復合齒的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種石油、天然氣、礦山及地熱資源鉆探領域，尤其涉及一種聚晶金剛石復合片鉆頭上所用的復合齒。
【背景技術】
[0002]在地下資源鉆探工程中，最常見的鉆井鉆頭有三牙輪鉆頭和聚晶金剛石復合片鉆頭兩種。聚晶金剛石復合片鉆頭英文為Polycrystalline Diamond Compact bit，因此，通常將其稱為PDC鉆頭。
[0003]巖石的剪切強度通常遠遠小于其抗壓強度，顯然采用剪切方式破碎巖石比用壓碎方式要容易而有效的多。PDC鉆頭的復合片切削結構正是利用了巖石這一力學特性，采用安裝在鉆頭體上的切削齒通過犁削方式來破碎巖石，從而達到了快速鉆井的目的。
[0004]由于地下巖石的組成成分非常復雜且多變，經常含有很高比例的石英，或者非常致密，普通材料甚至硬質合金材料做成的切削元件在破碎巖石時都很容易磨損，為了提高PDC鉆頭切削齒的使用壽命，圖1公開了聚晶金剛石-硬質合金復合片3和聚晶金剛石-硬質合金復合齒4作為PDC鉆頭切削齒，所述聚晶金剛石-硬質合金復合齒4由一層聚晶金剛石和硬質合金本體通過高溫超高壓的工藝條件下燒結而成。其利用聚晶金剛石的極高耐磨性以及硬質合金的良好韌性及可焊性。
[0005]現有技術的聚晶金剛石復合齒的典型外觀為下部為圓柱體，上部為球頂，中部為錐體(有時沒有)，下部為硬質合金基體。聚晶金剛石層最大外徑與硬質合金的最大外徑一致。人們嘗試采取了不同方法來提高復合齒的性能。如申請(專利)號為201320435384.0通過改進聚晶金剛石與硬質合金接觸面的結構，以提高聚晶金剛石層與硬質合金本體的結合強度，達到提高復合齒抗沖擊性的目的。如申請(專利)號201120180532.X公開了在金剛石層的前端增設一個圓錐體以避免卡鉆事故的復合齒結構。
[0006]PDC鉆頭I通常包括3-6個刀翼2和5_9水孔5。一般采用釬焊工藝在每個刀翼上焊接一些金剛石復合片3。對于抗壓強度非常高的地層，有的PDC鉆頭上還鑲嵌了金剛石復合齒4。如美國專利US2012205163公開了一種包含錐形復合齒的PDC鉆頭切削結構，其目的在于利用其所述的錐形復合齒的錐頂部位對地層巖石進行預破碎，以達到提高鉆井速度的目的。美國專利US8851207也公開了一種刀翼上設有鑿入切削元件的PDC鉆頭結構，也是為了達到相同的目的。
[0007]如圖2所示，現有技術的復合齒為了提高錐形復合齒4的預破碎效率，通常錐形復合齒4的錐形部分高度較高，其圓錐體與圓柱體結合部位成尖角，內部應力很大；且復合齒安裝在PDC鉆頭體上時，圓錐體部分完全露出，當錐頂部位接觸巖石、犁削巖石時，復合齒受到很大的橫向力，因此存在復合齒的錐形部分與圓柱部分斷裂的風險。而且，由于現有技術的錐形復合齒底面與柱面夾角成90°，在將錐形復合齒壓入到PDC鉆頭體的齒孔時，齒孔孔壁容易損壞，因固齒力不足而導致復合齒脫落。【實用新型內容】
[0008]本實用新型目的是提供一種復合齒，所述復合齒具有較高的抗彎強度，而且不易從齒孔脫落。
[0009]本實用新型解決技術問題采用如下技術方案:一種復合齒，其包括齒本體和錐球形金剛石層；
[0010]所述齒本體包括球狀頂部、圓臺部、承載過渡部、圓柱體、導向過渡部和導向體；
[0011]所述導向體為圓臺狀回轉體，所述導向過渡部固定于所述導向體直徑較大的一端;
[0012]所述圓柱體固定于所述導向過渡部上；所述圓柱體的回轉軸線與所述導向過渡部和所述導向體的軸線重合；
[0013]所述承載過渡部固定于所述圓柱體上；
[0014]所述圓臺部的直徑較大的一端固定于所述承載過渡部上；
[0015]所述球狀頂部固定于所述圓臺部的另一端上，且所述球狀頂部與所述圓臺部的旋轉軸線重合，且母線相切；
[0016]所述承載過渡部與所述圓臺部和所述圓柱體圓滑連接；
[0017]所述錐球形金剛石層覆蓋于所述球狀頂部和圓臺部上。
[0018]可選的，所述承載過渡部為回轉體，所述承載過渡部的回轉軸線與所述圓柱體和所述圓臺部的回轉軸線重合；所述承載過渡部的上表面和下表面平行，且所述承載過渡部的母線為向外凸出的弧線。
[0019]可選的，所述承載過渡部的上表面和下表面之間具有第一夾角，所述第一夾角為小于30度的銳角。
[0020]可選的，所述導向過渡部與所述圓柱體和所述導向體圓滑連接。
[0021]可選的，所述圓臺部的錐角為30° -150°。
[0022]可選的，所述球狀頂部的球徑為2-10mm。
[0023]可選的，所述導向體的母線與其回轉軸線之間的夾角為15-45°。
[0024]可選的，所述錐球形金剛石層的厚度為0.5_5mm。
[0025]可選的，所述圓柱體的外表面沿所述圓柱體的高度方向設置有多個鋸齒狀凸起；所述鋸齒狀凸起沿所述圓柱體的外表面的周向均勻分布。
[0026]可選的，所述鋸齒狀凸起的齒高為0.8mm，兩個相鄰的鋸齒表面之間的夾角為
55。。
[0027]本實用新型具有如下有益效果:本實用新型的復合齒采用了承載過渡部連接所述圓臺部和圓柱體，而且所述承載過渡部與所述圓臺部和圓柱體圓滑連接，避免了圓臺體和圓柱體結合部位的尖角，減少了應力集中，從而使得所述復合齒具有較高的抗彎強度；而且所述復合齒采用了導向體結構，在將所述復合齒插入所述鉆頭齒孔時，能對所述復合齒進行導向，避免了因為所述復合齒對所述鉆頭齒孔孔壁的破壞，因固齒力不足而導致復合齒脫落。
【附圖說明】
[0028]圖1為現有技術中的roc鉆頭的結構示意圖；
[0029]圖2為現有技術中的復合齒的剖視圖；
[0030]圖3為本實用新型的復合齒的結構示意圖；
[0031]圖4為圖3的剖視圖；
[0032]圖5為本實用新型的復合齒的另一結構的結構示意圖；
[0033]圖6為本實用新型的復合齒的另一結構的結構示意圖；
[0034]圖7為圖6的A-A剖視圖；
[0035]圖中標記示意為:11_球狀頂部；12-圓臺部；13-承載過渡部；14_圓柱體；15_導向過渡部；16-導向體；17-錐球形金剛石層；18-鋸齒狀凸起。
【具體實施方式】
[0036]下面結合實施例對本實用新型的技術方案作進一步闡述。
[0037]實施例1
[0038]本實施例提供了一種復合齒，其包括齒本體和錐球形金剛石層17。
[0039]所述齒本體包括球狀頂部11、圓臺部12、承載過渡部13、圓柱體14、導向過渡部15和導向體16 ;所述導向體16為回轉體，優選地，可以為圓臺狀；所述導向過渡部15為回轉體，優選地，所述導向過渡部15的母線為向外凸出的弧線，所述導向過渡部15固定于所述導向體16上，所述導向體16與所述導向過渡部15相固定的一端的直徑大于其另一端的直徑，以在將所述齒本體壓入鉆頭齒孔時，能避免對所述鉆頭齒孔造成損傷，從而避免復合齒從鉆頭齒孔中脫落，提高了聚晶金剛石復合片鉆頭性能；所述圓柱體14固定于所述導向過渡部15上，且所述圓柱體14的回轉軸線與所述導向體16和導向過渡部15的回轉軸線重入口 ο
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