新型柱状聚晶钻头的研制与使用

一、概述以往对于钻进硬或坚硬岩层的金刚石钻头进行了不少工作，而且取得了很大成绩。但对于适用于钻进软—中硬岩层的金刚石钻头，进行的工作不多。尤其是采用金刚石钻进软岩，仅限于使用价格较高的天然金刚石表镶钻头。这不仅资源紧缺，而且也不适应金刚石钻探新形势的要求。因此，立足于国内资源，充分利用现有的人造金刚石粉末烧结体研究和制造钻     

钻探用金刚石的铁磁性及其与钻头工作性能关系的试验研究

为了提高金刚石钻进的效益，国内许多钻头研究者对金刚石钻头的某些结构参数与地层的适应性关系进行了深入的研究。但对金刚石磨料性能与钻头工作性能关系的研究似乎很少。据文献记载，人造金刚石的铁磁性对其物理化学性能及钻头的工作性能有显著的影响。本文通过试验数据，分析钻探用人造金刚石的铁磁性与其质量及钻头工作性能间的关系。提出人造金刚石的最优化磁选工艺规程和提高金刚石钻进经济效益的途径。     

机械化方法鉴定钻头用金刚石的强度性能

金刚石钻进时所用金刚石颗粒的强度，是影响金刚石钻头工作性能和坚固度的极重要因素之一。钻头上镶嵌的不同强度的金刚石将导致金刚石的提前掉落和相互破坏。因此，对钻头用工业金刚石质量评定的客观性和可靠性，并考虑到在不同地质技术条件下钻头的使用特点具有很大意义。     

金刚石复合片在地质钻探中的应用

目前，由于在地质钻探工作中广泛地采用了金刚石钻头，因此工业金刚石的需求量在不断地增长。一九七八年，世界上用于地质钻探的金刚石已达六百万克拉，预计今后金刚石的用量还将以每年增长百分之八的速度增加。现在仅靠天然金刚石已满足不了钻探     

我院超硬材料工业茁壮成长

人造金刚石是一种超硬材料，在工业上有着广泛的用途。为适应国民经济发展的需要，我院已建立并形成１０００万元以上产值的人造金刚石年生产能力。在金刚石高强度、粗颗粒与大腔体合成及后处理方面，我院做了大量研究与改进工作并取得了良好的效果；在金刚石新产品开发与应用方面，我院研制了适应打滑地层条件的钻头，大直径圆盘锯片和金刚石强化柱齿等产品并取得了成效；文章最后概要地提到我院进一步发展金刚石产业的设想。     

人造金刚石覆膜处理提高孕镶钻头寿命的探讨

近年来，我们在围绕提高人造金刚石孕镶钻头使用寿命和钻进时效的研究试验工作中，针对人造孕镶钻头在钻进过程中唇面金刚石脱落的现象，摸索对人造金刚石电化学覆镀金属膜工艺（简称覆膜），并用覆膜金刚石制作不同胎体性能的热压孕镶钻头，开展了生产试验对比。试验资料表明：在金刚石品级相同的条件下，金刚石经过覆膜处理后，对孕镶的使用寿命和钻进时效均有较大的影响，它是提高人造孕镶钻头制造质量的有效途径之一。     

新型广谱金刚石破碎岩石工具的研制

新型广谱金刚石钻头由钻头钢体和金刚石刀头组成。金刚石刀头由若干含金刚石孕镶层和纯合金层相间组成。该新型金刚石钻头破碎岩石是以金刚石破碎为主、以破碎穴效应为辅的方式进行的。其特点是破碎岩石效率较高，对岩石的适应性较强，使用寿命高，钻头的导向性及工作稳定性较好，钻进效果与钻进质量明显提高。     

提高金刚石钻头使用寿命的几点措施

去年以来，我们通过总结过去的经验教训，认识到要提高金刚石钻进的技术经济效果，必须提高金刚石钻头的使用效果。从四月份起，着重抓了提高金刚石钻头使用寿命这个关键问题，由于领导重视、全体钻探职工的共同努力，并制定了一些措施和管理办法，经过几个月的工作，取得了一定的效果。     

碎岩刀具工作面圆弧化机理及解决途径

通过分析孕镶金刚石刀头碎岩和磨损机理，找出引起金刚石刀头工作端面圆弧化的原因，并提出了克服圆弧化现象的几种方法。     

高浓度孕镶金刚石钻头的工作效能

苏联超硬材料研究所进行的研究表明，在孕镶钻头胎体内合成金刚石的浓度对钻头的耐磨性能有很大的影响。合成金刚石浓度达70％的孕镶钻头保证不了有效的钻进。钻头工作过程中观察到金刚石颗粒裂碎和完全损坏以及胎体沿高度强烈不均匀的磨损。钻头金刚石浓度由70增至125％时，可有效地破碎岩石。在这个范围内随着浓度的增大而减少了金刚石的单位载荷，增加了金刚石颗粒的寿命，并观察到钻头的耐磨性能与浓度的关系几乎是直线的。     

PDC复合层厚度对金刚石钻头性能影响的现场试验分析

在PDC钻头切削齿磨损机理研究基础上，进行了现场试验。结果表明，PDC切削齿复合层厚度对金刚石钻头的寿命及机械钻速有较大影响，因而切削齿复合层厚度的选择在金刚石钻头优化设计中是非常重要的。     

钎焊单层金刚石薄壁钻头钻削工程陶瓷的研究

利用高频感应钎焊技术, 制备3种粒度的单层金刚石薄壁钻头。采用恒压的方式, 在不同的载荷条件下, 对工程陶瓷进行钻削实验, 记录钻削过程中的扭矩, 并观察钻削后钻头端面金刚石磨粒的磨损状态。结果发现, 钎焊金刚石薄壁钻头在钻削过程中, 材料的加工效率不是简单的随磨粒粒度、外载荷的增减而增减, 而是存在一种动态的关系; 工程陶瓷的加工效率同磨粒的具体形貌关系密切, 在特定的加工条件下, 磨粒发生磨平磨损, 则陶瓷材料将以塑性变形为主, 加工效率低, 钻削过程中扭矩增大; 磨粒发生微观破碎, 则陶瓷材料将以断裂破碎方式去除, 加工效率高, 钻削过程中扭矩较小且平稳。     

金刚石和硬质合金复合堆焊在钢齿钻头齿面强化中的应用

本文针对目前用于钢齿牙轮钻头齿面强化的国产硬质合金抗冲击能力差、耐磨性不足等问题，以钢齿牙轮钻头基体材料20Ni4Mo作为试验用材，选用具有良好耐磨性能的球形硬质合金和金刚石作为齿面强化材料，采用氧乙炔堆焊工艺完成了钻头基体材料的表面强化研究，从而提高钻头基体材料的表面耐磨性和抗冲击能力。通过模拟钢齿牙轮钻头工作环境，用冲击磨料磨损试验实现对基体材料表面堆焊层的耐磨性检验，为钢齿钻头齿面强化探索一条更为有效的新途径。     

博孜区块新型表孕镶金刚石全面钻头的研究与应用

针对塔里木油田博孜区块巨厚砾石层的岩性差异大、可钻性差、钻头机械效率低和使用寿命短的问题,本文从刀翼式结构、中心强化、表孕镶多级人造金刚石配方、分体烧结工艺等方面对配套高速涡轮钻具钻进的新型表孕镶金刚石全面钻头进行了设计与研究。研制的Ø333 mm表孕镶金刚石全面钻头在博孜区块进行现场应用,钻头的平均机械钻速2.01 m/h,寿命300 m,与进口孕镶金刚石全面钻头相当,但成本远低于进口钻头,大幅度提高了该地层勘探开发的施工效率,降低了勘探成本。     

电镀金刚石钻头电镀机理的探讨

着重阐述了电镀金刚石钻头中人造金刚石电镀包镶机理、电镀液主盐硫酸镍的选择及胎体镀层合金金属共沉积的形成机理与条件。     

电镀热压人造金刚石孕镶块嵌齿薄壁钻头的研制

采用低温电镀工艺 (室温 )生产热压金刚石孕镶块钻头 ,或者说把金刚石孕镶块镶嵌在钻头钢体上 ,然后在其表面镀覆一层金刚石复合镀层使其与钢体相结合从而使其避免银焊对金刚石的二次热损伤 ,使这种钻头具有胎体性能可调性好和内外保径强的优点。经探索性试验 ,取得了较好的效果 ,受到了用户好评     

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。     

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。     

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。     

卵砾石地层金刚石钻头的试验研究

卵砾石地层钻进是钻探的难题之一,不仅钻进速度低,钻头的使用寿命短,而且钻探成本高。针对卵砾石地层钻进,开展了新型结构钻头的试验研究,研制成一种金刚石-聚晶体复合型钻头,现场试验表明,钻头的钻进速度能够≮1.8 m/h,使用寿命能够达到50 m,钻探成本较低。