一種切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片，包括齒柱和齒冠，其特征在于所述齒冠由柱形冠基和對應(yīng)設(shè)置的兩個偏楔面及齒頂面組成，兩個偏楔面由兩個面從齒冠底面兩側(cè)向內(nèi)傾斜并偏轉(zhuǎn)延伸至上端與齒頂面交匯而成，所述的齒頂面與齒冠底面基本相平行，使得齒頂面的寬度從一端到另一端逐漸遞減。本發(fā)明隨著復(fù)合片磨損，齒頂面大端的寬度逐漸減小，即切削刃長度逐漸減小，有自銳作用，有利于提高切削效率，并延長復(fù)合片的使用壽命；切削刃長度的逐漸減小有利于增加切削齒吃入地層的深度，進(jìn)一步提高齒的切削效率；并使復(fù)合片上的切削力下降，整個PDC鉆頭的工作扭矩大幅度下降，因而復(fù)合片發(fā)生突變性破裂的幾率也將下降。
【專利說明】
一種切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于石油、天然氣和地質(zhì)鉆井PDC鉆頭等工具上的金剛石復(fù)合片，具體涉及一種切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片。
【背景技術(shù)】
[0002]聚晶金剛石復(fù)合片是鉆井工具領(lǐng)域特別是PDC產(chǎn)品的切削元件，傳統(tǒng)的切削元件一般為圓形，它是由厚度為2_3mm的聚晶金剛石層和硬質(zhì)合金基體通過高溫高壓條件壓制而成。圓形復(fù)合片與巖石接觸并切削巖石時，切削刃長度長，切削阻力大，鉆頭上的扭矩大，當(dāng)遇到不均質(zhì)的巖石時，會引起鉆頭的扭矩大幅波動，從而引起鉆頭及鉆柱產(chǎn)生劇烈的扭轉(zhuǎn)振動，進(jìn)而引起復(fù)合片突變性破裂。而巖石的不均質(zhì)性是普遍性的，因此以圓形復(fù)合片為切削元件的roc鉆頭產(chǎn)生突變性破裂也是普遍性的。
[0003]針對圓性復(fù)合片易發(fā)生突變性破裂的缺點，專利CN201520471001.4公開了一種呈屋脊?fàn)畹牡颓邢髯枇η娼Y(jié)構(gòu)聚晶金剛石復(fù)合片，這種屋脊?fàn)罱饎偸瘡?fù)合片能大幅度降低切削阻力，降低鉆頭上的切削扭矩，提高復(fù)合片抗破裂的能力。但由于脊的形狀實質(zhì)上是一個直徑很小的圓柱面，當(dāng)曲率半徑很小的屋脊接觸并切削巖石時，屋脊與巖石的接觸應(yīng)力高，一方面導(dǎo)致接觸部位易發(fā)生局部破碎，從而引發(fā)漸進(jìn)性崩片，另一方面，會加劇屋脊的磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片，它自銳性好，切削效率高，抗突變性破裂能力強(qiáng)。
[0005]本發(fā)明為解決上述存在的問題所提出的技術(shù)方案為:包括齒柱和齒冠，其特征在于所述齒冠由柱形冠基和對應(yīng)設(shè)置的兩個偏楔面及齒頂面組成，兩個偏楔面由兩個面從齒冠下部兩側(cè)向內(nèi)傾斜并偏轉(zhuǎn)延伸至上端與齒頂面交匯而成，所述的齒頂面與齒冠底面基本相平行，使得齒頂面的寬度從一端到另一端逐漸遞減。
[0006]按上述方案，所述的偏楔面為平面，且兩個偏楔面相對稱。
[0007]按上述方案，所述的偏楔面偏轉(zhuǎn)的角度β為I?20°。
[0008]按上述方案，所述的偏楔面與齒冠底面的夾角Θ為5?40°。
[0009]按上述方案，齒頂面寬度較寬的那端是大端，齒頂面寬度較寬的那端是小端，齒頂面大端的邊界線為主切削刃，所述大端的寬度為2?30mm。
[0010]按上述方案，所述的齒柱徑向截面為圓形或橢圓形。
[0011 ]按上述方案，所述的齒柱和部分齒冠為硬質(zhì)合金基體，齒冠表面覆有聚晶金剛石層。
[0012]本發(fā)明用作PDC鉆頭的切削元件時，以齒頂面大端切削巖石。齒頂面大端的邊界線，為主切削刃;齒頂面大端的寬度，為切削刃的長度。隨這復(fù)合片的磨損，切削刃內(nèi)移其長度是遞減的。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:1、隨著復(fù)合片磨損，齒頂面大端的寬度逐漸減小，即切削刃長度逐漸減小，有自銳作用，有利于提高切削效率，并延長復(fù)合片的使用壽命;2、與切削刃長度恒定的復(fù)合片相比，本發(fā)明切削刃長度的逐漸減小，有利于增加切削齒吃入地層的深度，進(jìn)一步提高齒的切削效率;3、與屋脊?fàn)罱饎偸瘡?fù)合片相比，本發(fā)明切削刃的曲率半徑大，降低了切削刃的接觸應(yīng)力，有利于防止復(fù)合片局部破碎;4、切削刃長度逐漸減小后，復(fù)合片上的切削力下降，整個PDC鉆頭的工作扭矩大幅度下降，扭矩波動幅度下降，鉆柱的扭轉(zhuǎn)振動振幅下降，頻率下降，因而復(fù)合片發(fā)生突變性破裂的幾率也將下降，抗突變性破裂能力和抗?jié)u進(jìn)性崩片能力增強(qiáng)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一個實施例的立體圖。
[0015]圖2為圖1的A向視圖。
[0016]圖3為圖1的B向視圖。
[0017]圖4為本發(fā)明一個實施例磨損后的立體圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實施例。
[0019]如圖1至3所示，包括齒冠I和齒柱2，所述齒冠I由柱形冠基3和兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置的兩個偏楔面5及齒頂面6組成，兩個偏楔面由兩個平面從齒冠下部兩側(cè)向內(nèi)傾斜并偏轉(zhuǎn)延伸至上端與齒頂面交匯而成，所述的齒頂面與齒冠底面相平行，使得齒頂面的寬度從一端到另一端逐漸遞減。所述的偏楔面為平面，且兩個偏楔面相對稱，偏楔面向外偏轉(zhuǎn)的角度β，也即偏楔面與齒頂面相交的交線與中心線之間的夾角β為10°，所述的偏楔面向內(nèi)傾斜與齒冠底面的夾角Θ為20°。齒柱為圓柱形，直徑為8?40mm，齒頂面寬度較寬的那端是大端，齒頂面大端的邊界線為主切削刃4，所述大端的寬度為3~10mm。齒柱由硬質(zhì)合金制成，齒冠表面由聚晶金剛石制成，齒冠I與齒柱2通過釬焊方式、或壓制高溫高壓燒結(jié)等方式連接為一體。
[0020]本發(fā)明用作roc鉆頭的切削元件時，以齒頂面大端切削巖石。齒頂面大端的邊界線為主切削刃4;齒頂面大端的寬度，就是切削刃的長度。當(dāng)復(fù)合片發(fā)生磨損時，復(fù)合片被磨出一個斜端面7，該斜端面也是復(fù)合片與巖石的接觸面，斜端面與齒頂面6的交線，就是磨損后的切削刃4b。隨著磨損量的增加，接觸面7的面積增大，磨損后切削刃4b的長度是遞減的。
【主權(quán)項】
1.一種切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片，包括齒柱和齒冠，其特征在于所述齒冠由柱形冠基和對應(yīng)設(shè)置的兩個偏楔面及齒頂面組成，兩個偏楔面由兩個面從齒冠下部兩側(cè)向內(nèi)傾斜并偏轉(zhuǎn)延伸至上端與齒頂面交匯而成，所述的齒頂面與齒冠底面基本相平行，使得齒頂面的寬度從一端到另一端逐漸遞減。2.按權(quán)利要求1所述的切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片，其特征在于所述的偏楔面為平面，且兩個偏楔面相對稱。3.按權(quán)利要求1或2所述的切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片，其特征在于所述的偏楔面偏轉(zhuǎn)的角度β為I?20°。4.按權(quán)利要求3所述的切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片，其特征在于所述的偏楔面與齒冠底面的夾角Θ為5?40°。5.按權(quán)利要求1或2所述的切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片，其特征在于齒頂面寬度較寬的那端是大端，齒頂面寬度較寬的那端是小端，齒頂面大端的邊界線為主切削刃，所述大端的寬度為2?30mmo6.按權(quán)利要求1或2所述的切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片，其特征在于所述的齒柱徑向截面為圓形或橢圓形。7.按權(quán)利要求1或2所述的切削刃長度遞減的金剛石復(fù)合片，其特征在于所述的齒柱和部分齒冠為硬質(zhì)合金基體，齒冠表面覆有聚晶金剛石層。
【文檔編號】E21B10/43GK106089091SQ201610666576
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610666576.0, CN 106089091 A, CN 106089091A, CN 201610666576, CN-A-106089091, CN106089091 A, CN106089091A, CN201610666576, CN201610666576.0
【發(fā)明人】樊孝兵, 吳鵬, 許友斌
【申請人】中石化石油機(jī)械股份有限公司江鉆分公司