專利名稱：一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復合片的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鉆井設備技術領域，涉及一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復合片。
背景技術：
聚晶金剛石復合片是鉆井工程中的鉆井工具特別是聚晶金剛石復合片鉆頭(即 PDC鉆頭)等破巖工具上使用的切削元件，簡稱為復合片或PDC齒。如圖8所示，聚晶金剛石 復合片通常為圓柱體，由聚晶金剛石層5與基體6 (基體材料通常為硬質合金)復合而成。 基體6的外表面包括一個側面和底面，側面通常為圓柱面，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，由于聚晶金剛石層的硬度遠高于基體材料 的硬度，在復合片切削巖石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合片上最重要的切削工作 表面，故稱為復合片的切削工作面或切削面。復合片的工作面與側面的交線為復合片的切 削刃輪廓線(在忽略復合片工作面邊緣倒角時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聚晶金剛石復合片8作為切削 元件，各復合片8通過焊接等方式連接在鉆頭體4上。當鉆頭鉆井時，多個復合片8同時工 作以實現鉆頭對巖石7的切削。在實際鉆進過程中，鉆頭除了旋轉鉆進運動外，通常還存在各種復雜的振動，而井 底巖石7的形貌又是十分復雜的。因此，不僅各復合片的金剛石工作平面會與巖石7發(fā)生 接觸，而且復合片的側面也可能與巖石7相接觸。通常，PDC齒的側面與巖石7之間的接觸 是應當盡量避免的。因為PDC齒側面與巖石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平面或接近于平面的區(qū)域，一般 稱該區(qū)域為PDC齒的磨損平面或磨損面。隨著PDC齒磨損面的形成和不斷擴展，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。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種聚晶金剛石復合片，以減小復合片側面與巖石接 觸的可能性，并減小復合片磨損面的面積，從而達到增強復合片吃入地層的能力，提高鉆頭 破巖效率的目的。本實用新型的技術方案如下一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復合片，包括聚晶金剛石層和與之相復合的 基體，該復合片基體的側面由與所述聚晶金剛石層同軸心線的部分圓柱面和外凸曲面所組 成，使所述復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9-1、9-2所示，采用上述結構，與傳統(tǒng)的圓柱形復合片相比，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，壓強變大，吃入能力明顯增強。同時該復合片的基體被一個外凸曲面 斜向切割去一部分后，基體側面上的點與巖石之間的距離增加，使復合片側面與巖石相接 觸的機會減少，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。有益效果本實用新型與傳統(tǒng)結構相比減少了復合片側面與巖石7相接觸的機 會，此外，當復合片在切削巖石7過程中發(fā)生磨損時，能減小PDC復合片磨損面的承壓面積， 增加與PDC復合片磨損面相作用的巖石上的比壓，因而有利于增強復合片吃入地層的能 力，提高鉆頭的破巖效率。

本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1為本實用新型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為本實用新型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為背景技術中原聚晶金剛石復合片的結構示意圖；圖9-1、9_2為改進前后磨損面的對比圖；圖10為本實用新型安裝在鉆頭體上的結構示意圖；圖11為本實用新型的使用狀態(tài)圖。
具體實施方式
實施例如圖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合片， 包括聚晶金剛石層1和與之相復合的基體2，該復合片基體2的側面由與所述聚晶金剛石 層1同軸心線的部分圓柱面2a和外凸曲面3所組成，使所述復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。所 述外凸曲面3為柱面。
權利要求一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復合片，包括聚晶金剛石層(1)和與之相復合的基體(2)，其特征在于該復合片基體(2)的側面由與所述聚晶金剛石層(1)同軸心線的部分圓柱面(2a)和外凸曲面(3)所組成，使所述復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.根據權利要求1所述的一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復合片，其特征在于 所述外凸曲面(3)為錐面。
3.根據權利要求1所述的一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復合片，其特征在于 所述外凸曲面(3)為柱面。
專利摘要本實用新型公開了一種用于鉆井破巖工具的聚晶金剛石復合片，包括聚晶金剛石層(1)和與之相復合的基體(2)，該復合片基體(2)的側面由與所述聚晶金剛石層(1)同軸心線的部分圓柱面(2a)和外凸曲面(3)所組成，使所述復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。本實用新型與傳統(tǒng)結構相比減少了復合片側面與巖石相接觸的機會，此外，當復合片在切削巖石過程中發(fā)生磨損時，能減小PDC復合片磨損面的承壓面積，增加與PDC復合片磨損面相作用的巖石上的比壓，因而有利于增強復合片吃入地層的能力，提高鉆頭的破巖效率。
文檔編號E21B10/16GK201588546SQ200920269158
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日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;四川川石·克銳達金剛石鉆頭有限公司