一种高性能油气用PDC钻齿制造技术

一种高性能油气用PDC钻齿，由硬质合金及其上部聚晶金刚石复合层经高温高压制得，PDC钻齿复合片整体为圆柱形，聚晶金刚石复合层上端面外缘设置有环形排屑槽，环形排屑槽宽度为PDC钻齿复合片半径的1/10~4/5倍。本实用新型专利技术除去金刚石复合层边缘处上层性能较差的部分，使其耐磨性大大提高；同时将该部分加工成排屑槽，减缓了实际使用中土体磨削，延长了复合片的使用寿命。该复合片的表面形状设计，在中心处保留一定直径圆台，使其抗冲击性得以增加，而反向弧面的设计在方便排屑的同时，起到较好的切削作用，实际使用中能够提高钻进速度。实际使用中能够提高钻进速度。实际使用中能够提高钻进速度。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能油气用PDC钻齿


[0001]本技术涉及超硬材料领域，特别涉及一种高新能油气用PDC钻齿。

技术介绍

[0002]金刚石复合片（PDC）因其优良特性，逐渐作为主要钻齿材料被应用于各类钻探领域中。特别是在油气采掘领域，由于其所在地层往往相对复杂、钻进深度较深，因此需要钻齿具有较高的适用性、耐用性，从而避免因频繁起下钻带来的成本浪费。
[0003]目前传统PDC钻齿表面主要以弧面和平面两种，其中弧面钻齿抗冲击性能好，但切削效率较低，且由于排土相对困难造成寿命较短；平面钻齿切削排土相对效率较高，但抗冲击性较差，使用中容易崩损。同时，PDC钻齿金刚石复合层表层由于工艺原因，容易出现欠烧、过烧、掺杂等缺陷，表现为耐磨性相对较差，特别是在油气用PDC钻齿中，为减少这一缺陷，往往需要通过研磨的方式将表层金刚石去除，既浪费材料也增加加工成本。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是：如何解决PDC钻齿欠烧、过烧、掺杂等缺陷，提供一种高性能油气用PDC钻齿。
[0005]本技术的技术方案具体为：
[0006]一种高性能油气用PDC钻齿，由硬质合金及其上部聚晶金刚石复合层经高温高压制得，PDC钻齿复合片整体为圆柱形，聚晶金刚石复合层上端面外缘设置有环形排屑槽，环形排屑槽宽度为PDC钻齿复合片半径的1/10~4/5倍。
[0007]PDC钻齿复合片半径为16.00mm。
[0008]环形排屑槽宽度为9.6mm。
[0009]环形排屑槽底部为弧面，弧面曲率为0~0.3。
[0010]弧面曲率为0~0.1。
[0011]聚晶金刚石复合层总厚度为1.0~4.0mm，其中，最外缘处的聚晶金刚石复合层边缘厚度为1/3~4/5H。
[0012]聚晶金刚石复合层总厚度为2.8mm，聚晶金刚石复合层边缘厚度为1.4mm。
[0013]环形排屑槽与外圆面结合处为锋利边或设置有倒角或圆角。
[0014]本技术的有益效果为：本技术除去金刚石复合层边缘处上层性能较差的部分，使其耐磨性大大提高；同时将该部分加工成排屑槽，减缓了实际使用中土体磨削，延长了复合片的使用寿命。该复合片的表面形状设计，在中心处保留一定直径圆台，使其抗冲击性得以增加，而反向弧面的设计在方便排屑的同时，起到较好的切削作用，实际使用中能够提高钻进速度。
附图说明
[0015]图1为本技术的三维示意图；
[0016]图2为图1的剖面图；
[0017]图3为环形排屑槽底部弧面的弧面曲率为零时的剖面图。
[0018]图中：1为聚晶金刚石复合层，2为硬质合金层，101为环形排屑槽，102为聚晶金刚石层倒角，R为PDC钻齿复合片半径，b为环形排屑槽宽度，H为聚晶金刚石复合层总厚度，h为聚晶金刚石复合层边缘厚度，r为弧面排屑槽曲率。
具体实施方式
[0019]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0020]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0021]如图1、2所示，一种高性能油气用PDC钻齿，由硬质合金2及其上部聚晶金刚石复合层1经高温高压制得，PDC钻齿复合片整体为圆柱形，PDC钻齿复合片半径R为16.00mm。
[0022]聚晶金刚石复合层1上端面外缘设置有环形排屑槽101，环形排屑槽宽度b为PDC钻齿复合片半径R的1/10~4/5倍，优选地，环形排屑槽宽度d为9.6mm。
[0023]聚晶金刚石复合层总厚度H为1.0~4.0mm，其中，最外缘处的聚晶金刚石复合层边缘厚度h为1/3~4/5H。优选地，聚晶金刚石复合层总厚度H为2.8mm，聚晶金刚石复合层边缘厚度h为1.4mm；
[0024]环形排屑槽101底部为弧面，弧面曲率r为0~0.3，优选地，弧面曲率为0~0.1。当弧面曲率为0时，如图3所示。
[0025]环形排屑槽101与外圆面结合处为锋利边或设置有聚晶金刚石层倒角102或圆角。聚晶金刚石复合层1表面加工环形排屑槽后，需进行脱钴处理。环形排屑槽101能够提高排土效率，同时对土体的切削作用加强，既提高钻进速度，同时延长了产品的使用寿命；复合层中心处保留的类锥台形结构，对产品抗冲击性有一定的提升作用；加工环形排屑槽101去除的部分为合成中性能较差的部分，去除后钻齿耐磨性明显提高。
[0026]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。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能油气用PDC钻齿，由硬质合金（2）及其上部聚晶金刚石复合层（1）经高温高压制得，PDC钻齿复合片整体为圆柱形，其特征在于：聚晶金刚石复合层（1）中心处为类锥台形结构，聚晶金刚石复合层（1）上端面外缘设置有环形排屑槽（101），环形排屑槽宽度（b）为PDC钻齿复合片半径（R）的1/10~4/5倍。2.根据权利要求1所述的高性能油气用PDC钻齿，其特征在于：PDC钻齿复合片半径（R）为16.00mm。3.根据权利要求1所述的高性能油气用PDC钻齿，其特征在于：环形排屑槽宽度（d）为9.6mm。4.根据权利要求1所述的高性能油气用PDC钻齿，其特征在于：环形排屑槽（10...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钲，赵志伟，花波波，任伟锋，
申请(专利权)人：河南亚龙金刚石制品股份有限公司，
类型：新型
国别省市：