热压高磷铁基胎体性能及其金刚石钻头研究

针对在硬而致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短以及传统金刚石钻头胎体材料价格高等众多难题,采用混料回归试验设计方法,进行了替代碳化钨基金刚石钻头胎体材料的新型铁基胎体配方的试验研究;分析了热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键.因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究与优化组合,研究出热压高磷铁基孕镶金刚石钻头的胎体材料,并试制出金刚石钻头.在室内对可钻性Ⅸ级岩石进行钻进的试验表明:钻进时效平均达到1.91 m,钻头平均工作寿命达到60.26 m.试验结果表明,高磷铁基胎体是一种性能良好的金刚石钻头胎体材料,且该类型胎体的热压金刚石钻头是一种成本明显降低、具有广谱性能的金刚石钻头.     

坚硬地层NBS高效孕镶金刚石钻头的研究与应用

介绍了一种NBS高效孕镶金刚石钻头,该类型钻头通过向胎体配方引入一种NBS材料,该材料与胎体结合强度强,晶型锐利,室内微钻试验及野外试验结果显示,该类型钻头可大幅提高钻进中弱风化坚硬岩石的钻进效率,且钻头寿命较以往技术有很大提高。     

难钻进地层金刚石钻头的现状和发展趋势

介绍了一种NBS高效孕镶金刚石钻头,该类型钻头通过向胎体配方引入一种NBS材料,该材料与胎体结合强度强,晶型锐利,室内微钻试验及野外试验结果显示,该类型钻头可大幅提高钻进中弱风化坚硬岩石的钻进效率,且钻头寿命较以往技术有很大提高。     

热压铁基孕镶金刚石钻头的试验研究

针对在坚硬致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短的技术难题,分析了热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键,硬而带脆性的胎体性能有利于金刚石出刃,从而能提高钻进速度。因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究,试制出了热压铁基孕镶金刚石钻头,取得了突破性的进展。在坚硬致密岩层中钻进,钻进时效由0.5 m左右提高到1.17 m,钻头寿命由10 m左右提高到21.31 m,解决了在坚硬致密岩层中钻进难的问题。试验研究结果说明,铁基合金是一种新型的金刚石钻头胎体材料,热压铁基孕镶人造金刚石钻头是一种新类型的金刚石钻头。     

组分对铁基金刚石钻头的力学性能影响研究

为提高金刚石钻头钻进钢筋混凝土、强磨性岩层的钻进效率,选择了一种耐磨性高、冷压成型好的铁预合金粉。本文设计了铁基胎体配方,研究了铁基预合金粉、Cu、Ni、Co各成分对铁基金刚石钻头胎体及钻进性能的影响。测试了不同配方下烧结试样的抗拉强度、三点抗弯强度和硬度,使用扫描电镜对断口进行微观分析,通过现场钻进实验测试钻头的钻进效率与寿命。同时分析了保温时间对铁基胎体力学性能的影响。结果表明:Cu、Ni、Co对铁基胎体的抗弯强度和硬度影响较大,且保温时间为5 min时,铁基胎体可以获得较好的力学性能。     

硬岩超高胎体偏心齿钻头的研制及应用

本文针对硬地层钻头寿命短、钻进效率低等问题,研制了一种新型超高胎体偏心齿钻头。该钻头通过条状或类条状设计提高了单齿工作压力;偏心布齿设计改善了钻进过程中钻头的切削齿受力状态,不但提高了钻头的强度,而且使得排浆更加通畅;扭面后支撑结构保证了钻头具有最高可至30 mm的超高胎体工作层。在钻头的制造工艺上,将无压烧结、热压烧结与二次镶焊3种工艺进行了有机结合,钻头金刚石热损伤小、钻头胎体强度高,保径优势明显,为深部硬地层高效长寿命钻进提供了技术支撑。     

热压烧结金刚石钻头工程勘探钻进时效的试验研究

采用热压烧结方法制备5种不同胎体硬度和唇面形状的金刚石钻头,试验于工程勘探中,与常用的电镀金刚石钻头比较,分析其钻进时效情况。结果表明：通过优化设计,热压烧结钻头同样适用于工程勘探领域,其钻进时效与现行电镀钻头的钻进时效相当,甚至更高;对于微风化灰岩地层,热压烧结钻头的胎体硬度越低,其钻进时效越高,胎体硬度越高,其钻进时效越低;异形齿设计比平齿设计的热压烧结钻头的唇面更易出刃,其钻进时效较高。     

电镀薄壁金刚石工程钻头

研究了电镀薄壁金刚石工程钻头的胎体金属选择,胎体的性能和胎体与钢休间的结合强度.台架试验结果表明:钻头平均时效2.90m/h,钻头寿命69m.在实际工程应用中,钻头寿命一般在30-40m,最高达54m.其特点是钻头不需初磨、不掉块、不堵心,胎体正常磨损,钻孔速度快,成本低.取得了较好的社会、经济效益.充分显示出电镀薄壁钻头只有广阔的发展前景.     

铵盐镍基电镀金刚石钻头的电化学机理研究及应用

以微机控制电化学分析系统对铵盐镍基胎体镀层的电化学机理进行研究,试验了硫酸镍用量、氯化铵用量、镀液温度和镀液的pH值对镍沉积的影响,结果表明保持镀液适当高的pH值、略低的温度和加入氯化铵,可使镍沉积的极化增大,从而使镀层晶粒变小,结晶致密,且氯化铵的加入没有改变阴极过程的控制步骤.在NiSO4*6H2O 280 g/L,NH4Cl 19 g/L,H3BO3 35 g/L,十二烷基硫酸钠0.1 g/L;镀液温度45 ℃±1 ℃,pH值5.2,电流密度3.6 A/dm2条件下电镀41/27 mm室内钻头,钻进可钻性Ⅷ级的绢云母化含石英斜长石玢岩,钻进时效平均达到1.94 m/h,钻头的磨损约为0.092 mm/m,与普通镍-钴胎体钻头的使用寿命相差不大;但其钻进时效要比镍-钴胎体钻头高0.18 m/h,即约高10%,为野外生产试验提供了试制钻头的可靠资料和经验.     

椿树坪钒钛磁铁矿绳索取芯软胎体金刚石钻头钻进技术

设计的软胎体绳索取芯金刚石钻头在铁矿区坚硬、弱研磨性、完整岩层中的应用获得成功,简要分析了钻头技术参数设计、扩孔器选型及工艺参数对钻进效率的影响。     

电镀镍锰胎体金刚石钻头的应用

对电镀镍锰胎体金刚石钻头和镍钴胎体钻头的使用情况进行了对比。实践证明，镍锰胎体钻头特别适用于钻进坚硬破碎、强研磨性地层和软硬交替的地层。     

难钻进地层金刚石钻头的现状和发展趋势

近年来,针对坚硬致密地层、坚硬强研磨性地层以及坚硬致密泥岩地层这3类地质勘探的难钻进地层,开展了金刚石钻头相关的研究与攻关,取得了重大进步。针对坚硬致密地层,通过在胎体中添加稀土和自锐材料、低压钻头结构设计,在可钻性小于11级的坚硬致密"打滑"地层中,钻进速度可达1.5~2.0 m/h,钻头寿命达30~300m;针对坚硬研磨性地层,通过超高金刚石工作层和优化的水力结构设计,超细预合金化粉末以及超耐磨胎体性能,使机械钻速同比提高20%~70%,钻头寿命同比提高1.4~10倍;针对坚硬致密泥岩地层,对尖齿复合片和巴拉斯钻头进行了深入的研究,钻进效率提高了50%左右。在油气田深井硬岩钻探领域,NR826系列金刚石孕镶钻头配合螺杆钻具同比牙轮钻头,机械钻速提高18%~85%,钻头寿命提高5~8倍。此外,我国在海洋深水钻探复合片钻头方面的研究也取得了长足的进步。     

弹塑性致密泥岩用新型尖齿PDC钻头的研制与应用

分析了常规复合片钻头钻遇弹塑性致密泥岩钻进效率低的主要原因,并在此基础上研制了适用于该种地层的新型尖齿PDC钻头。通过对PDC切削齿几何结构的改进、切削结构和水力结构的优化设计而研制的新型钻头,在现场试验中取得了良好的钻进效果。平均寿命高达300 m,平均钻进时效3~4 m,解决了弹塑性致密泥岩钻进效率低的难题,为类似地层的钻探施工提供了一种高效实用的新产品。     

迁安红山铁矿破碎复杂地层钻探施工技

简述了河北省迁安市红山铁矿详查矿区地层坚硬、破碎等复杂特点和地层的岩性情况,总结了该矿区破碎复杂地层绳索取心钻探施工技术经验,着重从钻孔结构、钻具及钻进参数选择和冲洗液选取与配制方面分析了破碎漏失、坍塌掉块及坚硬"打滑"地层的处理方法,阐述了保证复杂地层岩心采取率和预防钻孔倾斜的技术措施。通过护壁堵漏、改进冲洗液的配比、调整钻头的胎体硬度,改善了复杂地层的钻进环境,提高了钻探生产效率。     

大理岩钻进对金刚石钻头胎体技术参数的选择

某大理岩矿区的微风化大理岩,岩石坚硬,抗压强度高达64.8~106.00MPa,采用小型钻机施工浅孔,钻机克服给进压力小的特点,通过钻进试验类比,选择了胎体硬度偏低的金刚石钻头进行矿区钻探施工,其时效比原使用的钻头提高1.47~1.87倍,大幅度加快了矿区的钻探施工进度,降低了钻探成本,取得了良好的经济效益和社会效益。     

绳索取心钻进情况

1980年8月，我队在某铁矿开始绳索取心钻进试点，钻了一个558米的试验孔。台月效率、钻头进尺、时间利用率等各项经济技术指标均超过了同矿区普通金刚石钻进的水平。81年推广使用，年末在另一矿区又施工了一个钻孔，共开动绳索取心钻机两台。从试用到推广，总共完孔11个，进尺3903.30米，开动7.3个台月，平均台月效率535米，较普通金刚石钻进提高了25％；平均钻头进尺75.65米，较普通金刚石钻进提高了79％。其他各项经济技术指标也均有不同程度的提高，初步显示了绳索取心钻进的优越性。     

关于提高金刚石钻头胎体耐磨性的试验研究

胎体耐磨性(胎体硬度)是金刚石钻头的一个重要技术指标,它直接影响钻头、钻进规程参数的选择和钻探工程技术指标的提高。目前,现场所用钻头实际胎体硬度低于出厂钻头的标称硬度,而钻探施工一般按胎体标称硬度进行安排生产,所以会对钻探效率和进尺的提高带来误导和负面影响。为了提高钻头胎体硬度,进行了如下研究工作:改进钻头烧结工艺,提高胎体材料中碳化钨的比例和增加混料时间。在改进钻头烧结工艺中,建议讨论研究俄罗斯冷压烧结技术,其烧结压力可以达到70~100 MPa,远远高于我国热压烧结的压力,这将有利于胎体耐磨性的提高和钻探技术经济指标的改善。     

绳索取心钻进的技术经济效果

我队于1980年9月开始，在汞矿区推广绳索取心钻进工艺，当年共完工两个钻孔，皆为优质孔。总进尺906.44米，其中绳索取心钻进进尺877.76米。平均台月效率为1156米，比普通双管钻进的台效提高了133％；钻头平均进尺260米，比普通双管钻头平均进尺提高了171.10米。81年5月初又增开一台绳索取心     

高胎体金刚石钻头设计制造中的几个关键技术

为满足深部钻探需求,市场上出现了多种高胎体金刚石钻头。在野外钻进中,与普通金刚石钻头相比,高胎体金刚石钻头的使用寿命虽有提高,但并没有取得预期的理想效果。通过分析国内外几种高胎体金刚石钻头的优缺点,找出了影响高胎体钻头寿命的关键技术,并对这几点关键技术作了进一步的分析与研究。     

2种PDC钻头在淮南某煤矿硬岩穿层钻孔施工中的对比与分析

在对比切削原理、结构设计及加工工艺的基础上,选取了弧角形结构和内凹结构2种钻头进行了现场应用试验,并在钻进效率、钻头寿命及综合性价比等方面进行了对比分析,对比发现胎体弧角形PDC钻头在硬岩穿层钻孔施工中具有效率高、寿命长、性价比高等特点,适用于硬岩穿层钻孔钻进施工。