[发明专利]切削元件及钻头

说明书

本发明提供了一种切削元件及钻头。切削元件包括：基体，基体为圆柱形；固定在圆柱形基体上的超硬材料层，超硬材料层的顶部具有工作面，超硬材料层的外侧面与工作面之间形成倒角；切齿，切齿为至少一个，超硬材料层的周缘处切削成型有切齿，以使切齿在基体上的正投影位于基体的投影面的外圆内；切削脊，切削脊位于工作面上且与切齿一一对应。本发明解决了现有技术中钻头的切削元件切削效率低且无法断屑的问题。

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，具体而言，涉及一种切削元件及钻头。

背景技术

为了开采油气或其它应用进行钻井眼，常规的做法是把钻头连接在钻杆组合部分的下端，钻杆部分尾端与尾端连接，从而形成钻柱。通过旋转地面钻柱，啮合地层，带动钻头旋转，因此通过磨损、压裂或剪切作用导致钻头切穿地层物质，向着目的层沿着预定轨道形成井眼。目前已经开发出许多不同类型的钻头，并发现在钻这些井眼时非常有用。

钻头刀翼上排列的切削元件，通常是由极其坚硬的材料形成的。典型钻头中，每个切削元件包括一个一定长度的通常为圆柱形的碳化钨基体，该基体可以被放入并固定在刀翼表面上形成的凹槽内。常规的切削元件通常包括聚晶金刚石(PCD)超硬材料层或其它像热稳定金刚石或者多晶立方氮化硼等超极耐磨物质。

钻井过程中，切削元件能抵御高载荷，从而延长钻头的操作寿命，这样的切削元件是我们所期望的。切削齿能够按照设计的速度和载荷条件进行有效切削，并且能够在变化地层中控制接触面积，这样的切削齿也是我们所期望的。此外，带有断屑特点的切削元件，也是我们所期望的。

由上可知，现有技术中存在钻头的切削元件切削效率低且无法断屑的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种切削元件及钻头，以解决现有技术中钻头的切削元件切削效率低且无法断屑的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种切削元件，包括：基体，基体为圆柱形；固定在基体上的超硬材料层，超硬材料层的顶部具有工作面，超硬材料层的外侧面与工作面之间形成倒角；切齿，切齿为至少一个，超硬材料层的周缘处切削成型有切齿，以使切齿在基体上的正投影位于基体的投影面的外圆内；切削脊，切削脊位于工作面上且与切齿一一对应。

进一步地，超硬材料层的周缘具有多个凹陷区域，相邻两个凹陷区域之间具有一个切齿。

进一步地，多个凹陷区域沿超硬材料层的周向间隔设置，且凹陷区域沿超硬材料层的高度方向向下延伸。

进一步地，切齿呈圆形、尖形或锯齿形。

进一步地，切齿的数量为1个至20个。

进一步地，多个凹陷区域形成超硬材料层的外部边界，凹陷区域起始于工作面，沿着垂直于工作面的方向延伸，并逐渐收止于基体的外侧面。

进一步地，超硬材料层的外侧面和倒角之间的角度为30度至60度。

进一步地，工作面为曲面。

进一步地，工作面包括多个区域面，区域面的数量等于凹陷区域的数量。

进一步地，工作面的中心高于、低于或等于工作面的边缘。

进一步地，切削脊包括第一脊，第一脊位于相邻两个区域面之间。

进一步地，第一脊为直线或曲线，第一脊连接工作面的中心和切齿的对称中心。

进一步地，相邻两个区域面均为平面或曲面结构。

进一步地，相交于第一脊的相邻两个区域面的夹角为100度至179.5度。

进一步地，切削脊还包括第二脊，第二脊位于相邻两个第一脊之间的区域面上。