钢体式PDC钻头保径金刚石复合片技术领域
本实用新型涉及一种钻头，尤其是石油天然气开发钻井用钻头的配件，
属于钻头制造技术领域。
背景技术
目前，钢体式PDC(聚晶金刚石复合片)钻头在油田钻井中的应用越来越
广泛。钢体式PDC钻头的本体通常由锻钢毛坯经过数控加工而成，并继而在
其表面敷焊一层高强度的耐磨材料，以提升钻头应对地层研磨和泥浆冲蚀的
能力。但是这种敷焊材料的强度尤其是钻头保径部位的敷焊层强度并不足以
充分应对井下复杂的工况。保径块的磨损会造成井眼的不规则，后续的井壁
划眼增加了钻井工作量，提高了钻井成本。因此，为了进一步提高钻头的保
径强度，人们往往先在保径块表面敷焊一层耐磨材料，再在保径块表面预加
工的齿孔内钎焊强度更高的圆柱状常规PDC复合片、孕镶柱、硬质合金柱等，
其中以圆柱状常规￠13.44mmPDC复合片应用最为便捷和广泛，从而实现PDC
复合片作为硬支点与耐磨敷焊材料共同保径的功能。
钢体式PDC钻头具有良好的可修复性，使用后的钢体式PDC钻头即使冠
部和保径块表面有一定程度的磨损和冲蚀，采用简单的修复工艺即可以恢复
钻头的使用性能。因此，随着用量的增加和本身具有的良好的可修复性，钢
体式PDC钻头的修复变得越来越广泛。然而在修复过程中经常遇到的一个难
题是即使其保径块经过加强，在使用过程中还是会出现磨损的情况，并且是
保径用的PDC复合片往往会随着保径块表面敷焊材料的磨损同时损坏，而很
少出现PDC复合片孤立突出于已磨损的保径块表面的情况，这就使得已损坏
的PDC复合片基体上没有可供工具夹持并从齿孔内取出的着力点。再加上新
钻头生产过程中钎焊导致的热变形以及残留的焊渣所造成的阻力，使得与齿
孔紧密贴合在一起的已损坏的PDC复合片更难被取出和更换。事实上，在钢
体式PDC钻头修复保径块的过程中多数时候不得不放弃已损坏PDC复合片的
更换，从而使修复后钻头的保径强度无法得到有效保障。
钢体式PDC钻头通常在保径块内镶装圆柱状常规PDC复合片以增强钻头
的保径功能，但是这种用于加强保径的常规复合片发生损坏后很难取出和更
换。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种PDC钻头保径金刚石复合片。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：钢体式PDC钻头保径
金刚石复合片，包括金刚石层和硬质合金基座，金刚石层的上端面为球面，
硬质合金基座的柱面具有3～5°锥度，复合片的两侧设有夹持面。
本实用新型的有益效果是，一方面减少了修复后钻头磨保径外圆的工作
量，并降低了该过程中因进给量过大造成保径PDC复合片崩损的几率；另一
方面，又使得损坏后的PDC复合片很容易从保径块齿孔内取出并更换，达到
了使修复钻头与新钻头具有同等保径强度的目的。更为重要的是并不需要对
保径块表面预留齿孔的加工工艺和方法做出调整，不会增加加工预留齿孔的
工作量和难度。降低了钢体式PDC钻头的修复难度，提高了修复钻头的保径
强度。
附图说明
图1是本实用新型总体结构示意图；
图2是本实用新型与钻头保径块安装示意图；
图中零部件及编号：
1—金刚石层，2—硬质合金基座，3—复合片，4—夹持面，5—装卸槽，
6—齿孔，7—保径块。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进一步说明。
参见图1、2，钢体式PDC钻头保径金刚石复合片，包括金刚石层1和硬
质合金基座2，金刚石层1的上端面为球面，硬质合金基座2的柱面具有3～
5°锥度，复合片3的两侧设有夹持面4。
夹持面4是将复合片3沿径向切除0.5～1mm厚度的弓形片而形成，夹持
面4与齿孔7配合形成装卸槽5。
金刚石层上端面为球面结构，以减少钻头磨保径外圆的工作量和该过程
中因进给量过大造成复合片崩损的几率。同时为保证复合片3与井壁具有足
够的接触面积，金刚石层1上端面的球面半径应结合常用的钻头外径尺寸进
行优化设计，以圆柱状￠13.44mm复合片为例，球面半径可取R≧100mm。
硬质合金基座2柱面具有3～5°的锥度，即便于将待更换复合片时从保
径块齿孔内取出，又不明显增加钎焊料的用量；过大的锥度将因钎焊用料的
增加导致加工成本上升。
复合片3的对应两侧沿径向切除0.5～1mm厚度的弓形片,并与保径块7
表面的齿孔6配合形成装卸槽5，当要取出待更换的复合片时，薄而又具有足
够强度的夹持工具在齿孔6内的焊剂预热熔化后，由复合片3两侧的装卸槽5
深入齿孔6，将损坏的复合片取出。
还可以将这种结构形式应用于其它材料结构的保径用元件中，如孕镶柱、
硬质合金柱等。