一种新型金刚石复合片制造技术

一种新型金刚石复合片，包括金刚石层和硬质合金层，金刚石层和硬质合金层固定连接，硬质合金层为圆柱状，所述金刚石层由圆柱形状平滑过渡至椭圆形状。本实用新型专利技术的金刚石复合片的金刚石层的上表面为椭圆形，减小了工作面，切削力相对减少，从而提高了机械钻速，同时针对岩层和塑性层都能够进行有效的钻进。

【技术实现步骤摘要】
一种新型金刚石复合片
本技术设计石油和地质钻井的钻头，尤其涉及一种新型金刚石复合片。
技术介绍
聚晶金刚石复合片（PDC）自上世纪七十年代被第一次应用于石油及天然气钻探以来，由于其极高的硬度、高抗冲击性能、优异的化学惰性、及良好的热稳定性，在整个钻探市场上已经占据了95%以上的进尺量，极大的提高了钻进效率及节约了大量的人力与物力成本。随着目前钻探行业向更深地层钻进，由于地质结构越来越复杂，所以对PDC复合片的要求越来越高，尤其是对复合片的抗冲击性能、研磨性，机械钻速等要求越来越高。目前市场上主流的PDC复合片主要是单层或者多层结构的圆柱状平面齿，主流的圆柱状平面齿存在以下缺陷：1.由于存在受力集中的问题，圆柱状的平面齿的周边容易出现崩边或脱层的现象，从而导致钻头提前失效，使用寿命短；2.圆柱状平面齿在与岩层接触时的接触面较宽，从而深入岩层较难，造成破岩效率低；另外由于其接触面较宽，其所需扭矩较大，整个钻头的机速难以提高；3.圆柱状平面齿在遇到塑性地层时难以吃入地层进行钻进，因此机械钻速比较慢。针对上述平齿的问题，通常在平齿上表面设置一些功能性凸起，来解决不同的问题，如中国专利CN209040756U,设置凸起片能够有效的减少切削面和复合片的金刚石部分的接触面积，散热效果更好的同时提高机械钻速；中国专利CN201428383Y，设置凸起形成条状的凸刃部，能够防止崩边现象和增强破岩的能力；中国专利CN204729011U，设置凸起的屋脊形，提高钻头钻进效率和钻井平台的操作平稳性，大幅度降低复合片的聚晶金刚石层崩刃或脱层现象；中国专利CN109538127A，在设置有至少三条向上凸起的棱或凸脊，能够有效切入地层，增加了钻头的抗研磨能力。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本技术的目的是提供一种新型金刚石复合片。本技术的目的是以下述方式实现的：一种新型金刚石复合片，包括金刚石层和硬质合金层，金刚石层和硬质合金层固定连接，硬质合金层为圆柱状，所述金刚石层由圆柱形状平滑过渡至椭圆形状。所述金刚石层的高度为H，包括下部圆柱层和上部变化层，下部圆柱层的高度为0-0.9H；变化层为由圆柱层平滑过渡至上表面为椭圆形状。所述变化层上表面椭圆的长轴与短轴的比例为1：0.9-2：1。所述变化层的上表面为内凹面。所述变化层内凹面为正球面内凹面或椭球面内凹面。所述变化层的上表面为平面。所述变化层上表面设置有功能性凸起。相对于现有技术，本技术的金刚石复合片的金刚石层的上表面为椭圆形，减小了工作面，切削力相对减少，从而提高了机械钻速，同时针对岩层和塑性层都能够进行有效的钻进。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术的另一种结构示意图。其中，1是硬质合金层，2是金刚石层，21是圆柱层，22是变化层，23是上表面，24是功能性凸起。具体实施方式如图1和图2所示，一种新型金刚石复合片，包括金刚石层2和硬质合金层1，金刚石层2和硬质合金层1固定连接，硬质合金层2为圆柱状，金刚石层2由圆柱形状平滑过渡至椭圆形状。所述金刚石层2的高度为H，包括下部圆柱层21和上部变化层22，下部圆柱层21的高度为0-0.9H；变化层22为由圆柱层平滑过渡至上表面为椭圆形状。所述变化层22上表面23椭圆的长轴与短轴的比例为1：0.9-2：1。所述变化层22的上表面23为内凹面。所述变化层22内凹面为正球面内凹面或椭球面内凹面。所述变化层22的上表面23为椭圆形平面。所述变化层22的上表面23设置有功能性凸起24。如图1所示，一种金新型刚石复合片，包括金刚石层2和硬质合金层1，金刚石层2和硬质合金层1固定连接，硬质合金层2为圆柱状，金刚石层2下部圆柱状21的高度为0-0.9H，上部变化层22是由下部圆柱状21顶部逐渐平滑延伸至变化层22的上表面，变化层的上表面为平整规则的椭圆形；当金刚石层2下部圆柱状21的高度为0时，金刚石层2只有一层变化层22，变化层22的底面与硬质合金层1的上表面固定连接。椭圆形的上表面减小了钻头的受力面积与受力扭矩，椭圆形长轴端作为工作端切入点易于吃进地层。金刚石层高置为两层的目的在于，上表面为椭圆形有利于在钻进过程中，减小扭矩，增加钻进机械速度，减少应力集中从而降低复合片使用过程中崩刃等失效。下半部分保留成圆柱状主要是为了降低机械加工难度，尤其是在外圆加工时可以使用传统的外圆磨床，其二在后期脱去金刚石内部催化剂等金属的工艺中有利于保护底部合金不受腐蚀。如图2所示，与图1的不同之处在于变化层22的上表面23为内凹面，内凹面可以为正球形内凹面，即在椭圆形的上表面的挖去一块正球形的内凹面，该内凹面的四周边沿不等高；内凹面还可以为椭球型内凹面，即在椭圆形的上表面上挖去一块与上表面椭圆形长轴短轴相对应的椭球型内凹面，该内凹面的四周边沿等高。变化层22上表面设置成凹面，椭圆形长轴端作为切入点，有利于钻头吃进塑性地层，适用于各种复杂地形，增加机械钻速。在内凹面设置功能性凸起24，功能性凸起24不仅能达到
技术介绍
中描述功能性凸起的功能，同时还有利于泥浆等钻井液的顺利排出，降低复合片表面的温度，实际中还有许多平齿表面或者内凹面内设置凸起，本技术中并未一一列举。本技术的重点在于变化层是由圆柱形平滑过渡至上表面为椭圆形状。其他参照现有技术。以上所述的仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本技术整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型金刚石复合片，包括金刚石层和硬质合金层，金刚石层和硬质合金层固定连接，硬质合金层为圆柱状，其特征在于：所述金刚石层由圆柱形状平滑过渡至椭圆形状。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型金刚石复合片，包括金刚石层和硬质合金层，金刚石层和硬质合金层固定连接，硬质合金层为圆柱状，其特征在于：所述金刚石层由圆柱形状平滑过渡至椭圆形状。


2.根据权利要求1所述的新型金刚石复合片，其特征在于：所述金刚石层的高度为H，包括下部圆柱层和上部变化层，下部圆柱层的高度为0-0.9H；变化层为由圆柱层平滑过渡至上表面为椭圆形状。


3.根据权利要求2所述的新型金刚石复合片，其特征在于：所述变化层上表面椭圆的长轴与短轴的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福龙，王晓，赵彬，樊朝豪，
申请(专利权)人：河南晶锐新材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41