1.本发明涉及石油天然气钻井工具技术领域，具体是关于一种仿生偏心聚晶金刚石复合片。
背景技术：
2.基于仿生理论的仿生技术能够节省材耗、提高效率、降低成本,不断应用于石油开采的各项新技术中。将仿生技术应用于钻头金刚石复合片，具备脱附、减阻、耐磨等特性，提高工作效率和时间。
3.目前，钻头钻入硬地层时，国内外钻头大都采用的是锥形齿，可以较好的抗击地层研磨，提高钻速。但该齿上覆着的单一金刚石层易受水平及纵向力的作用，发生黏滑振动和纵向振动，导致钻齿使用寿命短、破岩效率低,单位进尺费用高。尤其在钻进深孔或超深孔时，由于钻头的磨损报废需不断提取钻具而用去了大量的时间,造成大量的人力、财力的消耗。
技术实现要素：
4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种仿生偏心聚晶金刚石复合片，具有寿命长、钻速高、能耗低、防粘能力强等特点，且能够节约成本、提高产品质量。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.本发明所述的仿生偏心聚晶金刚石复合片，包括合金基体和金刚石层，所述合金基体为圆柱形结构；所述金刚石层设置于所述合金基体的顶部；所述金刚石层至少包括底层、中层和顶层三层结构，所述底层、所述中层和所述顶层呈阶梯分布。
7.所述的仿生偏心聚晶金刚石复合片，优选地，所述金刚石层的底层为圆柱形结构，且其横截面直径与所述合金基体的横截面直径相同。
8.所述的仿生偏心聚晶金刚石复合片，优选地，所述金刚石层的中层为圆柱形结构，其横截面直径小于所述金刚石层的底层的横截面直径，且所述中层与所述底层相内切，以形成偏心设置。
9.所述的仿生偏心聚晶金刚石复合片，优选地，所述金刚石层的顶层为圆锥形，其底面直径与所述金刚石层的中层的横截面直径相同，且所述顶层与所述中层同心设置。
10.所述的仿生偏心聚晶金刚石复合片，优选地，所述合金基体的横截面直径为19mm、高为14mm；所述金刚石层的底层的横截面直径为19mm、高为2mm；所述金刚石层的中层的横截面直径为16mm、高为2mm；所述金刚石层的顶层的底面直径为16mm、高为2mm。
11.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
12.本发明采用仿生原理，仿照海螺形状设计一种仿生偏心聚晶金刚石复合片，分为合金基体以及底层、中层、顶层三个金刚石层。工作时，该仿生偏心聚晶金刚石复合片将按照接触地层的先后顺序分别切削，能减小pdc齿的水平和纵向受力，具有自锐效果，避免黏滑振动及纵向跳动对pdc齿造成过早的冲击损坏；同时具有传统锥形齿抗研磨，高钻速的优
点以及常规pdc钻齿易适配的优点；
13.本发明具有钻速高、能耗低、防粘能力强、寿命长等特点,在提高钻井效率的同时，极大地节约成本、提高产品质量。
附图说明
14.图1为本发明的立体结构示意图；
15.图2为本发明的剖视结构示意图；
16.图3为本发明的俯视结构示意图。
17.图中各附图标记为：
18.1-顶层；2-中层；3-底层；4-合金基体。
具体实施方式
19.以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
20.本发明提供一种仿生偏心聚晶金刚石复合片，采用仿生原理，仿照海螺形状设计一种仿生偏心聚晶金刚石复合片，分为合金基体以及底层、中层、顶层三个金刚石层。工作时，该仿生偏心聚晶金刚石复合片将按照接触地层的先后顺序分别切削，能减小pdc齿的水平和纵向受力，具有自锐效果，避免黏滑振动及纵向跳动对pdc齿造成过早的冲击损坏；同时具有传统锥形齿抗研磨，高钻速的优点以及常规pdc钻齿易适配的优点。
21.如图1至3所示，本发明提供的仿生偏心聚晶金刚石复合片，包括合金基体4和金刚石层，合金基体4为圆柱形结构；金刚石层设置于合金基体4的顶部；金刚石层包括底层3、中层2和顶层1三层结构，底层3、中层2和顶层1呈阶梯分布。
22.在上述实施例中，优选地，金刚石层的底层3为圆柱形结构，且其横截面直径与合金基体4的横截面直径相同。
23.在上述实施例中，优选地，金刚石层的中层2为圆柱形结构，其横截面直径小于金刚石层的底层3的横截面直径，且中层2与底层3相内切，以形成偏心设置。
24.在上述实施例中，优选地，金刚石层的顶层1为圆锥形，其底面直径与金刚石层的中层2的横截面直径相同，且顶层1与中层2同心设置。
25.在上述实施例中，优选地，合金基体4的横截面直径为19mm、高为14mm；金刚石层的底层3的横截面直径为19mm、高为2mm；金刚石层的中层2的横截面直径为16mm、高为2mm；金刚石层的顶层1的底面直径为16mm、高为2mm。
26.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：
1.一种仿生偏心聚晶金刚石复合片，其特征在于，包括合金基体和金刚石层，所述合金基体为圆柱形结构；所述金刚石层设置于所述合金基体的顶部；所述金刚石层至少包括底层、中层和顶层三层结构，所述底层、所述中层和所述顶层呈阶梯分布。2.根据权利要求1所述的仿生偏心聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石层的底层为圆柱形结构，且其横截面直径与所述合金基体的横截面直径相同。3.根据权利要求2所述的仿生偏心聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石层的中层为圆柱形结构，其横截面直径小于所述金刚石层的底层的横截面直径，且所述中层与所述底层相内切，以形成偏心设置。4.根据权利要求3所述的仿生偏心聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述金刚石层的顶层为圆锥形，其底面直径与所述金刚石层的中层的横截面直径相同，且所述顶层与所述中层同心设置。5.根据权利要求4所述的仿生偏心聚晶金刚石复合片，其特征在于，所述合金基体的横截面直径为19mm、高为14mm；所述金刚石层的底层的横截面直径为19mm、高为2mm；所述金刚石层的中层的横截面直径为16mm、高为2mm；所述金刚石层的顶层的底面直径为16mm、高为2mm。
技术总结
本发明涉及一种仿生偏心聚晶金刚石复合片，包括合金基体和金刚石层，所述合金基体为圆柱形结构；所述金刚石层设置于所述合金基体的顶部；所述金刚石层至少包括底层、中层和顶层三层结构，所述底层、所述中层和所述顶层呈阶梯分布。本发明具有寿命长、钻速高、能耗低、防粘能力强等特点，且能够节约成本、提高产品质量。质量。质量。
技术研发人员：李中 焦金刚 吴怡 范白涛 张伟国 张辉 幸雪松 谢仁军 覃建宇 李军 金颢 张兴全 庞照宇 张强
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司北京研究中心
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/3/7
再多了解一些
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