低温氮、磁化综合处理钻头使用性能提高的X射线和电子显微技术分析研究

在地质钻探和石油钻井中,钻头都是非常重要的钻进工具。其技术特性,特别是硬度和耐磨性与钻探的技术经济指标,即与机械钻速、钻头进尺和每米钻探成本直接相关。为了提高钻头的工作性能,俄罗斯南方国立技术大学提出了综合低温淬火、磁化回火处理钻头的方法。经过综合处理后,钻头体、复合片底座和钎焊层的硬度分别提高了30%、3%和22%。野外钻进试验结果表明,经过低温液态氮和磁化综合处理的与未经综合处理的钻头相比,每次试验钻头进尺都有提高,总体上钻头进尺提高了22.2%,取得了很好的钻进效果。并对取得的效果进行了X射线和显微技术分析。     

基于ANSYS的金刚石钻头钻进中孔底岩石的热交换研究

合理的井底岩石热交换有助于岩石表面应力的发育,从而有利于提高钻进效率.但孔底岩石热交换是一个复杂的动态变化过程,很难用一个数学模型进行量化求解.基于此,本文采用有限元方法,对孕镶金刚石钻头钻进过程中的孔底岩石热交换问题进行了建模,并利用ANSYS软件对孔底岩石表层温度分布及其随时间、钻头参数的变化规律进行了分析,得出了...     

电镀金刚石钻头野外试验及效果分析

为了检验用含稀士添加剂的镀镍液制造的金刚石钻头的效果，采用该镀液生产了一批金刚石钻头，并在小秦岭金矿区进行了野外钻进试验。文章给出了金刚石钻头的制作条件，包括镀液配方和金刚石参数；介绍了试验矿区的地质条件、钻探设备及钻进工艺条件；对钻过的主要岩石的物理力学性质（摆球硬度、塑性系数、单轴抗压强度）和成分进行了测试和分析。钻进试验结果表明：该种电镀金刚石钻头具有寿命长、时效高和适应性强等优点，取得了较好的经济技术指标，但存在着钻头底唇拉槽、内外保径磨损较严重等问题。结合电镀金刚石钻头的制造工艺和钻头的磨损形态，分析认为这两个问题是由钻头钢体尺寸设计不合理引起的。     

金刚石稀土合金膜层镀覆及其应用研究

金刚石表面镀覆金属膜层的研究已经有了十余年的经历,在金刚石工具制造中取得了好的效果。文章在以往的研究基础上,为提高金刚石覆膜效果和应用效果,在镀膜过程中,采用了在镀覆金属中加入稀土的方法。试验表明,金刚石与金属膜层的结合强度有了提高,镀膜金刚石在胎体合金中的包镶牢固程度随之得到提高。     

铈离子对镍电结晶过程的影响

为了解铈离子对镍电沉积电极过程的影响,采用线性扫描伏安法、单电位阶跃计时电流法、交流阻抗谱等方法,对镍在玻碳电极上的电沉积进行了研究。实验结果表明：CeCl3的加入使镍离子的扩散系数下降、电荷传递电阻增大,加大了镍沉积的阴极极化,同时使电结晶成核速率常数增大,晶体向外生长速度下降。这些变化可能与Ce^3＋及在沉积过程中形成的Ce^3＋多核配离子吸附在阴极表面有关。但铈离子的加入没有改变镍在玻碳电极上的电结晶成核机理。     

极端顶点设计在热压金刚石工具胎体配方试验中的应用

胎体配方试验是热压金刚石工具研究中的重要内容.本文在介绍混料回归极端顶点设计方法的基础上,采用该方法进行了铁基胎体配方的试验研究.试验选择铁、磷、镍、钴作为试验的四个影响因素,胎体的洛氏硬度HRB值作为试验指标,回归模型选择四因素二次多项式.回归方程的系数采用Excel中的"回归"求解,对应硬度最大值的胎体的优化配方通过Excel中的"规划求解"求得.计算表明,胎体配方含铁48.5%、磷2.5%、镍8.0%、钴8.0%时,胎体硬度值最高(117.8HRB).验证性试验表明,试验值与回归预报值基本吻合,说明极端顶点设计方法在该金刚石工具胎体配方试验中的应用是合理可靠的.     

低温低压下石墨对金刚石钻头胎体摩擦性能的影响

为了更加科学地设计低温低压无冲洗介质条件下的金刚石钻头胎体,基于金刚石钻头干钻时出现高温摩擦热的现象,采用向胎体中添加石墨作为润滑剂的方案,以减小胎体的摩擦因数,降低摩擦热.研究石墨的体积分数、粒度对胎体力学性能和不同环境下对胎体摩擦性能的影响,结果表明:随着石墨体积分数的增加,胎体的硬度,抗弯强度,常温常压、低温低压下的摩擦因数逐渐减小,磨损量先减小后增大,当石墨体积分数增加到7.5%时,磨损量达最小值.随着胎体中石墨粒度的减小,胎体的抗弯强度和常温常压、低温低压下的摩擦因数逐渐减小,胎体的硬度和磨损量逐渐增大.摩擦磨损后胎体的形貌分析表明,加入石墨后,胎体在不同环境下的磨损均减轻,可实现对钻头胎体的润滑作用.     

金刚石稀土合金膜层镀覆及其应用研究

金刚石表面镀覆金属膜层的研究已经有了十余年的经历。在金刚石工具制造中取得了好的效果。文章在以往的研究基础上，为提高金刚石覆膜效果和应用效果．在镀膜过程中，采用了在镀覆金属中加入稀土的方法。试验表明，金刚石与金属膜层的结合强度有了提高，镀膜金刚石在胎体合金中的包镶牢固程度随之得到提高。     

金刚石地质钻头的现状与发展

文章简要回顾了金刚石地质钻头的发展历程,介绍了近几年金刚石地质钻头的研究现状和发展趋势,文中的内容尽量反映同行们的科研成果与宝贵经验.文章所叙成果具有一定的理论指导意义和实用价值,期望能对我国地质钻头的发展和地质勘探工作起积极的促进作用.     

MoS_2的电镀工艺对低温低压下MoS_2-Ni基金刚石钻头胎体摩擦性能的影响

基于金刚石钻头干钻时出现较高摩擦热的现象,采用MoS2作为胎体润滑剂,用电镀法制备MoS2-Ni复合胎体材料,以减小胎体的摩擦因数、降低摩擦热;并研究电镀工艺对MoS2复合镀层的显微硬度和低温低压下复合镀层对胎体摩擦性能的影响。结果表明:随镀液中MoS2浓度增大,镀层的显微硬度和胎体的摩擦因数降低,当MoS2浓度大于0.5g/L时,镀层的显微硬度和胎体的摩擦因数变化不大;随镀液pH增大,镀层显微硬度降低,胎体的摩擦因数先减小后增大,当镀液pH增大到4.0后,镀层的显微硬度变化不大,胎体摩擦因数达最小值;随镀液电流密度增大,镀层显微硬度和胎体摩擦因数先减小后增大,当电流密度增大到2.5A/cm2时,镀层的显微硬度和胎体摩擦因数达到最小值。摩擦磨损后的胎体材料形貌分析表明,控制好电镀工艺条件,可实现低温低压下MoS2-Ni复合材料对胎体的润滑作用。