一種切削刃長度遞減的金剛石復合片的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種切削刃長度遞減的金剛石復合片，包括齒柱和齒冠，其特征在于所述齒冠由柱形冠基和對應設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向內傾斜并偏轉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。本發明隨著復合片磨損，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，進一步提高齒的切削效率；并使復合片上的切削力下降，整個PDC鉆頭的工作扭矩大幅度下降，因而復合片發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合片
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于石油、天然氣和地質鉆井PDC鉆頭等工具上的金剛石復合片，具體涉及一種切削刃長度遞減的金剛石復合片。
【背景技術】
[0002]聚晶金剛石復合片是鉆井工具領域特別是PDC產品的切削元件，傳統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合金基體通過高溫高壓條件壓制而成。圓形復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，當遇到不均質的巖石時，會引起鉆頭的扭矩大幅波動，從而引起鉆頭及鉆柱產生劇烈的扭轉振動，進而引起復合片突變性破裂。而巖石的不均質性是普遍性的，因此以圓形復合片為切削元件的roc鉆頭產生突變性破裂也是普遍性的。
[0003]針對圓性復合片易發生突變性破裂的缺點，專利CN201520471001.4公開了一種呈屋脊狀的低切削阻力曲面結構聚晶金剛石復合片，這種屋脊狀金剛石復合片能大幅度降低切削阻力，降低鉆頭上的切削扭矩，提高復合片抗破裂的能力。但由于脊的形狀實質上是一個直徑很小的圓柱面，當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力高，一方面導致接觸部位易發生局部破碎，從而引發漸進性崩片，另一方面，會加劇屋脊的磨損。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足而提供一種切削刃長度遞減的金剛石復合片，它自銳性好，切削效率高，抗突變性破裂能力強。
[0005]本發明為解決上述存在的問題所提出的技術方案為:包括齒柱和齒冠，其特征在于所述齒冠由柱形冠基和對應設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向內傾斜并偏轉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合金基體，齒冠表面覆有聚晶金剛石層。
[0012]本發明用作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。隨這復合片的磨損，切削刃內移其長度是遞減的。
[0013]本發明的有益效果在于:1、隨著復合片磨損，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，并延長復合片的使用壽命;2、與切削刃長度恒定的復合片相比，本發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，進一步提高齒的切削效率;3、與屋脊狀金剛石復合片相比，本發明切削刃的曲率半徑大，降低了切削刃的接觸應力，有利于防止復合片局部破碎;4、切削刃長度逐漸減小后，復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，鉆柱的扭轉振動振幅下降，頻率下降，因而復合片發生突變性破裂的幾率也將下降，抗突變性破裂能力和抗漸進性崩片能力增強。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發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為本發明一個實施例磨損后的立體圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖進一步說明本發明的實施例。
[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和兩側對應設置的兩個偏楔面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向內傾斜并偏轉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等方式連接為一體。
[0020]本發明用作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。當復合片發生磨損時，復合片被磨出一個斜端面7，該斜端面也是復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。
【主權項】
1.一種切削刃長度遞減的金剛石復合片，包括齒柱和齒冠，其特征在于所述齒冠由柱形冠基和對應設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向內傾斜并偏轉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.按權利要求1所述的切削刃長度遞減的金剛石復合片，其特征在于所述的偏楔面為平面，且兩個偏楔面相對稱。3.按權利要求1或2所述的切削刃長度遞減的金剛石復合片，其特征在于所述的偏楔面偏轉的角度β為I?20°。4.按權利要求3所述的切削刃長度遞減的金剛石復合片，其特征在于所述的偏楔面與齒冠底面的夾角Θ為5?40°。5.按權利要求1或2所述的切削刃長度遞減的金剛石復合片，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.按權利要求1或2所述的切削刃長度遞減的金剛石復合片，其特征在于所述的齒柱徑向截面為圓形或橢圓形。7.按權利要求1或2所述的切削刃長度遞減的金剛石復合片，其特征在于所述的齒柱和部分齒冠為硬質合金基體，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
【發明人】樊孝兵, 吳鵬, 許友斌
【申請人】中石化石油機械股份有限公司江鉆分公司