多级切削刃口金刚石复合片及钻头

本技术涉及钻探设备，具体地涉及一种用于页岩气开采的多级切削刃口金刚石复合片及钻头。

背景技术：

1、页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙，使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因、热解成因及二者混合成因的天然气。在开采中，钻井工程是十分重要的环节之一。在钻井工程中，钻头的持续切削能力尤为重要。如中国专利cn217841536u、cn213928245u所揭示，现有的钻头多采用圆台型或圆顶形的金刚石复合片，圆台型的金刚石复合片无法及时排屑，圆顶形的金刚石复合片容易损坏，这都造成了钻探工作效率的低下，并使得钻头使用成本过高，非常不利于钻探工作的开展。

2、另外，由于钻头的高速运转，金刚石复合片的温度较高，如果不能及时散热会进一步加速金刚石复合片的损坏，进一步增加钻头的使用成本。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种多级切削刃口金刚石复合片及钻头。

2、本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

3、一种多级切削刃口金刚石复合片，至少包括硬质合金基体，及在硬质合金基体上高温高压烧结而成的多晶金刚石层，所述多晶金刚石层的顶面至少包括第一切削层和第二切削层，所述第一切削层同轴叠设于所述第二切削层的上方，且所述第一切削层的外轮廓小于所述第二切削层，所述第一切削层的边缘均布有一组上翘的第一切削角，所述第一切削角向所述第一切削层的顶面中心延伸形成有第一切削棱，所述第一切削棱两两之间通过内凹的第一衔接面连接；所述第二切削层的边缘也均布有一组上翘的第二切削角，所述第二切削角与所述第一切削角一一对应设置，所述第二切削角向其所在圆周的圆心延伸有第二切削棱，所述第二切削棱之间通过内凹的第二衔接面连接，所述第一切削角高于所述第二切削角，二者形成台阶状求切削刃口。

4、优选的，所述第一衔接面、第二衔接面为弧度一致的弧形面。

5、优选的，所述第一衔接面、第二衔接面为角度一致的v字型结构。

6、优选的，所述第一切削层的顶面形成有一平面，每个所述第一切削棱与所述平面连接，所述平面高于所述第一切削角。

7、优选的，所述第一切削层、第二切削层均具有向外倾斜延伸的外周面。

8、优选的，所述硬质合金基体为圆柱形，所述多晶金刚石层的外轮廓为圆形，且所述多晶金刚石层的外轮廓直径与所述硬质合金基体的直径一致。

9、钻头，包括如上所述的多级切削刃口金刚石复合片。

10、本实用新型的有益效果主要体现在：

11、1、在多晶金刚石层的顶面设置多个切削角、切削棱，使得任意切削角、切削棱磨损后，可由其他的切削角、切削棱进行代替，无需更换新的金刚石复合片就可以达到连续作业，延长所述金刚石复合片使用寿命的目的；

12、2、所述第一切削角高于第二切削角，二者形成一台阶状切削刃口，加大了切削力度，提高切削效率，并且二者之间的间隙也利于碎岩的排出，减低切削阻碍，提高切削角、切削棱的使用寿命；

13、3、内凹的第一衔接面、第二衔接面由于其低于所述第一切削角、切削棱，第二切削角、切削棱也利于碎岩的及时排出，减少切削阻碍，提高切削效率，并且利于及时散热，扩大与冷却液的接触面积，提高冷却效率。

技术特征：

1.多级切削刃口金刚石复合片，其特征在于：至少包括硬质合金基体（1），及在硬质合金基体（1）上高温高压烧结而成的多晶金刚石层（2），所述多晶金刚石层（2）的顶面至少包括第一切削层（3）和第二切削层（4），所述第一切削层（3）同轴叠设于所述第二切削层（4）的上方，且所述第一切削层（3）的外轮廓小于所述第二切削层（4），所述第一切削层（3）的边缘均布有一组上翘的第一切削角（301），所述第一切削角（301）向所述第一切削层（3）的顶面中心延伸形成有第一切削棱（302），所述第一切削棱（302）两两之间通过内凹的第一衔接面（303）连接；所述第二切削层（4）的边缘也均布有一组上翘的第二切削角（401），所述第二切削角（401）与所述第一切削角（301）一一对应设置，所述第二切削角（401）向其所在圆周的圆心延伸有第二切削棱（402），所述第二切削棱（402）之间通过内凹的第二衔接面（403）连接，所述第一切削角（301）高于所述第二切削角（401），二者形成台阶状切削刃口。

2.根据权利要求1所述的多级切削刃口金刚石复合片，其特征在于：所述第一衔接面（303）、第二衔接面（403）为弧度一致的弧形面。

3.根据权利要求1所述的多级切削刃口金刚石复合片，其特征在于：所述第一衔接面（303）、第二衔接面（403）为角度一致的v字型结构。

4.根据权利要求2或3所述的多级切削刃口金刚石复合片，其特征在于：所述第一切削层（3）的顶面形成有一平面（304），每个所述第一切削棱（302）与所述平面（304）连接，所述平面（304）高于所述第一切削角（301）。

5.根据权利要求4所述的多级切削刃口金刚石复合片，其特征在于：所述第一切削层（3）、第二切削层（4）均具有向外倾斜延伸的外周面（5）。

6.根据权利要求1所述的多级切削刃口金刚石复合片，其特征在于：所述硬质合金基体（1）为圆柱形，所述多晶金刚石层（2）的外轮廓为圆形，且所述多晶金刚石层（2）的外轮廓直径与所述硬质合金基体（1）的直径一致。

7.钻头，其特征在于：包括如权利要求1-6任一所述的多级切削刃口金刚石复合片。

技术总结
本技术揭示了一种多级切削刃口金刚石复合片及钻头，金刚石复合片至少包括硬质合金基体和多晶金刚石层，所述多晶金刚石层的顶面至少包括同轴叠设的第一切削层和第二切削层，所述第一切削层的边缘均布有一组上翘的第一切削角，所述第一切削角向所述第一切削层的顶面中心延伸形成有第一切削棱，所述第一切削棱两两之间通过内凹的第一衔接面连接；本技术设置多个切削角、倾斜棱来实现连续作业，提高使用寿命和切削效率，降低使用成本。

技术研发人员：沈李浩,陆文灏
受保护的技术使用者：苏州工业职业技术学院
技术研发日：20230315
技术公布日：2024/1/14