一种新型碎聚晶孕镶金刚石钻头

从碎聚晶粒的碎岩机理、钻头胎体性能、碎聚晶参数、钻头结构、钻头制造与热压工艺等方面进行了深入分析,介绍了一种新型碎聚晶孕镶金刚石钻头设计思路与制造方法,希望为广大钻头研究人员与钻探施工技术人员提供一定的借鉴作用。     

CaF_2/hBN自润滑Fe基孕镶金刚石钻头性能研究

针对地矿、油气行业面临的钻探新挑战,将材料科学领域的自润滑技术引入热压烧结孕镶金刚石钻头领域,以期实现钻头在高温井底工作环境中的自润滑功能,从而降低摩擦放热,防止金刚石热损伤,提高钻头使用寿命。本文作为自润滑孕镶金刚石钻头设计的初步尝试,通过对固体润滑添加剂的优选与试验,首先确定了氟化钙(CaF_2)、六方氮化硼(hBN)两种固体润滑添加剂,以Fe基胎体为基体,通过热压烧结制备了具有不同浓度的固体润滑添加剂的自润滑孕镶金刚石钻头胎体试样,利用一系列仪器测定了其物理力学性能和摩擦学特性;制备了微型自润滑孕镶金刚石钻头,在微钻实验台上进行了钻进试验。试验结果表明:随着固体润滑剂含量的增加,两组自润滑钻头胎体试样的物理力学性能均有所降低,但幅度不同,CaF_2组明显小于hBN组;两组胎体试样摩擦系数均显著降低;CaF_2组胎体试样的磨损率先增后减,hBN组试样磨损率大幅增加;钻头进尺CaF_2组有所提高,hBN组逐渐减小。     

大陆科学钻探孕镶金刚石钻头胎体配方的前期研究

在对普通孕镶金刚石钻头高温力学性能检测的基础上 ,实验研究了 6种WC(W )基和 6种Ni基配方胎体的高温力学性质 ,从而提出 2种可供研制大陆科学钻探深部高温孔段孕镶金刚石钻头胎体使用的配方方案。     

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.     

关于提高金刚石钻头胎体工作能力的试验研究

在地质勘探中,金刚石钻进是一种主要的方法。在金刚石钻探生产中,钻探设备、钻头、钻探工艺、钻探生产操作技术和生产管理都是非常重要的。钻探技术经济指标与钻头胎体的工作能力关系更为密切,因此成了人们关心的问题。俄罗斯КубасовВ.В.博士等在提高钻头胎体工作能力方面做了大量的工作,取得了很好的技术经济效果。本文介绍了他们在低品级金刚石的选择性破碎处理、金刚石的热处理、金刚石钻头的低温处理和胎体性能的控制技术等方面的研究内容及取得的成果。     

预压层叠式钻齿型孕镶金刚石钻头的研制

分析了高品质钻头的应用需求,指明了高品质钻头的研究方向。设计了一种层叠式结构钻齿,采用预冷压工艺进行压制后,再经过装模热压烧结的新型孕镶金刚石钻头。给出了此类钻头的原材料选择和制作工艺参数,分析了钻探试验结果。结果表明：预压层叠式钻齿型孕镶金刚石钻头,有利于改善钻进条件,提高钻进效率,有效地实现钻头制造过程中节能降耗,是一种广谱性应用前景的孕镶金刚石钻头新型式。     

仿生自补偿一体式高胎体孕镶金刚石取心钻头研究

针对孕镶金刚石钻头齿间相互独立,在坚硬地层中钻进极易产生打滑和单齿受力太大导致钻头损坏的难题,引入仿生爪趾结构原理和自补偿理念,研制了仿生自补偿一体式高胎体孕镶金刚石取心钻头。钻头的一体式切削齿设计,主要在单齿的齿单元间采用加强筋方式强化单齿强度,单齿与单齿间设置齿间加强筋加强,使得钻头相邻齿单元、相邻单齿间相互连接形成一个整体,在钻进过程中,钻头齿的工作唇面会产生多个超过岩石极限破坏强度但远低于钻头胎体强度的应力集中区域,不容易出现少数几个接近或超过钻头胎体强度的应力集中区域的情况。如此,钻头的整体性更好,受力均匀,切削岩石的效率更高,寿命更长,尤其对于坚硬地层,防打滑效果更好。经现场试验表明:仿生自补偿一体式高胎体孕镶金刚石取心钻头较常规钻头具有更高的碎岩效率和更长的使用寿命。     

基于VB的孕镶金刚石钻头配料计算软件

热压金刚石钻头胎体配料计算较为繁琐,并且经常需要根据钻头使用效果及时调整配方,传统人工计算法效率低,容易引起计算偏差。基于VB开发平台,设计研制了一种热压孕镶金刚石钻头配料计算软件。该软件仅需要输入钻头参数和胎体配方,就能方便计算出胎体所需的各种粉末用量和金刚石用量,并且能将计算结果存档和打印,实现钻头生产的科学化管理。     

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。     

钻进打滑地层用孕镶金刚石钻头设计探讨

在极坚硬地层钻探施工过程中，经常出现钻头打滑现象，给钻进带来了极大的困难，钻孔施工周期长，增加了施工成本。针对打滑地层孕镶金刚石钻头钻进难题，提出了提高胎体硬度、降低扇形块的面积、加大水口面积的设计思想；为了提高钻头的寿命，提出了将制作金刚石增强型硬质合金复合齿的工艺、配方应用到制作孕镶金刚石钻头的设计思路。通过室内微钻试验，结果表明这种孕镶金刚石钻头具有高时效、长寿命等优点．为解决打滑地层钻进提供了新思路。     

仿生孕镶金刚石钻头在漠河冻土区天然气水合物勘探钻进中的应用

仿生孕镶金刚石钻头具有高效、耐磨的特点,符合漠河天然气水合物勘探的要求及漠河钻探施工现场的条件。介绍了符合漠河地层特点的仿生孕镶金刚石钻头的设计与制造。同时对效果不理想的钻头的钻进情况进行了分析,提出了评价钻头性能时需要综合分析,从而客观、真实地反映钻头的实际钻进能力。漠河天然气水合物MK-2科学钻探试验井的钻进结果表明,仿生孕镶金刚石钻头的寿命比普通孕镶金刚石钻头长73%,钻速比普通孕镶金刚石钻头高22%。     

广谱性金刚石钻头国内外研究现状及发展趋势分析

随地球浅层资源消耗殆尽,资源勘探开发不断向深部进军,所遇地层条件愈加复杂,坚硬致密地层、强研磨性地层等复杂地层条件成为深部钻探的重大阻碍。金刚石钻头广泛应用于地质资源开发,因此对金刚石钻头综合性能要求也随之提高,然而现有的金刚石钻头只能适用于某一地层,需要经常更换,因此,研发地层适用性好、钻进效率高、钻头寿命长的广谱性金刚石钻头是克服深部钻探任务的重要内容。近年来,金刚石钻头发展迅速,在结构、品类与性能等方面都得到了较大提升,同时也存在一定提升空间。本文介绍了近年来广谱性金刚石钻头的研究现状与取得的重要进展,包括钻头结构及胎体性能方面的提升及应用,随后针对现有的广谱性金刚石钻头研究成果,提出了金刚石钻头的研究难题以及未来发展方向。通过本文对广谱性金刚石钻头的发展趋势总结,揭示了金刚石钻头制作技术和应用领域的新型研究方向,对我国油气勘探及矿产资源开发领域广谱性金刚石钻头研究有一定借鉴意义。     

有关砂卵石层孕镶金刚石钻头设计与制造的思考

在钻探生产中经常遇到砂卵石层，砂卵石层中石英含量高，坚硬、研磨性强，形状各异，大小不一，钢粒钻井和硬质合金钻进都不适用钻井砂卵石层；普通金刚石钻头钻进中窜动厉害，对钻头胎体冲击大，钻头磨损特别快，寿命低，而且容易掉块，给钻进带来麻烦，使钻进成本上升。针对砂卵石地层的特点，提出研制适用于砂卵石层金刚石钻头的设计与制造思路。     

金刚石定位排布钻头设计

对孕镶金刚石钻头中的金刚石定位排布方式和参数进行了分析,设计、制造出40/45目和50/60目金刚石定位排布钻头。在广西横县孟村矿区的钻进试验中,40/45目金刚石钻头的寿命是普通钻头的1.84倍;50/60目金刚石钻头的寿命是普通钻头的2.74倍,时效提高19.7%。     

金刚石钻头磨损机理分析

针对当前对金刚石耐磨性试验研究方法的不足之处，提出了一种新的试验方法，该方法通过连续拍摄钻头钻进过程中同一胎体面上的金刚石变化，从微机上观察了分析了金刚石钻头的磨损机理，得同了两个新的结论，可供孕镶金刚石钻头的设计和使用参考。     

超声波在电镀金刚石钻头工艺中的应用与研究

在常规电镀液中引入超声波技术,通过超声波电镀金刚石钻头与普通电镀金刚石钻头在制造周期、镀层表面形貌、镀层显微硬度及综合钻进性能的对比表明:超声波电镀金刚石钻头的制造周期缩短近50%、镀层的显微硬度提高近100%;同时,超声波电镀金刚石钻头的综合钻进性能也增强了近25%,产品有巨大的市场价值和良好的应用前景。     

SY系列深孔硬岩孕镶金刚石钻头的研究与应用

针对山东莱州纱岭、前陈,招远水旺庄等典型的深孔硬岩强研磨性地层情况,对孕镶金刚石钻头在原料、配方、模具以及各项生产工艺等方面做出设计、研发和改进,并对钻头进行长时间、多层次的试验,根据各项理论指标结合试验数据,确定钻头的设计参数,研发出了适合深孔硬岩强研磨性地层使用的孕镶金刚石钻头。     

关于金刚石钻进工艺优化几个问题的研究

孕镶金刚石钻头钻进时,孔底所剩岩屑数量直接影响钻进是否处于正常状态,正确设计岩屑规程可以保证钻头正常钻进。计算和实验证明,冲洗液流在钻进过程确实产生空化气蚀现象,对钻头磨损有严重影响。设计各个通道过水面积相等的钻头,可以基本解决这个问题。应该保证供给的冲洗液量与机械钻速之比保持在合理的范围内。     

人造金刚石在中国地质钻探中的应用

人造金刚石于７０年代开始在我国地质钻探中推广应用。除人造金刚石单晶外，还采用了聚晶、复合片以及其它烧结体或镶嵌体。从钻头制造到钻探设备、工具、仪器以及钻探工艺等一系列科研成果用于生产，并进行了多项相关理论的研究。建立了钻探设备和工具两个质检中心。所有这些大大地推动了我国钻探工程的技术进步。