專利名稱：一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復(fù)合片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復(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，簡稱為復(fù)合片或PDC齒。如圖8所示，聚晶金剛石 復(fù)合片通常為圓柱體，由聚晶金剛石層5與基體6 (基體材料通常為硬質(zhì)合金)復(fù)合而成。 基體6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7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)。
如圖10所示，PDC鉆頭等破巖工具上通常使用多個(gè)聚晶金剛石復(fù)合片8作為切削 元件，各復(fù)合片8通過焊接等方式連接在鉆頭體4上。當(dāng)鉆頭鉆井時(shí)，多個(gè)復(fù)合片8同時(shí)工 作以實(shí)現(xiàn)鉆頭對巖石7的切削。 在實(shí)際鉆進(jìn)過程中，鉆頭除了旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)運(yùn)動外，通常還存在各種復(fù)雜的振動，而井 底巖石7的形貌又是十分復(fù)雜的。因此，不僅各復(fù)合片的金剛石工作平面會與巖石7發(fā)生 接觸，而且復(fù)合片的側(cè)面也可能與巖石7相接觸。通常，PDC齒的側(cè)面與巖石7之間的接觸 是應(yīng)當(dāng)盡量避免的。因?yàn)镻DC齒側(cè)面與巖石7的接觸會降低作用在PDC齒工作平面上的有 效工作鉆壓，從而減弱PDC齒對巖石7的吃入能力。 另一方面，如圖11所示，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PDC齒與巖石7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)镻DC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
本發(fā)明的目的在于提供一種聚晶金剛石復(fù)合片，以減小復(fù)合片側(cè)面與巖石接觸的 可能性，并減小復(fù)合片磨損面的面積，從而達(dá)到增強(qiáng)復(fù)合片吃入地層的能力，提高鉆頭破巖 效率的目的。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下 —種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復(fù)合片，該復(fù)合片為圓柱體，包括聚晶金剛 石層和與之相復(fù)合的基體，該復(fù)合片的基體被一個(gè)外凸曲面斜向切割后所剩余的部分構(gòu) 成，切割后的側(cè)面由原有的圓柱面和新生的外凸曲面組成，使所述復(fù)合片本體具有大小兩頭端，其中具有聚晶金剛石層的一端為大頭端，另一端為小頭端。 如圖9-l、9-2所示，采用上述結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的圓柱形復(fù)合片相比，在相同的磨損高 度所得到的磨損面面積小于常規(guī)復(fù)合片的磨損面面積，這樣在外力不變的情況下，PDC齒與 巖石的接觸面變小了，壓強(qiáng)變大，吃入能力明顯增強(qiáng)。同時(shí)該復(fù)合片的基體被一個(gè)外凸曲面 斜向切割去一部分后，基體側(cè)面上的點(diǎn)與巖石之間的距離增加，使復(fù)合片側(cè)面與巖石相接 觸的機(jī)會減少，有利于增加有效工作鉆壓，提高鉆頭的破巖效率。
所述外凸曲面為錐面。
所述外凸曲面為柱面。
所述基體的底面為缺月形。 有益效果本發(fā)明與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比減少了復(fù)合片側(cè)面與巖石7相接觸的機(jī)會，此 外，當(dāng)復(fù)合片在切削巖石7過程中發(fā)生磨損時(shí)，能減小PDC復(fù)合片磨損面的承壓面積，增加 與PDC復(fù)合片磨損面相作用的巖石上的比壓，因而有利于增強(qiáng)復(fù)合片吃入地層的能力，提 高鉆頭的破巖效率。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1為本發(fā)明外凸曲面為錐面的立體圖； 圖2為圖1的主視圖； 圖3為圖1的俯視圖； 圖4為圖1的右視圖； 圖5為本發(fā)明外凸曲面為柱面的主視圖； 圖6為圖5的俯視圖； 圖7為圖5的右視圖； 圖8為背景技術(shù)中原聚晶金剛石復(fù)合片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9-l、9-2為改進(jìn)前后磨損面的對比圖； 圖10為本發(fā)明安裝在鉆頭體上的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11為本發(fā)明的使用狀態(tài)圖；。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例如圖1、2、3、4、5、6、7所示一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復(fù)合片， 該復(fù)合片為圓柱體，包括聚晶金剛石層1和與之相復(fù)合的基體2，該復(fù)合片的基體被一個(gè)外 凸曲面斜向切割后所剩余的部分構(gòu)成，切割后的側(cè)面由原有的圓柱面2a和新生的外凸曲 面3組成，使所述復(fù)合片本體具有大小兩頭端，其中具有聚晶金剛石層1的一端為大頭端， 另一端為小頭端。所述外凸曲面3為錐面或柱面。所述基體2的底面為缺月形。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于，在原來的圓柱體形的基體上切割去一塊，使基體側(cè)面具有一 傾斜的外凸曲面，從立體l可以看出，保證該傾斜的外凸曲面的傾斜方向是從左往右 向下傾斜，即切割后的復(fù)合片具有聚晶金剛石層1 一端為大頭端、另一端為小頭端。同時(shí) 按此傾斜方向的切割后所得到的基體2的底面必然為缺月形(如圖4或7所示)。達(dá)到所 述形狀要求，所述外凸曲面除了選用上述的錐面或柱面外，還可以選取其他多種曲面形式，如錐面與柱面構(gòu)成的復(fù)合曲面等。
權(quán)利要求
一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復(fù)合片，該復(fù)合片為圓柱體，包括聚晶金剛石層(1)和與之相復(fù)合的基體(2)，其特征在于該復(fù)合片的基體被一個(gè)外凸曲面斜向切割后所剩余的部分構(gòu)成，切割后的側(cè)面由原有的圓柱面(2a)和新生的外凸曲面(3)組成，使所述復(fù)合片本體具有大小兩頭端，其中具有聚晶金剛石層(1)的一端為大頭端，另一端為小頭端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于所述外凸曲面(3)為錐面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于所述外凸曲面(3)為柱面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于所述基體(2)的底面為缺月形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復(fù)合片，該復(fù)合片為圓柱體，包括聚晶金剛石層(1)和與之相復(fù)合的基體(2)，該復(fù)合片的基體被一個(gè)外凸曲面斜向切割后所剩余的部分構(gòu)成，切割后的側(cè)面由原有的圓柱面(2a)和新生的外凸曲面(3)組成，使所述復(fù)合片本體具有大小兩頭端，其中具有聚晶金剛石層(1)的一端為大頭端，另一端為小頭端。本發(fā)明與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比減少了復(fù)合片側(cè)面與巖石(7)相接觸的機(jī)會，此外，當(dāng)復(fù)合片在切削巖石(7)過程中發(fā)生磨損時(shí)，能減小PDC復(fù)合片磨損面的承壓面積，增加與PDC復(fù)合片磨損面相作用的巖石上的比壓，因而有利于增強(qiáng)復(fù)合片吃入地層的能力，提高鉆頭的破巖效率。
文檔編號E21B10/46GK101748974SQ200910266720
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者曾恒, 李文, 楊迎新, 林敏 , 范曉勒, 裴竹, 馬捷 申請人:西南石油大學(xué);四川川石·克銳達(dá)金剛石鉆頭有限公司