[发明专利]一种内凹凸脊形金刚石复合片

说明书

本发明涉及一种内凹凸脊形金刚石复合片，包括硬质合金基体和设置在硬质合金基体上端的金刚石复合层，所述的金刚石复合层端面设置有2~6条由径向边缘向端面中部延伸的凸脊，凸脊向上凸起，每条凸脊整条或部分从径向边缘向下倾斜延伸交汇于端面中部，构成内凹的凸脊，在凸脊与径向边缘的交汇处形成正前角切削刃。本发明通过在金刚石复合层断面设置内凹的凸脊，凸脊与径向边缘的交汇处形成正前角切削刃，通过内凹的脊型面切削地层，切削面具有较强的犁削作用，提高了复合片的破碎钻进性能，降低了钻进切削阻力，进而提高金刚石钻头的机械钻速。该复合片还具有较好的排屑效果和抗冲击性能，能提高复合片的热稳定性，进一步提高复合片的寿命。

技术领域

本发明涉及一种用于金刚石钻头的内凹凸脊形金刚石复合片，属于石油钻探技术领域。

背景技术

上世纪80年代开始，金刚石钻头被广泛地用于石油天然气钻井工程。金刚石钻头主要由钻头体和切削元件构成，金刚石钻头根据切削元件分成三类：PDC（聚晶金刚石）钻头、TSP（热稳定聚晶金刚石）钻头及天然金刚石钻头。PDC钻头主要用于软至中硬地层钻进，经过不断的技术进步，PDC钻头的适用范围越来越广，具有较好的经济价值。TSP钻头主要用于中硬至极硬地层钻进。目前，石油天然气钻井工程中深井作业逐步增多，钻遇的地层也越来越复杂。

在钻遇含致密泥岩时，金刚石复合片难以吃入地层形成有效切削。而当穿过该致密层位后，地层软硬交错，变化较为频繁，复合片所受冲击载荷较大，金刚石复合片容易崩齿失效，从而导致钻头整体失效。因而钻井现场急需一种抗冲击能力强、地层吃入能力强的金刚石复合片。而现有的金刚石复合片的抗冲击能力主要以改变金刚石复合片中金刚石层与硬质合金基座界面结构降低其残余应力、或者改变材料配方、加工工艺来提高。也有采用球头形、锥形等异形齿PCD层，这种异形结构的PDC虽然提高了其抗冲击能力，但使用过程中存在钻进切削阻力大，钻头扭矩大，钻进效率低等现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种钻进性好、抗冲击力强，能延长钻头使用寿命的内凹凸脊形金刚石复合片。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：包括硬质合金基体和设置在硬质合金基体上端的金刚石复合层，其特征在于所述的金刚石复合层端面设置有2~6条由径向边缘向端面中部延伸的凸脊，所述的凸脊向上凸起，每条凸脊整条或部分从径向边缘向下倾斜延伸交汇于端面中部，构成内凹的凸脊，在凸脊与径向边缘的交汇处形成正前角切削刃。

按上述方案，所述凸脊顶面形状为棱、平面、弧面或宽度渐变曲面。

按上述方案，所述的凸脊向下倾斜的角度，即凸脊与硬质合金基体底面的夹角为3~20°。

按上述方案，所述的凸脊宽度为0.5-4mm之间。

按上述方案，所述的每条凸脊两侧设有向下倾斜的侧翼面，所述的侧翼面为平面、弧面或曲面。

按上述方案，相邻的侧翼面通过过渡曲面相邻接。

按上述方案，所述的金刚石复合层的上端面边缘设置有倒角。

按上述方案，所述切削刃由1条或多条内凹凸脊与边缘交汇形成。

按上述方案，所述的金刚石复合片径向截面为圆形或椭圆形。

按上述方案，所述的金刚石复合层为聚晶金刚石复合层或热稳定聚晶金刚石复合层。

按上述方案，所述的硬质合金基体与金刚石复合层之间的粘结面为平面、凹凸面或沟槽面、环形沟槽面形状。