專利名稱：一種聚晶金剛石復合片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于石油天然氣、礦山工程、建筑基礎工程施工、地質(zhì)、水文等鉆探設備技 術領域，具體的講涉及一種聚晶金剛石復合片。
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齒或切削齒。聚晶金剛石復合片由聚晶金剛石層與基體(基體材料通常為硬質(zhì)合金)復合而成。 聚晶金剛石層極高的硬度使其具有很好的耐磨損能力。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工作面。復合片的切削面與切削齒 側面的交線為復合片的切削刃輪廓線(在忽略復合片切削面邊緣倒角時即為金剛石層外端 面的輪廓線)。復合片的切削刃輪廓形狀與其吃入地層的難易程度密切相關。一般情況下，切削 刃輪廓線與巖石相接觸的區(qū)域越窄，復合片吃入地層就越容易。目前的聚晶金剛石復合片由基體與整塊的聚晶金剛石結合構成。鉆井實踐中，通 常，剛入井的新鉆頭的切削齒吃入地層的能力強，鉆頭機械鉆速度高，但當鉆頭鉆進一段時 間切削齒有磨損后，鉆頭的機械鉆速會明顯下降。這是因為，新鉆頭切削齒的切削刃輪廓線 為弧線，與巖石接觸的齒尖輪廓曲率半徑小，切削齒容易吃入地層；當切削齒有磨損后，切 削齒變鈍，切削齒與巖石接觸的輪廓線曲率半徑變大或變?yōu)橹本€，接觸范圍變大，切削齒難 以有效地吃入地層，破巖效率降低，從而降低機械鉆速。同時，傳統(tǒng)復合片的聚晶金剛石層 通常為連續(xù)的整體，即復合片的切削工作面為連續(xù)面。當復合片在井底工作時，易因受振 動、沖擊等而發(fā)生聚晶金剛石層的成塊或整體脆崩脫落。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有強鈍化補償能力和強吃入地層巖石能力的聚晶金 剛石復合片。本發(fā)明的技術方案如下
一種聚晶金剛石復合片，包括聚晶金剛石、基體，所述聚晶金剛石的工作面的至少兩個 塊狀或條狀區(qū)域被所述基體貫穿。1、由于聚晶金剛石層的磨損速度低于基體的磨損速度，本發(fā)明的聚晶金剛石工作 面的多個塊狀或條狀區(qū)域被基體貫穿，聚晶金剛石與基體之間相互間隔。復合片刮切破巖 時，聚晶金剛石之間的基體先被磨低，使復合片的切削刃輪廓形成參差不齊的多齒狀刃口， 切削齒在巖石上易于形成應力集中，有利于有效地吃入地層，提高破巖效率。即使在復合片有磨損時，聚晶金剛石與基體相互間隔的結構形式，也能使切削刃輪廓保持參差不齊的多齒 刃口，補償復合片的磨損鈍化，保持復合片吃入地層的能力，從而提高復合片的破巖效率。2、復合片在工作過程中，傳統(tǒng)的復合片容易成塊或整體脆崩脫落，本發(fā)明的聚晶 金剛石與基體之間相互間隔，各聚晶金剛石單元之間互不接觸，即使某塊聚晶金剛石單元 發(fā)生脆崩脫落，也不易波及影響到其它單元。因此，本發(fā)明能有效減少和避免聚晶金剛石層 的大面積或整體脆崩脫落失效，從而提高復合片的使用壽命。3、本發(fā)明的聚晶金剛石與基體之間相互間隔，即聚晶金剛石與基體之間相互嵌 入，可降低聚晶金剛石與基體之間的殘余應力，能使聚晶金剛石與基體之間固結得更牢靠， 有利于提高復合片的使用壽命。根據(jù)權利要求1所述的一種聚晶金剛石復合片，所述聚晶金剛石的工作面上被所 述基體貫穿的條狀區(qū)域為直線輪廓的直條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列。所述聚晶金剛石的工作面上被所述基體貫穿的條狀區(qū)域為曲線輪廓的條狀區(qū)域， 各區(qū)域平行排列。所述聚晶金剛石的工作面上被所述基體貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列。所述聚晶金剛石的工作面外圈為連續(xù)的環(huán)形區(qū)域。所述基體的表面低于所述聚晶金剛石的工作面。有益效果本發(fā)明通過將聚晶金剛石與基體相互間隔布置的方式，能增強聚晶金 剛石復合片的鈍化補償能力和吃入地層巖石的能力，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)明中聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的條狀區(qū)域為直線輪廓的直條狀 區(qū)域，各區(qū)域平行排列的結構示意圖；圖中1.聚晶金剛石，2.基體。圖2為圖1的剖視圖3為本發(fā)明實用狀態(tài)中磨損后形成參差不齊的多齒狀刃口時的示意圖； 圖4為本發(fā)明中聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的條狀區(qū)域為曲線輪廓的條狀區(qū) 域，各區(qū)域平行排列的結構示意圖5為聚晶金剛石的工作面上外圈為連續(xù)的環(huán)形區(qū)域的結構示意圖； 圖6為聚晶金剛石的工作面一部分被基體貫穿、一部分為整體未被貫穿的結構示意
圖7為聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列的結構示意圖； 圖8為聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列且聚晶金剛石塊 錯位布置時的結構示意圖9為聚晶金剛石的工作面上被基體貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列且聚晶金剛石塊 平行布置時的結構示意圖10基體的表面低于所述聚晶金剛石的工作面的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1、2、3、4、5、6、7、8、9所示一種聚晶金剛石復合片，包括聚晶金剛石1、基體
42，所述聚晶金剛石1的工作面的至少兩個塊狀或條狀區(qū)域被所述基體2貫穿。本方案的 “貫穿”如圖1等視圖所示，聚晶金剛石被基體2貫穿形成了基體2將相鄰聚晶金剛石1完 全隔斷的狀態(tài)，及相鄰聚晶金剛石1是相互獨立的，這種貫穿的方式達到磨損過程中復合 片的切削刃輪廓形成參差不齊的多齒狀刃口。如圖5 所述聚晶金剛石1的工作面外圈為連續(xù)的環(huán)形區(qū)域la。如圖1、4、7、8、9 所述聚晶金剛石1的工作面上被所述基體2貫穿的條狀區(qū)域為 直線輪廓的直條狀區(qū)域、曲線輪廓的條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列，或貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格 狀排列。如圖10 所述聚晶金剛石1的工作面上被所述基體2貫穿的區(qū)域，所述基體2的 表面低于所述聚晶金剛石1的工作面。
權利要求
1.一種聚晶金剛石復合片，包括聚晶金剛石(1)、基體(2)，其特征在于所述聚晶金剛 石(1)的工作面的至少兩個塊狀或條狀區(qū)域被所述基體(2)貫穿。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚晶金剛石復合片，其特征在于所述聚晶金剛石(1)的 工作面上被所述基體(2)貫穿的條狀區(qū)域為直線輪廓的直條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種聚晶金剛石復合片，其特征在于所述聚晶金剛石(1)的 工作面上被所述基體(2)貫穿的條狀區(qū)域為曲線輪廓的條狀區(qū)域，各區(qū)域平行排列。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種聚晶金剛石復合片，其特征在于所述聚晶金剛石(1)的 工作面上被所述基體(2)貫穿的塊狀區(qū)域呈網(wǎng)格狀排列。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的一種聚晶金剛石復合片，其特征在于所述聚晶金 剛石(1)的工作面外圈為連續(xù)的環(huán)形區(qū)域(la)。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種聚晶金剛石復合片，其特征在于所述基體(2)的表面低 于所述聚晶金剛石(1)的工作面。
7.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的一種聚晶金剛石復合片，其特征在于所述基體(2) 的表面低于所述聚晶金剛石(1)的工作面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚晶金剛石復合片，包括聚晶金剛石(1)、基體(2)，所述聚晶金剛石(1)的工作面的至少兩個塊狀或條狀區(qū)域被所述基體(2)貫穿。本發(fā)明通過將聚晶金剛石與基體相互間隔布置的方式，能增強聚晶金剛石復合片的鈍化補償能力和吃入地層巖石的能力，提高鉆頭的破巖效率。
文檔編號E21B10/46GK102071877SQ20101061433
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者楊迎新, 林敏 , 陳煉 申請人:西南石油大學