PDC钻头浸渍工艺评定研究

为了评定PDC钻头胎体的烧结浸渍工艺,设计了16只以不同的烧结温度和保温时间制造的PDC钻头,对钻头试样的烧结浸渍胎体进行了力学性能测试和组织结构金相显微分析,结合试验结果,分析了烧结温度和保温时间对PDC钻头浸渍工艺的影响。试验结果表明:采用烧结温度为1 180℃和保温时间为95 min时胎体试样的各项测试结果均达到最优,其具体力学性能参数为平均硬度HRC 47.33,平均冲击韧性9.20 J,平均抗弯强度593.33 MPa,其显微组织均匀,结构完整。     

PDC钻头真空扩散焊接工艺正交试验研究

对PDC钻头钎焊工艺存在的问题,提出用真空扩散焊接代替钎焊制造PDC钻头.采用正交试验法,通过极差分析和方差分析,研究了PDC钻头真空扩散焊接温度、焊接压力和焊接时间等工艺参数对焊接接头抗剪强度的影响,以得出其扩散焊接的最佳工艺参数.结果表明,当采用焊接温度700℃、焊接压力150 MPa和焊接时间6h的参数组合时,可获得高强度高致密性的焊接接头,其接头抗剪强度≥500MPa.     

PDC钻头自动焊接技术

在对PDC钻头的焊接性进行分析的基础上，选择了火焰加热的钎焊方法，研制出了适用于PDC钻头火焰钎焊，并具有专利技术的复合片焊接温度测控系统和数控变位操作系统，实现了复合片与钻头基体焊接工艺参数的自动控制和复合片焊接位置的数控定位，在稳定PDC钻头的焊接质量、提高焊接效率、降低劳动强度方面迈出了重要的一步。     

PDC钻头发展与应用概况

PDC钻头有多种失效形式,本文根据PDC钻头失效的部位对其进行了分类,分析了PDC钻头失效的原因.从提高PDC钻头材料品质、优化制造工艺与结构几个方面介绍了PDC钻头品质提高的途径,最后总结了提高PDC钻头工作效率的方法.     

焊接金刚石薄壁钻头

金刚石薄壁钻头广泛应用于混凝土、钢筋混凝土、石料、耐火材料、陶瓷等非金属硬脆材料取芯或钻孔工作，按照制作工艺的不同，大致可分为中频热压金刚石薄壁钻头和焊接金刚石薄壁钻头两大类。焊接薄壁钻头又按照焊接方式不同，大致可分为高频焊接和激光焊接两种。本将对这两大类薄壁钻头的制作工艺、性能指标、成本分析进行比较，从而得出焊接金刚石薄壁钻头具有较强的市场竞争力，将成为薄壁钻头生产的主导方式的结论。     

基于ANSYS的PDC钻头的有限元分析

建立PDC钻头的三维有限元模型,分析其在井底的受力状况.利用有限元分析软件ANSYS,对该钻头的三维实体模型进行研究,分析钻头的变形和应力状态,并校核钻头的静强度.分析结果为PDC钻头的结构优化设计提供理论依据.     

PDC钻头用浸渍钎料性能研究

依据Cu,Zn,Ni,Mn,Sn,Fe,Si和稀土元素在钎料中的作用,开发出一种新型钎料JZ-2。通过对其熔化温度、润湿性能、力学性能与传统钎料对比分析,得出该钎料在以上性能方面全面超过传统的516钎料和CuNi36Mn10钎料,具体表现为:该钎料熔化温度较低,约在1 144～1 173℃;对WC的润湿长度较高,为402 mm;抗拉强度高,为704 MPa,并且塑性加工性能好;浸焊件的抗弯强度高,约为689 N/mm2;JZ-2浸焊件冲击韧性高,约为4.22 J/cm2。     

适合吐哈油田西山窑地层的PDC钻头提速研究

吐哈油田西山窑地层具有高硬度、研磨性强等特点。该地层采用过多种PDC钻头,但机械钻速提高不甚明显,为此,研究分析了PDC切削齿磨损对机械钻速的影响,提出了以加强PDC钻头的耐磨性为目标来提高机械钻速的设计观点,对PDC钻头的冠部形状、切削齿尺寸、切削齿排布、切削齿工作角等进行优化设计,设计的钻头在吐哈核3井进行了钻井试验。结果表明：设计的新钻头机械钻速与使用过的两种PDC钻头相比分别提高了29%和92.5%,且钻头钻时60 min以上时,有轻微磨损,仍可继续使用。     

石油天然气钻采用PDC切削齿的最新发展

本文介绍了近年来PDC钻头的设计理念和PDC切削齿的最新技术动向,PDC切削齿的若干关键技术,以及国际上最新采用的测试技术。通过提高金刚石含量,加强D-D键结合,优化界面几何形状,减少内应力,精细控制各种原辅材料的质量,最终提高PDC切削齿的综合性能。文中介绍了PDC超声波逐行扫描探伤技术,最新的重负荷检测耐磨性能,以及耐热性和抗冲击性的检测技术。最后还对石油钻井市场现状进行了介绍。     

薄壁金刚石工程钻头自动激光焊接系统的研制

激光焊接是金刚石工具领域的重要创新发展方向。本文针对薄壁金刚石钻头规格多、精度要求高以及可焊性差等特点,研制开发了薄壁金刚石工程钻头激光自动焊接系统;此系统由激光器、光路系统、钻头焊接机床和控制系统组成;采用稳定三折激光腔技术、三工位分时导光系统、三爪自定心卡盘、Festo机械手和西门子PLC,解决了高激光光束质量、钻头基体装夹与定位、刀头传送、刀头抓取与定位、自动控制系统等关键技术。结果表明：此焊接系统光束质量好,性能稳定、可靠;可以焊接直径Ф25-Ф50mm,长度小于500mm的薄壁金刚石钻头,焊接速度0．5-1．5m／min,激光功率1000—1500W,效率20—60个／h;薄壁金刚石钻头的焊接精度高,焊缝质量好,达到MPA标准。     

超声波电镀金刚石钻头工艺研究

为了缩短电镀孕镶金刚石地质钻头的生产周期并改善其性能,进行了超声波作用下电镀金刚石钻头的工艺研究。研究了超声波作用下的影金刚石复合电镀工艺,确定了超声波电镀金刚石钻头的制造工艺流程,并根据确定的工艺试制了Ф75．5／49绳索取心钻头进行野外钻进试验。研究结果表明：对于各种粒度的金刚石,当金刚石在静止条件下被预复合包镶至约1／5粒径处时,可以开始超声波复合镀,此时金刚石将不会被超声波振落;施加超声波后,一天至少可以加4层金刚石,相比于常规电镀工艺,钻头生产周期缩短一半以上。野外钻进试验结果表明,相比于普通电镀钻头,超声波电镀钻头钻进时效提高了33％,钻头寿命提高了54．6％。     

电镀镍-铁金刚石钻头配方与工艺研究

国内采用镍一铁合金作为电镀金刚石钻头的胎体材料仍处于试验研究中.本文详细介绍了镍-铁合金镀液的主要成分及其作用,试验分析了电镀工艺对镀层质量的影响,采用正交回归试验设计方法对胎体成分与性能间的变化规律进行了试验研究.结果表明镍-铁合金镀层是电镀金刚石钻头的较理想的胎体材料.通过调整镀液成分及其含量和改变工艺参数,可以获...     

聚晶金刚石复合片无损检测方法的探讨

本文在分析聚晶金刚石复合片（PDC）无损检测技术（NDT）的基础上,针对POC复合片的主要缺陷,探讨了利用便携式超声波探伤仪对PDC进行无损检测的可能性。得出了实验条件下PDC分层、裂纹缺陷的超声波测试波形图和主要技术参数如下。工作方式：单探头（单一发射,强度不变）;检波方式：双波;频段：中等;声压：2dB。扫描量程：10mm;脉冲移动位置：8．82mm。实验结果表明：本方法对PDC的分层、裂纹等缺陷有明显的特征反应。     

钎焊地质金刚石钻头的试验与研究

为探索钎焊技术在地质金刚石钻头制造中的应用,本文在分析与比较钎焊法、电镀法和热压法各自优缺点的基础上,介绍了钎焊金刚石钻头的制作工艺,并采用N i-Cr合金钎料制作了35 mm、50mm、70 mm三种规格的薄壁钻头;对试制的钻头进行了室内钻进试验,钻进材料为混凝土、钢筋混凝土和花岗岩。试验发现,烧结温度和钎焊材料中添加剂的成分与含量对金刚石钻头的性能有着非常重要的影响,烧结温度为980℃时钻头的性能最好,加入低熔点的Cu合金可以明显改善钎料与基体的浸润性。钻进结果表明:钎焊地质金刚石钻头具有金刚石出刃高,钻进时效好,寿命长等优点,该技术在金刚石钻头领域的开发与运用中具有重要的意义。     

坚硬致密岩层打滑形式分析及金刚石钻头的选择

钻进坚硬致密弱研磨性岩层,常常会出现所谓的钻头“打滑”现象.通过对钻头出现打滑原因和打滑形式的分析,总结了金刚石钻头的性能与结构、金刚石参数以及钻进工艺参数对钻进硬而致密岩石的影响,提出了只要钻头性能、岩石性质、钻进工艺参数三者能够优化配合,就能在坚硬致密的岩层中取得好的钻进效果.     

粗颗粒聚晶金刚石复合片显微结构的分析

利用扫描电镜、光学影像仪等分析检测仪器,在不损伤被检样品的物理性能、状态和内部结构的条件下,从聚晶金刚石层与基体的界面结构,微观的均匀性以及金刚石层D—D键的结合情况等方面定性判断PDC性能的优劣。研究发现：金刚石和硬质合金界面结构为非平面连接时,其性能优于传统的平面结合型;PDC材料聚晶金刚石层中金刚石在空间相连形成D-D结合立体网络状结构,这是PDC材料力学性能优异的主要原因,且D—D键越多,复合片性能越好。     

钛合金薄板激光焊接技术研究

通过对BT20，TC4等钛合金板材YAG，CO2激光焊接试验，分析了钛合金激光焊接常见缺陷和防止措施，研究了焊前清理、焊接过程中气体保护、激光焊接工艺参数选择及焊后处理对焊接接头力学性能的影响。