[发明专利]聚晶金刚石复合片及钻头

说明书

本发明提出一种聚晶金刚石复合片及钻头，聚晶金刚石复合片包含基体、第一金刚石复合层以及第二金刚石复合层。第一金刚石复合层设置于基体的沿轴向的一端。第二金刚石复合层设置于第一金刚石复合层的背向基体的一端。其中，第一金刚石复合层在径向上的宽度大于基体在径向上的宽度。通过上述设计，本发明提出的聚晶金刚石复合片采用双层结构的金刚石复合层，相比于传统单层聚晶金刚石复合片，本发明具有更高的耐磨性和抗冲击性，且本发明能够将大尺寸的聚晶金刚石复合片的大切削性与小尺寸聚晶金刚石复合片的抗冲击性完美结合在一起。本发明提出的聚晶金刚石复合片在钻进过程中，阻力增加，切削力较大，切入岩层较深，效率较高。

技术领域

本发明涉及石油钻井设备技术领域，尤其涉及一种聚晶金刚石复合片及钻头。

背景技术

聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact，PDC)属于新型功能材料，是采用金刚石微粉与硬质合金衬底在超高压高温条件下烧结而成，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料。

在现有石油钻井领域，聚晶金刚石复合片已得到关注和应用。随着石油钻井的钻进深度的增加，对聚晶金刚石复合片的要求越来越高，传统的单层结构的聚晶金刚石复合片很难适应当前复杂的地层状况，特别是砾岩、软硬交错夹层等地层，属于现有的聚晶金刚石复合片很难突破的岩性，严重制约着石油钻井领域的发展。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种耐磨性和抗冲击性较佳、切削力较大、钻进效率较高的聚晶金刚石复合片。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有上述聚晶金刚石复合片的钻头。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种聚晶金刚石复合片，包含基体。其中，所述聚晶金刚石复合片还包含第一金刚石复合层以及第二金刚石复合层。所述第一金刚石复合层设置于所述基体的沿轴向的一端。所述第二金刚石复合层设置于所述第一金刚石复合层的背向所述基体的一端。其中，所述第一金刚石复合层在径向上的宽度大于所述基体在径向上的宽度。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一金刚石复合层在径向上的宽度与所述第二金刚石复合层在径向上的宽度的差值为1mm～3mm。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一金刚石复合层在轴向上的高度，与所述第二金刚石复合层在轴向上的高度存在高度差。

根据本发明的其中一个实施方式，所述基体在轴向上的高度大于所述第二金刚石复合层在轴向上的高度。

根据本发明的其中一个实施方式，所述聚晶金刚石复合片在轴向上的高度为8mm～26mm。

根据本发明的其中一个实施方式，所述基体在轴向上的高度为8mm～14mm。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第二金刚石复合层在轴向上的高度为1mm～5mm。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一金刚石复合片呈圆柱型、圆锥台型、楔形体、立方体。和/或，所述第二金刚石复合片呈圆柱型、圆锥台型、楔形体、立方体。和/或，所述基体呈圆柱型、圆锥台型、楔形体、立方体。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第二金刚石复合层的背向所述第一金刚石复合层的一端的端面为平面、曲面、多个平面和/或曲面的组合。

根据本发明的另一个方面，提供一种钻头，包含钻头刀翼，所述钻头刀翼上设置有多个聚晶金刚石复合片。其中，所述聚晶金刚石复合片为本发明提出的并在上述实施方式中所述的聚晶金刚石复合片。其中，所述聚晶金刚石复合片经由所述基体设置于所述钻头刀翼。