专利名称：一种聚晶金刚石复合片的制作方法
技术领域：
本发明属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、水文等钻探设备技 术领域，具体的讲涉及一种聚晶金刚石复合片。
背景技术：
聚晶金刚石复合片是钻井工程中的钻井工具特别是聚晶金刚石复合片钻头(即 PDC钻头)等破岩工具上使用的切削元件，简称为复合片或PDC齿或切削齿。聚晶金刚石复合片由聚晶金刚石层与基体(基体材料通常为硬质合金)复合而成。 聚晶金刚石层极高的硬度使其具有很好的耐磨损能力。聚晶金刚石层的外端面是复合片上 最重要的切削工作表面，故称为复合片的切削工作面或工作面。复合片的切削面与切削齿 侧面的交线为复合片的切削刃轮廓线(在忽略复合片切削面边缘倒角时即为金刚石层外端 面的轮廓线)。复合片的切削刃轮廓形状与其吃入地层的难易程度密切相关。一般情况下，切削 刃轮廓线与岩石相接触的区域越窄，复合片吃入地层就越容易。目前的聚晶金刚石复合片由基体与整块的聚晶金刚石结合构成。钻井实践中，通 常，刚入井的新钻头的切削齿吃入地层的能力强，钻头机械钻速度高，但当钻头钻进一段时 间切削齿有磨损后，钻头的机械钻速会明显下降。这是因为，新钻头切削齿的切削刃轮廓线 为弧线，与岩石接触的齿尖轮廓曲率半径小，切削齿容易吃入地层；当切削齿有磨损后，切 削齿变钝，切削齿与岩石接触的轮廓线曲率半径变大或变为直线，接触范围变大，切削齿难 以有效地吃入地层，破岩效率降低，从而降低机械钻速。同时，传统复合片的聚晶金刚石层 通常为连续的整体，即复合片的切削工作面为连续面。当复合片在井底工作时，易因受振 动、冲击等而发生聚晶金刚石层的成块或整体脆崩脱落。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有强钝化补偿能力和强吃入地层岩石能力的聚晶金 刚石复合片。本发明的技术方案如下
一种聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石、基体，所述聚晶金刚石的工作面的至少两个 块状或条状区域被所述基体贯穿。1、由于聚晶金刚石层的磨损速度低于基体的磨损速度，本发明的聚晶金刚石工作 面的多个块状或条状区域被基体贯穿，聚晶金刚石与基体之间相互间隔。复合片刮切破岩 时，聚晶金刚石之间的基体先被磨低，使复合片的切削刃轮廓形成参差不齐的多齿状刃口， 切削齿在岩石上易于形成应力集中，有利于有效地吃入地层，提高破岩效率。即使在复合片有磨损时，聚晶金刚石与基体相互间隔的结构形式，也能使切削刃轮廓保持参差不齐的多齿 刃口，补偿复合片的磨损钝化，保持复合片吃入地层的能力，从而提高复合片的破岩效率。2、复合片在工作过程中，传统的复合片容易成块或整体脆崩脱落，本发明的聚晶 金刚石与基体之间相互间隔，各聚晶金刚石单元之间互不接触，即使某块聚晶金刚石单元 发生脆崩脱落，也不易波及影响到其它单元。因此，本发明能有效减少和避免聚晶金刚石层 的大面积或整体脆崩脱落失效，从而提高复合片的使用寿命。3、本发明的聚晶金刚石与基体之间相互间隔，即聚晶金刚石与基体之间相互嵌 入，可降低聚晶金刚石与基体之间的残余应力，能使聚晶金刚石与基体之间固结得更牢靠， 有利于提高复合片的使用寿命。根据权利要求1所述的一种聚晶金刚石复合片，所述聚晶金刚石的工作面上被所 述基体贯穿的条状区域为直线轮廓的直条状区域，各区域平行排列。所述聚晶金刚石的工作面上被所述基体贯穿的条状区域为曲线轮廓的条状区域， 各区域平行排列。所述聚晶金刚石的工作面上被所述基体贯穿的块状区域呈网格状排列。所述聚晶金刚石的工作面外圈为连续的环形区域。所述基体的表面低于所述聚晶金刚石的工作面。有益效果本发明通过将聚晶金刚石与基体相互间隔布置的方式，能增强聚晶金 刚石复合片的钝化补偿能力和吃入地层岩石的能力，提高钻头的破岩效率。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中
图1为本发明中聚晶金刚石的工作面上被基体贯穿的条状区域为直线轮廓的直条状 区域，各区域平行排列的结构示意图；图中1.聚晶金刚石，2.基体。图2为图1的剖视图3为本发明实用状态中磨损后形成参差不齐的多齿状刃口时的示意图； 图4为本发明中聚晶金刚石的工作面上被基体贯穿的条状区域为曲线轮廓的条状区 域，各区域平行排列的结构示意图5为聚晶金刚石的工作面上外圈为连续的环形区域的结构示意图； 图6为聚晶金刚石的工作面一部分被基体贯穿、一部分为整体未被贯穿的结构示意
图7为聚晶金刚石的工作面上被基体贯穿的块状区域呈网格状排列的结构示意图； 图8为聚晶金刚石的工作面上被基体贯穿的块状区域呈网格状排列且聚晶金刚石块 错位布置时的结构示意图9为聚晶金刚石的工作面上被基体贯穿的块状区域呈网格状排列且聚晶金刚石块 平行布置时的结构示意图10基体的表面低于所述聚晶金刚石的工作面的结构示意图。
具体实施例方式如图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示一种聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石1、基体
42，所述聚晶金刚石1的工作面的至少两个块状或条状区域被所述基体2贯穿。本方案的 “贯穿”如图1等视图所示，聚晶金刚石被基体2贯穿形成了基体2将相邻聚晶金刚石1完 全隔断的状态，及相邻聚晶金刚石1是相互独立的，这种贯穿的方式达到磨损过程中复合 片的切削刃轮廓形成参差不齐的多齿状刃口。如图5 所述聚晶金刚石1的工作面外圈为连续的环形区域la。如图1、4、7、8、9 所述聚晶金刚石1的工作面上被所述基体2贯穿的条状区域为 直线轮廓的直条状区域、曲线轮廓的条状区域，各区域平行排列，或贯穿的块状区域呈网格 状排列。如图10 所述聚晶金刚石1的工作面上被所述基体2贯穿的区域，所述基体2的 表面低于所述聚晶金刚石1的工作面。
权利要求
1.一种聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石(1)、基体(2)，其特征在于所述聚晶金刚 石(1)的工作面的至少两个块状或条状区域被所述基体(2)贯穿。
2.根据权利要求1所述的一种聚晶金刚石复合片，其特征在于所述聚晶金刚石(1)的 工作面上被所述基体(2)贯穿的条状区域为直线轮廓的直条状区域，各区域平行排列。
3.根据权利要求1所述的一种聚晶金刚石复合片，其特征在于所述聚晶金刚石(1)的 工作面上被所述基体(2)贯穿的条状区域为曲线轮廓的条状区域，各区域平行排列。
4.根据权利要求1所述的一种聚晶金刚石复合片，其特征在于所述聚晶金刚石(1)的 工作面上被所述基体(2)贯穿的块状区域呈网格状排列。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种聚晶金刚石复合片，其特征在于所述聚晶金 刚石(1)的工作面外圈为连续的环形区域(la)。
6.根据权利要求5所述的一种聚晶金刚石复合片，其特征在于所述基体(2)的表面低 于所述聚晶金刚石(1)的工作面。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的一种聚晶金刚石复合片，其特征在于所述基体(2) 的表面低于所述聚晶金刚石(1)的工作面。
全文摘要
本发明公开了一种聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石(1)、基体(2)，所述聚晶金刚石(1)的工作面的至少两个块状或条状区域被所述基体(2)贯穿。本发明通过将聚晶金刚石与基体相互间隔布置的方式，能增强聚晶金刚石复合片的钝化补偿能力和吃入地层岩石的能力，提高钻头的破岩效率。
文档编号E21B10/46GK102071877SQ20101061433
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者杨迎新, 林敏 , 陈炼 申请人:西南石油大学