本技術涉及一種石(shi)油天然氣鉆(zhan)探用金剛石(shi)復合片，屬于超硬材料。

背景技術：

1、金剛(gang)石(shi)(shi)復合(he)片由(you)金剛(gang)石(shi)(shi)工作(zuo)層和硬質(zhi)合(he)金基體經高(gao)溫高(gao)壓燒結(jie)而成(cheng)，同時兼有金剛(gang)石(shi)(shi)材(cai)料的高(gao)硬度，高(gao)耐磨性(xing)和硬質(zhi)合(he)金材(cai)料的高(gao)強(qiang)度與抗沖(chong)擊韌性(xing)，應用于石(shi)(shi)油天然氣(qi)鉆探(tan)領(ling)域(yu)，是(shi)金剛(gang)石(shi)(shi)鉆頭最重要的部件。

2、隨著石油天然氣鉆(zhan)探深度不斷加深，鉆(zhan)井(jing)效率不斷提升，普(pu)遍采用激(ji)進的(de)(de)(de)(de)(de)鉆(zhan)井(jing)工藝參數，如提高金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石鉆(zhan)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)械轉速和(he)施加更大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)鉆(zhan)井(jing)壓(ya)力(li)，所使用的(de)(de)(de)(de)(de)泥(ni)漿(jiang)泵壓(ya)不斷提高，泥(ni)漿(jiang)中所夾(jia)帶的(de)(de)(de)(de)(de)鉆(zhan)屑對鉆(zhan)頭(tou)(tou)上的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石復(fu)合片(pian)(pian)形成(cheng)沖(chong)(chong)蝕磨損。高的(de)(de)(de)(de)(de)鉆(zhan)壓(ya)對復(fu)合片(pian)(pian)產生更大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)載荷，要求金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石復(fu)合片(pian)(pian)具(ju)備更強的(de)(de)(de)(de)(de)抗沖(chong)(chong)擊(ji)韌性；高的(de)(de)(de)(de)(de)泥(ni)漿(jiang)泵壓(ya)造成(cheng)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石復(fu)合片(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)質合金(jin)(jin)(jin)基體被(bei)沖(chong)(chong)蝕，嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)會(hui)形成(cheng)復(fu)合片(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石層(ceng)外(wai)懸，進一(yi)步(bu)可能造成(cheng)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石層(ceng)大(da)塊掉塊。

3、硬質合金的固有特(te)性(xing)是，韌(ren)(ren)性(xing)高的其(qi)硬度(du)低和(he)抗沖蝕(shi)性(xing)能差(cha)，硬度(du)高的其(qi)韌(ren)(ren)性(xing)低和(he)抗沖蝕(shi)性(xing)能好，韌(ren)(ren)性(xing)與(yu)硬度(du)難以兼顧(gu)。

4、因(yin)此(ci)，需要(yao)研發能用(yong)于(yu)高沖擊和高沖蝕(shi)鉆(zhan)(zhan)井(jing)工況的石(shi)油天然氣鉆(zhan)(zhan)探用(yong)金剛石(shi)復合(he)片(pian)。

技術實現思路

1、本(ben)實用新型的目的是克服現(xian)有技術存在的不(bu)足，提供一種石油天然氣鉆(zhan)探用金剛石復合片。

2、本(ben)實(shi)用新(xin)型的目的通過(guo)以(yi)下技術方案(an)來實(shi)現：

3、石油天然氣鉆(zhan)探用金(jin)(jin)(jin)剛石復合(he)(he)片(pian)，特點是(shi)：包括硬(ying)(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)組合(he)(he)體以及(ji)與(yu)其連接(jie)為(wei)一體的金(jin)(jin)(jin)剛石層，所(suo)述(shu)硬(ying)(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)組合(he)(he)體包含由(you)內而外呈同心設置的硬(ying)(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)內芯(xin)(xin)、耐(nai)高(gao)(gao)溫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)薄(bo)管以及(ji)硬(ying)(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)外筒(tong)(tong)，硬(ying)(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)內芯(xin)(xin)與(yu)硬(ying)(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)外筒(tong)(tong)之(zhi)間由(you)耐(nai)高(gao)(gao)溫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)薄(bo)管隔離(li)，硬(ying)(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)內芯(xin)(xin)、硬(ying)(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)外筒(tong)(tong)和耐(nai)高(gao)(gao)溫金(jin)(jin)(jin)屬(shu)薄(bo)管等高(gao)(gao)。

4、進一步地，上(shang)述的石油天(tian)然氣鉆探用金(jin)剛石復(fu)合(he)片，其中，所(suo)述硬(ying)質合(he)金(jin)內芯為高韌性硬(ying)質合(he)金(jin)圓柱體(ti)，硬(ying)質合(he)金(jin)外筒為高硬(ying)度高耐磨硬(ying)質合(he)金(jin)筒形(xing)體(ti)，形(xing)成內韌外硬(ying)的雙層(ceng)結(jie)構。

5、進一步地，上(shang)述(shu)的石(shi)油天然氣鉆探(tan)用(yong)金(jin)剛石(shi)復合(he)(he)片，其(qi)中(zhong)，硬質合(he)(he)金(jin)內芯(xin)材(cai)質為高(gao)鈷粗碳化鎢(wu)顆粒合(he)(he)金(jin)。

6、進(jin)一步地，上述的石油天然氣(qi)鉆探用金(jin)(jin)剛石復合(he)片，其中，硬質(zhi)合(he)金(jin)(jin)外(wai)筒材質(zhi)為低鈷細碳化鎢(wu)顆粒合(he)金(jin)(jin)。

7、進一步地，上述(shu)的(de)石油天然氣鉆探用金(jin)剛石復合片，其(qi)中，耐高溫金(jin)屬薄管(guan)材質為(wei)鈦、鋯、鉬、鈮(ni)或(huo)鉭。

8、進一(yi)步地，上述的(de)石油天然氣鉆探用金剛石復合片，其中(zhong)，耐高溫金屬薄管的(de)壁厚為0.05～0.20mm。

9、進一(yi)步地，上述(shu)的石油天然(ran)氣鉆探用金剛石復合片，其中，硬質合金外筒的壁厚為1～3mm。

10、本(ben)實用新型與現(xian)有技(ji)術(shu)相比具有顯著的(de)優點(dian)和有益(yi)效果，具體體現(xian)在以下方面：

11、①本實(shi)用(yong)新型(xing)石油天(tian)然氣鉆(zhan)探用(yong)金(jin)(jin)剛石復合(he)(he)片包括金(jin)(jin)剛石層和硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)組合(he)(he)體(ti)(ti)(ti)，硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)組合(he)(he)體(ti)(ti)(ti)為內(nei)(nei)外雙(shuang)層結(jie)構，具(ju)有(you)內(nei)(nei)韌外硬(ying)(ying)的特性；內(nei)(nei)芯為高(gao)(gao)(gao)鈷粗碳化鎢顆粒硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)圓柱體(ti)(ti)(ti)，外側為低鈷細碳化鎢顆粒硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)管(guan)形體(ti)(ti)(ti)，二者之間(jian)嵌入耐(nai)高(gao)(gao)(gao)溫金(jin)(jin)屬薄(bo)管(guan)，薄(bo)管(guan)將內(nei)(nei)外硬(ying)(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)相互隔離；獲(huo)得整體(ti)(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)抗沖擊(ji)性、合(he)(he)金(jin)(jin)基體(ti)(ti)(ti)表面具(ju)有(you)高(gao)(gao)(gao)硬(ying)(ying)度(du)和高(gao)(gao)(gao)抗沖蝕(shi)(shi)性能的石油天(tian)然氣鉆(zhan)探用(yong)金(jin)(jin)剛石復合(he)(he)片，適用(yong)于高(gao)(gao)(gao)沖擊(ji)和高(gao)(gao)(gao)沖蝕(shi)(shi)鉆(zhan)井(jing)工況；

12、②采用兩種具(ju)(ju)有(you)不同(tong)特性(xing)的(de)(de)硬質(zhi)合金組(zu)成一個組(zu)合體，取(qu)代現(xian)有(you)工藝的(de)(de)一體式硬質(zhi)合金基體；上述(shu)結構賦予硬質(zhi)合金基體芯(xin)部具(ju)(ju)有(you)較(jiao)高(gao)韌性(xing)和高(gao)強度，同(tong)時基體外(wai)圓面(mian)具(ju)(ju)有(you)高(gao)硬度和卓越的(de)(de)抗沖(chong)蝕性(xing)能；

13、③石(shi)油天然氣(qi)鉆探(tan)用金(jin)剛(gang)石(shi)復(fu)合(he)片(pian)本體具有(you)較高的韌(ren)性和強度(du)，硬(ying)質合(he)金(jin)表面具備高硬(ying)度(du)和高抗沖蝕(shi)性能，顯著(zhu)減輕復(fu)合(he)片(pian)基體沖蝕(shi)磨損(sun)，避免了金(jin)剛(gang)石(shi)層懸空以致(zhi)大塊崩損(sun)，大大延長了金(jin)剛(gang)石(shi)復(fu)合(he)片(pian)的工作壽(shou)命。

14、本實(shi)(shi)用(yong)新(xin)型的其他特(te)征和優點將(jiang)在隨后的說(shuo)明(ming)書(shu)(shu)闡述，并且，部分地從說(shuo)明(ming)書(shu)(shu)中變得顯(xian)而易見，或者通過實(shi)(shi)施本實(shi)(shi)用(yong)新(xin)型具體實(shi)(shi)施方式了解。本實(shi)(shi)用(yong)新(xin)型的目的和其他優點可通過在所寫(xie)的說(shuo)明(ming)書(shu)(shu)以及附圖中所特(te)別指出的結構來實(shi)(shi)現和獲得。

技術特征：

1.石油天然氣鉆探用金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石復合(he)(he)片(pian)，其(qi)特(te)征在于：包括硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)組合(he)(he)體(2)以及與其(qi)連接為一體的金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石層(1)，所(suo)述硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)組合(he)(he)體(2)包含(han)由(you)內(nei)而外(wai)呈同心(xin)設置的硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)內(nei)芯(xin)(xin)(3)、耐(nai)高(gao)(gao)溫金(jin)(jin)屬(shu)薄管(4)以及硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)外(wai)筒(5)，硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)內(nei)芯(xin)(xin)(3)與硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)外(wai)筒(5)之間由(you)耐(nai)高(gao)(gao)溫金(jin)(jin)屬(shu)薄管(4)隔(ge)離(li)，硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)內(nei)芯(xin)(xin)(3)、硬(ying)質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)外(wai)筒(5)和(he)耐(nai)高(gao)(gao)溫金(jin)(jin)屬(shu)薄管(4)等(deng)高(gao)(gao)。

2.根據權利要(yao)求1所述的石油天然氣鉆(zhan)探用(yong)金剛(gang)石復(fu)合片(pian)，其特(te)征在于：耐高溫金屬(shu)薄(bo)管(4)的內徑(jing)與(yu)硬質(zhi)合金內芯(3)的外經(jing)相同，耐高溫金屬(shu)薄(bo)管(4)的外徑(jing)與(yu)硬質(zhi)合金外筒(5)的內徑(jing)相同。

3.根據權利要(yao)求1或(huo)2所述的石油天然氣鉆(zhan)探(tan)用金剛(gang)石復合片，其特征在(zai)于(yu)：所述硬(ying)質(zhi)合金內芯(xin)(3)為高(gao)韌性(xing)硬(ying)質(zhi)合金圓(yuan)柱體，硬(ying)質(zhi)合金外筒(5)為高(gao)硬(ying)度高(gao)耐磨硬(ying)質(zhi)合金筒形(xing)體，形(xing)成內韌外硬(ying)的雙層結構。

4.根據權(quan)利要(yao)求1或2所述的石油天然氣鉆探用金(jin)剛石復合(he)片，其(qi)特征在于(yu)：硬質合(he)金(jin)內芯(3)材質為高鈷粗碳化(hua)鎢顆粒合(he)金(jin)。

5.根據權(quan)利(li)要求1或2所(suo)述的石油天然(ran)氣鉆探(tan)用金剛石復合(he)片，其(qi)特征在于：硬質合(he)金外筒(5)材質為低鈷細(xi)碳化鎢(wu)顆粒合(he)金。

6.根據權利要求(qiu)1所述的石油天然氣鉆探用(yong)金剛石復合(he)片，其特征(zheng)在于：耐高溫金屬薄(bo)管(guan)(4)材質(zhi)為鈦、鋯(gao)、鉬、鈮或(huo)鉭。

7.根據(ju)權(quan)利要(yao)求(qiu)1或(huo)2所述的(de)石(shi)油(you)天然(ran)氣鉆探(tan)用金(jin)剛(gang)石(shi)復合片，其特(te)征在(zai)于：耐(nai)高(gao)溫金(jin)屬(shu)薄管(4)的(de)壁(bi)厚為(wei)0.05～0.20mm。

8.根據權利要(yao)求1或2所(suo)述(shu)的石油天然氣鉆探用金剛石復(fu)合片(pian)，其特征在于：硬質合金外筒(tong)(5)的壁厚為1～3mm。

技術總結
本技術涉及石油天然氣鉆探用金剛石復合片，包括硬質合金組合體以及與其連接為一體的金剛石層，硬質合金組合體包含由內而外呈同心設置的硬質合金內芯、耐高溫金屬薄管以及硬質合金外筒，硬質合金內芯與硬質合金外筒之間由耐高溫金屬薄管隔離，硬質合金內芯、硬質合金外筒和耐高溫金屬薄管等高。硬質合金組合體為內外雙層結構，具有內韌外硬的特性，有較高的韌性和強度，硬質合金表面具備高硬度和高抗沖蝕性能，顯著減輕復合片基體沖蝕磨損，避免了金剛石層懸空以致大塊崩損，大大延長了金剛石復合片的工作壽命。

技術研發人員：江雨明,黃海,張彩琴,王冠龍,朱贈友
受保護的技術使用者：蘇州思珀利爾工業技術有限公司
技術研發日：20231228
技術公布日：2024/9/19