一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片的制作方法

1.本技术涉及石油、天然气钻探技术领域，特别涉及一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片。


背景技术：

2.近年来,在石油和天然气资源的勘探开发中，随着勘探区块的不断扩大，各类复杂地层不断涌现，例如砾石层、玄武岩等硬地层，这类地层抗压强度高，钻头吃入难，因而钻头的复合片在遇到这类地层时极易崩齿，严重影响施工效率，而复合片基材性能的提升非一日之功，短期大幅提升复合片整体性能有一定的难度，因此优化复合片的外在结构，提升复合片抗冲击性能是一种提高钻头工作效率、缩短钻井周期、降低钻井成本的重要方式。
3.目前，各种异形复合片层出不穷，一些齿形通过外在结构的优化，取得了一定突破，如屋脊齿和锥形齿已经大批量使用，得到一定程度的市场验证，但是对于硬地层的钻探而言，这类齿形依然存在适应性较差，提升进尺能力不够等问题。因此，有必要设计一种高强度的金刚石复合片，来解决钻头的复合片抗冲击能力较弱，攻击性不足的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片，以解决相关技术中钻头的复合片抗冲击能力较弱，攻击性不足的问题。
5.本技术实施例提供了一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片,包括：
6.聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层为上小下大的圆台形，所述聚晶金刚石层顶部边缘处设有环形倒角，所述环形倒角包括至少一个斜面倒角和至少一个曲面倒角；
7.硬质合金基体，所述硬质合金基体固定连接于所述聚晶金刚石层底端，且所述硬质合金基体靠近所述聚晶金刚石层的一端设置有与所述聚晶金刚石层侧壁的倾斜角度相同的锥面。
8.在一些实施例中，所述斜面倒角位于所述曲面倒角底部，且所述曲面倒角为凹弧面或凸弧面。
9.在一些实施例中，所述硬质合金基体锥面的底端到所述曲面倒角顶端的距离为1.5-12mm。
10.在一些实施例中，所述聚晶金刚石层侧壁的倾斜角度为1-45
°
。
11.在一些实施例中，所述斜面倒角的倒角距离在周向上大小一样或不一样。
12.在一些实施例中，所述曲面倒角的弧面在周向上曲率半径大小一致或者不一致，曲率半径大小不一致时，所述曲面倒角形成变径倒圆，所述变径倒圆包括相互连接的第一倒圆和第二倒圆，所述第一倒圆与所述第二倒圆的圆角半径不同。
13.在一些实施例中，所述聚晶金刚石层的厚度为1-5mm。
14.在一些实施例中，所述聚晶金刚石层及所述硬质合金基体通过连接界面进行连接。
15.在一些实施例中，所述连接界面为凸台、凹槽、环槽或波浪槽。
16.在一些实施例中，所述曲面倒角包括与所述斜面倒角连接的凹曲面、位于所述聚晶金刚石层最顶端的第二凸曲面、位于所述凹曲面和所述第二凸曲面之间的第一凸曲面。
17.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
18.本技术实施例提供了一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片，由于本技术的金刚石复合片包括聚晶金刚石层，硬质合金基体，所述聚晶金刚石层为上小下大的圆台形，所述聚晶金刚石层顶部边缘处设有环形倒角，所述环形倒角包括至少一个斜面倒角和至少一个曲面倒角；所述硬质合金基体固定连接于所述聚晶金刚石层底端，且所述硬质合金基体靠近所述聚晶金刚石层的一端设置有与所述聚晶金刚石层侧壁的倾斜角度相同的锥面。
19.锥面的设置，改变了复合片接触地层时的受力角度，使得复合片具有更好的抗冲击性能，在金刚石层顶部边缘处设有环形倒角，环形倒角包括至少一个斜面倒角和至少一个曲面倒角，斜面倒角的设置，让与被切割物体接触的冲击面更具抗崩性能，当曲面倒角设置为凹弧面时，复合片的钻探性能得到较大提升，攻击性较强；当曲面倒角设置为凸弧面时，由于凸弧面具备拱形护卫作用，因而此时复合片的抗崩性能加强。因此，本技术的金刚石复合片能够提升钻头的抗冲击能力和攻击性，提高钻探效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为金刚石复合片的结构示意图；
22.图2为金刚石复合片的倒角示意图；
23.图3为一个实施例的示意图。
24.附图标记：
25.2、聚晶金刚石层；3、硬质合金基体；4、变径倒圆；41、第一倒圆；42、第二倒圆；5、斜面倒角；6、凹曲面；7、第一凸曲面；8、第二凸曲面。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.本技术实施例提供了一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片，其能解决钻头的复合片抗冲击能力较弱，攻击性不足的问题。
28.参见图1和图2所示，本技术实施例提供了一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片，包括：聚晶金刚石层2和硬质合金基体3，聚晶金刚石层2为上小下大的圆台形，聚晶金刚石层2顶部边缘处设有环形倒角，环形倒角包括至少一个斜面倒角5和至少一个曲面倒角；硬质合金基体3固定连接于聚晶金刚石层2底端，且硬质合金基体3靠近聚晶金刚石层2的一
端设置有与聚晶金刚石层2侧壁的倾斜角度相同的锥面。
29.具体地，聚晶金刚石层2的整体结构设置为顶面面积较小、底面面积较大的圆台形，在保证稳定性的同时，由于圆台形结构具有锥面，因而钻头在钻探过程中，金刚石复合片与被切割物之间形成钻探角度，有利于提高金刚石复合片的抗冲击性及耐磨性，在硬质合金基体3顶部靠近聚晶金刚石层2的一端设置有锥面，且锥面的倾斜角度与聚晶金刚石层2侧壁的倾斜角度保持一致，此时，硬质合金基体3的顶面面积与聚晶金刚石层2底面面积相等，保证了整个复合片的稳定性及抗冲击性，且锥面的设置，亦有助于提高复合片的整体攻击性。
30.在一些可选实施例中，参见图1和图2所示，本技术实施例提供了一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片，该复合片聚晶金刚石层2的斜面倒角5位于曲面倒角底部，且曲面倒角为凹弧面或凸弧面，当曲面倒角设置为凹弧面时，复合片的钻探性能得到较大提升，攻击性较强；当曲面倒角设置为凸弧面时，由于凸弧面具备拱形护卫作用，因而此时复合片的抗崩性能加强。
31.值得注意的是，本技术的金刚石复合片可以不只具备一个曲面倒角，因此，根据实际操作情况的需求，金刚石复合片的曲面倒角可以既有凸弧面，也有凹弧面，从而达到提升复合片的攻击性与抗崩性能的目的。此外，具体地，在一些使用情形中，硬质合金基体3锥面的底端到曲面倒角顶端的距离为1.5-12mm，聚晶金刚石层2侧壁的倾斜角度为1-45
°
，聚晶金刚石层2的厚度为1-5mm，根据实际钻探情况的不同，可以进行不同的调整，以便于实际施工过程中的使用，提高钻探效率。
32.在一些可选实施例中，参见图1和图2所示，本技术实施例提供了一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片，该复合片聚晶金刚石层2的曲面倒角包括与斜面倒角5连接的凹曲面6、位于聚晶金刚石层2最顶端的第二凸曲面8、位于凹曲面6和第二凸曲面8之间的第一凸曲面7。聚晶金刚石层2侧壁和硬质合金基体3顶部的倾斜角度均设置为10
°
，硬质合金基体3锥面的底端到曲面倒角顶端的距离设置设置为5mm，在聚晶金刚石层2的顶端，由下往上依次设置一个斜面倒角5、一个凹曲面6和两个凸曲面倒角。
33.聚晶金刚石层2和硬质合金基体3顶端锥面的设置，使得复合片与地面的接触面积增大，且切削地层的角度发生变化，因此具有较强的抗崩性能，斜面倒角5、凹曲面6和两个凸曲面倒角的设置，可在旋转过程中对地层结构进行有效切刮，在具备抗冲击性的同时提高了复合片的攻击性与其吃入地层的能力。
34.在一些可选实施例中，参见图1所示，本技术实施例提供了一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片，聚晶金刚石层2及硬质合金基体3通过连接界面进行连接，该连接界面可以为凸台、凹槽、环槽或波浪槽等，以粘接方式相连。
35.在一些可选实施例中，参见图3所示，本技术实施例提供了一种具有锥面的曲面倒角金刚石复合片，该复合片聚晶金刚石层2斜面倒角5的倒角距离在周向上大小一样或不一样，曲面倒角的弧面在周向上曲率半径大小一致或者不一致，曲率半径大小不一致时，曲面倒角形成变径倒圆4，变径倒圆4包括相互连接的第一倒圆41和第二倒圆42，第一倒圆41与第二倒圆42的圆角半径不同。在一些使用情形下，第一倒圆41的圆角半径为1mm，第二倒圆42的圆角半径为4mm。
36.当斜面倒角5的倒角距离在周向上大小不一样且曲面倒角的弧面在周向上曲率半
径大小不一致，形成变径倒圆4时，此时金刚石层的俯视图呈椭圆形，复合片聚晶金刚石层2的顶端呈凹凸起伏状，使得金刚石复合片能应对不同地层的钻进需求，进一步强化了金刚石复合片的攻击能力及抗冲击能力，使其能够更为有效的对地层结构进行刮削。
37.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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技术中的具体含义。
38.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
39.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。