[发明专利]一种可塑性地层钻探用聚晶金刚石复合片

说明书

本发明公开一种可塑性地层钻探用聚晶金刚石复合片，其包括聚晶金刚石层及与聚晶金刚石层相粘结的硬质合金基支撑体；所述聚晶金刚石层包括上表面及外缘表面；所述上表面与外缘表面在至高部分交界区域形成犁削刃齿和排屑凹槽；所述犁削刃齿与排屑凹槽以一定角度方向相连且均沿径向延伸呈环形分布。本发明结构具有较强的锋利度及高效的排屑优势，其可大幅度提高钻井效率且防止发生泥包现象，确保钻井平台操控的平稳性。

技术领域

本发明属于超硬复合材料技术领域，尤其涉及一种可塑性地层钻探用聚晶金刚石复合片。

背景技术

金刚石以其超高的硬度、耐磨性被视为理想的钻进材料和切削加工材料，而聚晶金刚石复合片(PCD)的问世则成为金刚石应用技术发展史上一个重要的里程碑。目前，PCD复合片作为超耐磨切削元件已在旋转钻头、金刚石钻头等工具中使用，其广泛应用于石油、天然气钻探等领域。随着勘探理念转变、创新，非常规油气（比如页岩油、气等）勘探取得迅猛发展，较深复杂地层使用的钻头设计及其聚晶金刚石复合片的性能需要不断提升，尤其是钻进坚硬岩层、坚韧夹层等地层，往往会因难进尺、排屑不通畅等，出现崩齿，甚至卡钻等严重钻井事故。

鉴于上述的极难钻探地层且钻头易出现崩齿问题，专利201721524171 .X提供一种解决因裂纹在表面扩展致使崩齿问题，而在可塑性地层高效排屑方面尚不能胜任。本发明提出一种可塑性地层钻探用聚晶金刚石复合片，利用其锋利犁削刃齿及畅达的排屑结构予以综合解决难钻进、崩齿、泥包等难题。

发明内容

本发明的目的在于通过改变PCD复合片的聚晶金刚石层的上表面及外缘表面结构，提供一种极锋利的可塑性地层钻探用聚晶金刚石复合片，此PCD复合片在用于可塑性地层中可克服难钻进、减少崩齿问题，避免发生泥包等钻井事故，提高钻头寿命及钻井平台的操控平稳性。

为实现上述目的，本发明采用以下具体方案：

一种可塑性地层钻探用聚晶金刚石复合片，其包括聚晶金刚石层及与聚晶金刚石层相粘结的硬质合金支撑体。

其中，所述聚晶金刚石层包括上表面及外缘表面，所述上表面与外缘表面在至高部分交界区域形成犁削刃齿和排屑凹槽。

进一步，所述犁削刃齿与聚晶金刚石层外缘表面成一定角度且小于或等于90°。

进一步，所述犁削刃齿高不低于0.3mm、径向长度不小于0.5 mm。

进一步，所述犁削刃齿沿径向延伸呈环形分布。

进一步，所述排屑凹槽与聚晶金刚石层外缘表面成一定角度且小于或等于90°。

进一步，所述排屑凹槽沿径向延伸呈环形分布。

进一步，所述犁削刃齿与排屑凹槽以一定角度关系相连接，其角度大于90°。

进一步，所述聚晶金刚石层上表面中心部位形成容屑凹槽。

进一步，所述容屑凹槽呈类圆形、类方形、类三角形等。

进一步，所述容屑凹槽深度小于聚晶金刚石厚度1/10。

本发明的有益效果为：本发明提供提供一种极锋利的可塑性地层钻探用聚晶金刚石复合片，在钻采钻进过程中，利用此高效犁削聚晶金刚石复合片作为耐磨切削元件，其结构存在锋利的犁削刃齿和畅达的排屑凹槽或容屑结构，可降低PCD复合片工作区域磨削热，减少崩齿，避免排屑不畅发生泥包等钻井事故，可大幅度提高钻井钻进效率和钻井平台的操控平稳性。

附图说明

图1是本发明中一种可塑性地层钻探用聚晶金刚石复合片的立体示意图；

图2是本发明中实施例一相似结构的双刃齿可塑性地层钻探用聚晶金刚石复合片的立体示意图；