复杂地质多用途金刚石复合片及钻头的制作方法

1.本实用新型涉及钻井设备技术领域，具体地涉及一种复杂地质多用途金刚石复合片及钻头。


背景技术：

2.钻头行业在石油和天然气的应用中具有很强的竞争性，钻头制造商和钻井运营商正在不断寻找各种方法来降低成本，延长pdc锯齿的使用寿命和充分利用更多的资源，pdc锯齿钻头的最大耗损来自于金刚石复合片的损耗。在岩层切削过程中，金刚石复合片是切削的关键，在现有的圆台型或圆顶形的金刚石复合片的使用中，其切削刃口较为单一，且容易损坏。因此，控制pdc锯齿钻头的成本的关键在于控制金刚石复合片的使用成本。
3.另一方面，钻探工作的效率也是制约其发展的重要因素之一。因为金刚石复合片的易损性，会导致更换频繁，从而拉低钻探的工作效率。尤其面对复杂地质钻探过程中，金刚石复合片容易温度过高导致损坏，并且钻探中产生的碎屑废渣排出不畅也会阻碍进一步钻探。
4.因此，如何延长金刚石复合片的使用寿命和效率是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种复杂地质多用途金刚石复合片及钻头。
6.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：
7.复杂地质多用途金刚石复合片，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具有表面为波浪状、外轮廓为圆形的切削结构，所述切削结构由一组弧形面和一组凹槽间隔绕所述顶面的中心环设形成，每个所述弧形面的外轮廓为扇形，且具有上凸的弧度，所述弧形面的外边缘形成向上凸的弧形刃口，所述弧形面两两之间的侧边通过所述凹槽连接，所述凹槽的宽度自所述顶面中心向外逐渐扩大。
8.优选的，所述凹槽输出端形成有一内凹的排屑槽，所述排屑槽的开口由内向外逐渐扩大，所述排屑槽内凹与所述弧形刃口形成连续的波浪状。
9.优选的，所述凹槽自所述顶面中心向其输出端倾斜设置，所述凹槽的内端高于其输出端。
10.优选的，所述每个所述弧形面的最高点位于同一水平线。
11.优选的，所述硬质合金基体为圆柱形，所述多晶金刚石层的横截面为与所述硬质合金基体直径一致的圆形。
12.钻头，包括如上所述的复杂地质多用途金刚石复合片
13.本实用新型的有益效果主要体现在：
14.1、金刚石复合片的顶面具有多个弧形面，所述弧形面的结构相比于平面结构，扩
大了其表面积，使得每个所述弧形面与冷却液之间的接触面积增大，从而加速所述多晶金刚石层顶面的散热，来快速降低所述多晶金刚石层在使用过程中的温度，避免因温度过高加速所述金刚石复合片的损坏；
15.2、多个弧形面环设形成多个环形刃口，使得金刚石复合片具有多个可供切削的切削面，当其中一个损坏时，可以使用其他弧形刃口进行切削，而不需立马更换，延长了整体的使用寿命，节约使用成本，提高了切削效率；
16.3、弧形面之间形成的凹槽和排屑槽可以有利于及时将切削产生的碎屑废渣排出，来避免废渣卡住钻头阻碍切削，提高切削效率。
附图说明
17.下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：
18.图1：本实用新型实施例的示意图；
19.图2：本实用新型实施例的在工作状态下的示意图；
20.图3：图2中a部分的放大图。
具体实施方式
21.以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
22.在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。
23.如图1至图3所示，本实用新型揭示了一种复杂地质多用途金刚石复合片，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的顶面具有表面为波浪状、外轮廓为圆形的切削结构，所述切削结构由一组弧形面3和一组凹槽4间隔绕所述顶面的中心环设形成，每个所述弧形面3的外轮廓为扇形，且具有上凸的弧度，所述弧形面3的外边缘形成向上凸的弧形刃口301，所述弧形面3两两之间的侧边通过所述凹槽4连接，所述凹槽4的宽度自所述顶面中心向外逐渐扩大。
24.本方案中设置多个弧形面3来使得顶面具有多个弧形刃口301，来使得当其中一个弧形刃口301损坏后，可以旋转使用其他的弧形刃口301继续进行切削，进行连续作业，而不需立马更换金刚石复合片，来达到延长金刚石复合片整体的使用寿命，节约使用成本，提高了切削效率。
25.所述弧形面301的结构相比于平面结构，扩大了其表面积，使得每个所述弧形面301与冷却液之间的接触面积增大，从而加速所述多晶金刚石层2顶面的散热，来快速降低所述多晶金刚石层2在使用过程中的温度，避免因温度过高加速所述金刚石复合片的损坏，达到延长单个所述弧形刃口301的使用寿命。并且弧形刃口301弧形结构的本身比平面结构
具有更高的强度，来面对复杂地质的切削。
26.本实用新型中的所述凹槽4有利于将钻探过程中产生的碎屑废渣及时快速排出，来避免碎屑卡住钻头影响切削效率。
27.如图1、3所示，所述凹槽4输出端形成有一内凹的排屑槽5，所述排屑槽5的开口由内向外逐渐扩大，所述排屑槽5内凹与所述弧形刃口301形成连续的波浪状。所述排屑槽5扩口的形状使得所述凹槽4输出端处的废渣加速排出而不易产生堆积。所述排屑槽5与所述弧形刃口301形成连续的波浪状，也进一步增强了所述弧形刃口301的强度，使其不易断裂。
28.进一步的，所述凹槽4 自所述顶面中心向其输出端倾斜设置，所述凹槽4的内端高于其输出端，这样的结构便于碎屑废渣的加速排出。
29.在图示实施例中，所述弧形面301为8个，并相对所述顶面的中心对称分布，每个所述弧形面301的最高点位于同一水平线。在其他可行的实施例中，所述弧形面301的个数可为8个以下，也可以为8个以上，此处不做限制。
30.所述硬质合金基体1为圆柱形，所述多晶金刚石层2的横截面为与所述硬质合金基体1直径一致的圆形。来保证所述金刚石复合片整体的受力均匀。
31.此外，本实用新型还揭示了一种钻头，包括如上所述的复杂地质多用途金刚石复合片，所述钻头还包括中空腔、喷嘴等其他现有结构，这不是本实用新型的重点，此处不做赘述。
32.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
33.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。