曲面的复合片比工作表面为平面的复合片更容易吃入地层、破岩效率更高；如复合片以横向模式工作，即复合片工作表面的母线与钻进方向垂直时，复合片磨损变钝后其前倾角会逐渐减小，从而弥补其吃入地层能力，工作表面为曲面的复合片比工作表面为平面的复合片有更强的钝化补偿能力和特殊地层适应能力。所以，复合片的工作表面为曲面时比工作表面为平面时综合性能要好。

发明内容

本实用新型的目的是：为了提高复合片吃入地层能力、破岩效率、钝化补偿能力和特殊地层适应能力，进而提高PDC钻头或其它钻头及工具的整体性能和工作效率，特提供一种聚晶金刚石复合片。

为了实现上述目的，本实用新型解决此技术问题所采用的技术方案是：一种聚晶金刚石复合片，是由聚晶金刚石层和基体组成，其特征在于：复合片的聚晶金刚石层工作表面即聚晶金刚石层外端面为柱面，柱面的准线为曲线，基体为硬质合金；复合片镶焊在钻头体或钻井工具上，复合片固结于钻头或钻井工具上时，其工作表面的母线与钻头轴线即钻进方向成锐角，称为纵向工作模式；复合片固结于钻头或钻井工具上时，其工作表面的母线与钻头轴线垂直，称为横向工作模式。

复合片的金刚石层工作表面为柱面，聚晶金刚石层工作表面的准线呈一段圆弧、或是两端圆弧中间直线段连接成的曲线段、或是两段成非平角的直线段连接成的曲线段、或是两端直线段中间圆弧段连接成的曲线段、或是两段圆弧连接成的曲线段、或是3至12段圆弧连接成的曲线段、或是3至12段直线段连接成的曲线段、或是3至8段直线段与3至8段圆弧相间连接成的曲线段的一种。

本实用新型的有益效果是：(1)采用纵向工作模式时，新型复合片吃入地层岩石的能力明显高于工作表面为平面的复合片，有利于提高钻头的破岩效率；(2)采用横向工作模式时，新型复合片的钝化补偿能力和特殊地层适应能力均明显高于切削表面为平面的复合片，有利于提高钻头的破岩效率；(3)新型复合片提供了外凸形的工作表面，这种结构的复合片可以使岩屑更容易从工作表面脱离，有利于改善PDC齿的冷却，减少泥包现象的发生；(4)新型复合片的工作表面的柱面几何形状选择余地大，固结于钻头或钻井工具上时工作表面的母线摆放倾角选择性也大，在钻头设计时可以更方便地根据地层的岩石性质，通过调整或选择工作表面形状及母线角度，使其更有效地适应地层破碎岩石。

附图说明

图1为本实用新型聚晶金刚石复合片固结于钻头上的示意图。图中：1.聚晶金刚石层，2.基体，3.钻头体。

图2为聚晶金刚石复合片钻头的刀翼布齿结构示意图。图中：4.工作表面。

图3为常规工作表面为平面的聚晶金刚石复合片的示意图。

图4为常规工作表面为平面的聚晶金刚石复合片的平视示意图。

图5为本实用新型聚晶金刚石复合片的工作表面的准线是一段圆弧时的平视示意图

图6为本实用新型聚晶金刚石复合片的工作表面的准线是两端圆弧中间直线段连接成的曲线段时的平视示意图

图7为本实用新型聚晶金刚石复合片的工作表面的准线是两段成非平角的直线段连接成的曲线段时的平视示意图

图8为本实用新型聚晶金刚石复合片的工作表面的准线是两端直线段中间圆弧段连接成的曲线段时的平视示意图