适合强研磨性硬地层的新型混合钻头设计及现场应用

为提高金刚石复合片(polycrystalline diamond compact，PDC)钻头在强研磨性硬地层中的破岩效率和使用寿命，设计2只由PDC切削齿和金刚石孕镶块组合作为切削单元的PDC-金刚石孕镶块新型混合钻头，并在冀中某断层区块石英岩地层进行现场试验。试验结果表明:与同井段使用过的牙轮钻头的平均值相比，1#PDC-金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速提高52.30%，平均钻头进尺提高97.30%；与牙轮钻头的平均值和M1375D PDC钻头相比，2#PDC-金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速分别提高30.85%和 32.30%，平均钻头进尺分别提高70.50%和 47.40%。PDC-金刚石孕镶块混合钻头极大地提高了强研磨性硬地层中的钻进效率，降低了钻井成本。      

CVD金刚石条强化孕镶金刚石钻头的试验研究

本文将经过激光切割的CVD金刚石条镶嵌到传统的孕镶金刚石钻头胎体中,研制了一种新型的硬支点强化型金刚石钻头,以提高钻头在坚硬地层中的钻进效率和使用寿命。介绍了该新型钻头的设计及制造工艺,并进行了室内钻进试验。结果表明：与聚晶金刚石柱强化孕镶金刚石钻头相比,CVD金刚石条强化的孕镶金刚石钻头的钻进效率较高,达5．575m／h,且该钻头的磨损程度更小,使用寿命长。在钻进过程中更加稳定.     

纳米WC弥散强化孕镶金刚石钻头

为提高孕镶金刚石钻头的钻进效率和使用寿命,将纳米WC引入到传统胎体配方。利用纳米WC的弥散强化作用,优化胎体配方及制备工艺,提高钻头工作层的物理力学性能,从而研制出强化型孕镶金刚石钻头。将其与传统钻头进行室内钻进对比试验。结果表明:将质量分数为2.5%的纳米WC添加到孕镶金刚石钻头的传统胎体配方中研制出的强化型钻头,其机械钻速提高了24.93%,使用寿命提高了28.91%,钻进过程更加平稳。      

低温电镀热压金刚石孕镶块钻头的研制

采用低温电镀工艺（室温）生产热压金刚石孕镶块钻头，或者说金刚石孕镶块镶嵌在钻头刚体上，然后在其表面镀覆生层金刚石复合镀层使其与刚体相结合从而使其避免银焊对金刚石二次热损伤，同时这处钻头具有胎体性能可调性好和内外保径强的优点。深受生产用户好评。     

CVD金刚石强化孕镶金刚石钻头的冲击回转钻进试验研究

孕镶金刚石钻头的性能对地质勘探钻进的效率和成本有很大的影响.为了提高钻头的性能,本文设计、制造了一种用CVD金刚石条作为硬支点材料的新型孕镶金刚石钻头.设计了CVD金刚石务的尺寸、数量及在钻头胎体上的排列方式.根据被钻岩样的可钻性及研磨性,设计了钻头胎体硬度、金刚石粒度、浓度及钻头结构.采用中频感应热压法制造了φ59 ...     

谈如何提高绳索取芯孕镶金刚石钻头的寿命

通过近二十年的生产实践，从胎体配方等八个方面提出提高绳索取芯孕镶金刚石钻头寿命的方法。     

高效率孕镶金刚石钻头的研制

分析了研制高效率孕镶金刚石钻头的意义,讨论了高效率对孕金刚石钻头的配方要求,设计了高效率孕镶金刚石钻头的配方参数,现场试验表明,研制的高效率孕镶金刚石钻头的使用效果比较理想。     

多元纳米颗粒强化WC–青铜基金刚石钻头胎体材料

为提高孕镶金刚石钻头胎体性能,使其更好地满足钻探需求,向WC–青铜基胎体材料中加入纳米NbC和纳米WC颗粒,研究其对胎体力学性能、微观结构的影响。利用配方均匀设计法、回归分析和规划求解得到纳米颗粒的最优添加量,并烧制钻头开展室内钻进试验。结果表明:加入纳米NbC和纳米WC后,WC–青铜基胎体材料的硬度和抗弯强度最高提高25.23%和5.73%;含金刚石的胎体材料的耐磨性明显增强,其磨耗比最高升高57.4%;金刚石与胎体之间结合得更加紧密。纳米颗粒强化后的孕镶金刚石钻头的机械钻速提高19.63%,单位进尺工作层消耗减少32.84%,说明纳米颗粒能强化孕镶金刚石钻头,提高其钻进效率,并延长钻头寿命。      

胎体中含有铜锰阻尼合金成分的金刚石钻头研制及钻进试验

孕镶金刚石钻头在钻进过程中,经常会遇到有害的振动问题,这种振动极大地影响钻进的稳定性。阻尼合金能耗散振动能,可达到减振的目的。本实验用铜锰粉末代替63#配方中的663青铜粉,来制作金刚石钻头的胎体试样。对胎体试样进行力学性能测试及断口形貌分析,结果表明:相较于63#配方试样,质量分数40%铜锰粉末的胎体试样组织均匀,结构致密,硬度提升14.7%;孕镶金刚石钻头磨耗比提高13.2%,抗弯强度降低22.4%。钻进试验结果表明:在钻进均质花岗岩岩样时,质量分数40%的铜锰配方钻头与63#配方孕镶金刚石钻头钻进性能相近,钻进振动加速度幅度减小约4.3%,钻头阻尼性能提高,钻进过程更加平稳。      

金刚石孕镶钻头的面形状

本文对金刚石孕镶钻头磨损机理进行了分析。讨论了目前钻探领域广泛使用的几种典型的金刚石孕镶钻头唇面形状的优缺点。最后从理论的角度改进了金刚石钻头的唇面形状。并阐述了制造该形状钻头的方法及该钻头的优越性。     

新型优质孕镶金刚石钻头研制

针对钻进中硬-坚硬岩层时钻头钻进效率低、寿命短等情况,研制了一种新型优质孕镶金刚石钻头.该钻头结合运用了交错式唇面和自形成同心圆齿设计,以及金刚石在胎体中的有序排列技术,提高了钻头在钻进该类岩层时的钻进效率及寿命.本文从理论上分析了这种新型钻头的碎岩机理,自形成同心圆齿钻头,使钻头在碎岩机理方面有所突破,并详细阐述了这种钻头的优越性:自形成同心圆齿交错式唇面钻头,减少了工作中钻头唇面与岩石的接触面积,提高了钻头对岩石的摩擦系数和摩擦力,有利于岩石体积破碎,提高碎岩速率;工作层胎体中金刚石按均匀有序方式排列,提高了金刚石的利用率,使钻头的钻进效率和使用寿命得到提高,同时提高了钻进质量的稳定性.实际应用中95/64 mm新型钻头的钻进时效比同规格普通钻头提高了52%,寿命提高了33%,钻进效果良好.     

煤矿井下随钻测量定向钻进用PDC钻头的研制

煤矿井下随钻测量定向钻进需要设计高品质的PDC钻头。本论文从PDC钻头的结构参数到PDC切削齿的选型均进行了较深入的分析研究;同时研制了96 mm胎体式定向钻进用PDC钻头,并进行了现场试验,共钻进1个主孔和4个分支孔,平均钻进时效为4.12 m/h,累计进尺达1 001.6 m。试验结果表明,该钻头造斜效果好,使用寿命长,完全能满足使用要求。     

三峡永久船闸导垂孔施工用电镀金刚石钻头的研制

为了满足导垂孔施工孔径大、垂直精度高（扎斜允许偏差在1‰以内）的要求，本文采用复合电镀技术研制出大口径会刚石钻头，所用胎体材料为镍钴合金，钻进金刚石的品级为MBD8、MBD10，其中MBD10占总量的60％，金刚石粒度分别为40／45、45／50、50／60、60／70，各种粒度的比例（质量比）分别为20％、30％、35％、15％。电镀金刚石钻头在室温下进行，pH值在3～5之间，电流密度在0．5—0．9A／dm^2范围内。文章还提出了基体设计和强化方案，分析了钢体、金刚石参数、胎体对钻进过程的影响，采用混目金刚石扩大了钻头的适用范嗣，提高了钻头的自锐性。使用结果表明：胎体配方、工艺流程、电镀参数和钢体强化没汁是合理的，研制的电镀金刚石钻头在二峡永久船闸倒垂孔钻进中，其平均使用寿命达到16米，钻进时效为0．3～0．5m．     

钎焊法制造单层金刚石取孔钻及其界面微观结构

使用钎焊法制造了单层金刚石取孔钻,并与电镀单层金刚石取孔钻的加工性能进行了比较.发现由于具有高的金刚石出刃和结合强度,钎焊取孔钻的锋利度和寿命都优于电镀取孔钻.通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)和X射线衍射等对钢基体-钎料合金-金刚石的界面微观结构和成分进行了观察和分析,发现钎料合金中的Ni,Cr元素向钢基体中有一定的扩散;而在钎料合金和金刚石上分别存在反应层.钎料合金反应层主要是金刚石表面的C原子扩散进入液相后与Cr反应生成的Cr3C2和Cr7C3,而金刚石反应层是石墨化金刚石表面的位错通道与Cr反应形成Cr3C2并渗透到一定的深度形成的.     

金刚石薄壁钻的制造及在建筑工程中的应用

本文介绍了金刚石钻头在国内外建筑工程中的应用情况。着重介绍了作者研制的金刚石薄壁钻头在几项重大工程中的使用情况,给出了合适的使用参数,比较了钻进效率,分析了刀齿磨损情况,提出了金刚石薄壁钻在制造和使用中应注意的问题。     

硬地层定向PDC钻头个性化设计与应用

为了扩大PDC钻头在坚硬地层钻进方面的使用范围,通过对钻头冠部轮廓形状、切削结构、切削齿工作角度、钻头水力结构、稳定特性影响因素等方面的研究和优化设计,针对长岭凹陷青山口组及拳头组地层,个性化设计了311BTS115E6型定向PDC钻头。试验表明:新型号钻头在硬地层定向段机械钻速高,平均机速达到3.2m/h,与临井相同井段钻头相比,钻速提高了200%。且该钻头滑动过程中造斜率高、工具面稳定,具有极高的推广价值。     

电沉积金刚石薄壁工程钻头的研制

电沉积金刚石薄壁工程钻头是一种新型钻孔工具。本研究成功地解决了胎体与钢基体结合强度、同心度及金刚石掉块等关键技术问题。实际工程表明：该钻头具有钻速快、强度高、不掉块、寿命长等优点。