一种高抗脱层聚晶金刚石复合片的制作方法

1.本实用新型涉及超硬复合材料技术领域，具体涉及一种高抗脱层聚晶金刚石复合片。


背景技术：

2.聚晶金刚石复合片（pdc）是由硬质合金基座和金刚石微粉在高温高压环境下烧结而成，因其具备金刚石的耐磨性和硬质合金的抗冲击性，近年来逐渐取代硬质合金制品，广泛应用于油气开采、地质勘探等领域。
3.目前，随着钻采行业的发展，钻采深度越来越深，钻采地层越来越复杂，尤其是深层位复杂硬质岩层中的能源开采技术取得迅猛发展，对复合片的使用寿命提出了更高的要求。一般来说，钻进过程中，影响钻具工作的主要失效形式为复合片脱层，此类失效表现为聚晶金刚石层与硬质合金基体的粘结破坏造成剥离，致使复合片刃口不复存在而失去切削能力。复合片脱层主要由于钻进切削过程中，复合片因摩擦热升到高温，而当钻头因振动等原因脱离于岩层接触时，又被冷却泥浆急冷，而由于聚晶金刚石复合片各层间热膨胀系数差异，而造成极大的内应力，其超过聚晶金刚石与硬质合金界面结合强度时，就会造成剥离。复合片脱层缺陷会造成钻具无法继续工作，严重时会造成卡钻等事故。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种高抗脱层聚晶金刚石复合片，其复合片聚晶金刚石层与硬质合金基体间结合强度高，冲击性高，具备高抗脱层的特点，用于钻进复杂地层，提高钻进效率及钻井平台稳定性。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种高抗脱层聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基座以及设置在硬质合金基座上的聚晶金刚石层，所述硬质合金基座上设置若干凸起环筋，所述硬质合金基座表面中心处设置凸点，若干所述凸起环筋为同心圆环结构，每道所述凸起环筋上均设置若干v型槽，所述v型槽沿圆周均匀分布，相间隔的凸起环筋上，外侧凸起环筋上的v型槽均布角度包含内侧环筋上的v型槽均布角度，所述硬质合金基座通过若干凸起环筋以及凸起环筋上设置的v型槽结构嵌入聚晶金刚石层内。
6.进一步的，每道所述凸起环筋与硬质合金基座外径同轴。
7.进一步的，每道所述凸起环筋横截面形状为三角形，三角形座边同硬质合金基座相连，三角形顶点以第一圆弧过渡，所述第一圆弧半径为0.05mm
‑
1.5mm。
8.进一步的，每两道相邻的所述凸起环筋之间以第二圆弧过渡，所述第二圆弧半径为0.05mm
‑
2mm。
9.进一步的，所述v型槽的开口角度为10
°‑
80
°
。
10.进一步的，所述v型槽座部为第三圆弧过渡，所述第三圆弧直径为0.05mm
‑
1.5mm。
11.进一步的，所述凸起环筋的偶数层上设置的v型槽角度、数量一致，所述凸起环筋的奇数层除最内层的凸起环筋上设置的v型槽角度、数量一致，最内层的凸起环筋上设置的
v型槽是外围奇数层的凸起环筋上的v型槽数量的一半，并且与其间隔对应。
12.本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
13.利用硬质合金基座表面多道凸起环筋环筋以及环筋上v型槽结构，使得硬质合金基座能够嵌入聚晶金刚石内部，大大增加聚晶金刚石与硬质合金基座接触面积，从而提高硬质合金基座与聚晶金刚石层的界面强度，进而提高聚晶金刚石复合片的抗脱层能力。
14.本实用新型聚晶金刚石复合片应用于复杂地层钻进时，脱层失效几率大大降低，而提高钻进效率及钻井平台稳定性。
附图说明
15.图1为本实用新型聚晶金刚石复合片的结构示意图；
16.图2为本实用新型4道凸起环筋的结构示意图；
17.图3为本实用新型侧视图的结构示意图；
18.图4为本实用新型5道凸起环筋的结构示意图；
19.图5为本实用新型3道凸起环筋的结构示意图。
20.、硬质合金基座；102、凸起环筋；103、v型槽；104、第一圆弧；105、第二圆弧；201、聚晶金刚石层。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图1
‑
5，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.实施例一
23.如图1
‑
5所示：一种高抗脱层聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基座101以及设置在硬质合金基座101上的聚晶金刚石层201，所述硬质合金基座101上设置若干凸起环筋102，所述凸起环筋102的圆心处设置凸点，每道所述凸起环筋102为同心圆环结构，每道所述凸起环筋102上均设置若干v型槽103，所述v型槽103沿圆周均匀分布，相间隔的凸起环筋102上，外侧凸起环筋102上的v型槽均布角度包含内侧环筋102上的v型槽均布角度，所述硬质合金基座101通过若干凸起环筋102以及凸起环筋102上设置的v型槽结构嵌入聚晶金刚石层201内。
24.具体而言，硬质合金基座上设置若干凸起环筋，凸起环筋上设置若干v型槽体，硬质合金基座经高温高压同聚晶金刚石层结合，凸起环筋和v型槽嵌入聚晶金刚石层内部，大大增加聚晶金刚石与硬质合金基座接触面积，从而提高硬质合金基座与聚晶金刚石层的界面强度，进而提高聚晶金刚石复合片的抗脱层能力。
25.根据本实用新型的一个实施例，如图2、4、5所示，
26.每道所述凸起环筋102与硬质合金基座101外径同轴，即凸起环筋的圆心与硬质合金基座的圆心是同一位置。
27.根据本实用新型的一个实施例，如图2
‑
5所示，
28.每道所述凸起环筋102横截面形状为三角形，三角形座边同硬质合金基座101相
连，三角形顶点以第一圆弧104过渡，所述第一圆弧104半径为0.05mm
‑
1.5mm，凸起环筋的横截面为三角形增加了硬质合金与聚晶金刚层的受力面积，当有4道凸起环筋时，第一圆弧半径可以设置为0.3mm。
29.根据本实用新型的一个实施例，如图2、4、5所示，
30.每两道相邻的所述凸起环筋102之间以第二圆弧105过渡，所述第二圆弧105半径为0.05mm
‑
2mm，当有3道凸起环筋时，第二圆弧的半径可以设置为0.7mm，当有4道凸起环筋时，第二圆弧的半径可以设置为0.6mm，当有5道凸起环筋时，第二圆弧的半径可以设置为0.5mm。
31.根据本实用新型的一个实施例，如图2
‑
5所示，
32.所述v型槽103的开口角度为10
°‑
80
°
，当有3道凸起环筋时，v型槽开口角度可以设置为50
°
，当有4道凸起环筋时，v型槽开口角度可以设置为60
°
，当有5道凸起环筋时，v型槽开口角度可以设置为60
°
。
33.根据本实用新型的一个实施例，如图2
‑
5所示，
34.所述v型槽103座部为第三圆弧过渡，所述第三圆弧直径为0.05mm
‑
1.5mm，当有3道凸起环筋时，第三圆弧直径可以设置为0.5mm，当有4道凸起环筋时，第三圆弧直径可以设置为0.6mm，当有5道凸起环筋时，第三圆弧直径可以设置为0.6mm。
35.根据本实用新型的一个实施例，如图2、4、5所示，
36.所述凸起环筋102的偶数层上设置的v型槽角度、数量一致，所述凸起环筋102的奇数层除最内层的凸起环筋102上设置的v型槽角度、数量一致，最内层的凸起环筋上设置的v型槽是外围奇数层的凸起环筋上的v型槽数量的一半，并且与其间隔对应。当有3道凸起环筋时，第1道凸起环筋上的v型槽是第3道凸起环筋上的v型槽数量的一半，且与其间隔对应。当有4道凸起环筋时，第1道凸起环筋上的v型槽是第3道凸起环筋上的v型槽数量的一半，且与其间隔对应，第2道凸起环筋上的v型槽和第4道凸起环筋上的v型槽角度、数量一致。当有5道凸起环筋时，第2道凸起环筋上的v型槽和第4道凸起环筋上的v型槽角度、数量一致，第3道凸起环筋上的v型槽和第5道凸起环筋上的v型槽角度、数量一致，第1道凸起环筋上的v型槽是第3道凸起环筋上的v型槽数量的一半，且与其间隔对应。
37.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。