聚晶金刚石复合片锚杆钻头性能试验研究

为研究聚晶金刚石复合片锚杆钻头的性能,选择4种钻头进行现场试验,得出当岩性硬度系数在7～10之间时,矩形水眼型钻头的钻进速度要优于圆形水眼型钻头;在岩屑颗粒比较大的顶板岩层中钻进宜选用矩形水眼型钻头,在岩屑呈粉末状的顶板中,宜选用圆孔水眼型钻头;钻头的钻进速度随着岩性硬度系数的增加大致表现出线性降低,使用寿命随着岩性硬度系数的增大呈线性逐渐降低;磨损区优先出现在复合片的顶部和外侧边缘,破口断面不规则,表现为片状剥落.     

基于数字钻孔的钻头磨损与随钻参数关系研究

通过随钻参数反演岩石力学参数是数字钻孔技术的核心问题，PDC钻头是数字钻孔技术中破岩的主要结构。为了分析PDC钻头磨损程度对随钻参数的影响，基于煤矿液压锚杆钻机建立了数字钻进系统。利用该系统进行了钻头不同磨损程度下的数字钻进试验，同时结合有限元软件对钻进过程进行模拟，研究了PDC钻头磨损条件下随钻参数的变化规律。研究结果表明：钻进过程中各随钻参数之间的相关性与岩石强度变化规律显著；随钻参数对钻头磨损程度响应明显，在相同动力以及岩石强度条件下，钻进速度随着钻头磨损程度的增大而减小，钻杆扭矩随磨损程度增加而增大。试验结果与数值计算结果变化规律一致，证明了钻头不同磨损程度对于数字钻孔技术确定岩石性质具有重要影响。该研究为PDC钻头在数字钻孔中合理调整钻进参数以及反演岩石力学参数提供了参考。     

地浸砂岩型铀矿弹塑性致密泥岩钻头的研究与应用

针对北方地浸砂岩型铀矿超过400 m钻孔钻进中弹塑性致密泥岩钻进效率低的问题,研究试验了钻头,提高了钻进效率,总结了操作技术.用φ104 mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的光滑的红褐色、浅绿色"打滑"泥岩;用φ104 mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的灰色致密泥岩;用φ104 mm交错式圆片状复合片钻头钻进脆性较大的黑灰色弹塑性致密泥岩;用φ104 mm交错式圆片状复合片钻头钻进灰白色脆性较大的弹塑性致密泥岩;用φ104 mm双环式齿形复合片钻头钻进弹塑性致密硬泥岩.     

煤层底板灰岩层注浆定向水平井用PDC钻头个性化设计

针对煤层底板灰岩层定向水平注浆井钻进工艺特点及灰岩层地层特性,通过分析现场地质特征及构造、钻孔设计以及井身结构等特点,对拟钻地层特性、钻进工艺以及常规钻头磨损情况进行研究,对钻头剖面形状、切削齿排布、切削齿安装角度以及金刚石复合片优选进行优化设计。新设计钻头采用抛物线剖面,极限密度布齿并针对关键部位增加后备齿加强的方案,降低钻头关键部位磨损,提高钻头攻击性,以通过数值模拟分析异形切削齿破岩效率,以强化鼻部切削齿,提高钻头抗冲击韧性,防止钻头冲击破坏。采用优化设计的钻头进行现场试验,使用寿命较常规PDC钻头提高58.18%|复合钻进平均速度较常规PDC钻头提高50%|定向钻进平均速度较常规PDC钻头提高56.52%,实现了灰岩层底板注浆施工优快钻井需求,为硬岩裂隙地层定向井钻进施工提供了钻头设计方案,为同类地层注浆井的施工提供了技术支撑。     

硬致密泥岩钻进的新型复合片钻头的研究与应用

介绍了一种新型齿形的复合片钻头，在硬致密泥岩中钻进，与常规复合片钻头相比，具有很高的钻进效率和高的钻头寿命，解决了泥岩钻进效率低的难题。     

高效耐冲击复合片取心钻头的研制与应用

针对油气及非常规油气、科学钻探中,砂质泥岩和砂泥岩互层钻进效率低、钻头寿命短的难题,通过齿形金刚石复合片与圆形复合片的交错布置,研制的新型高效耐冲击复合片取心钻头在新疆吉木萨尔油田36-4井页岩油芦草沟组进行了试验研究。结果表明：研制的新型高效耐冲击复合片取心钻头机械钻速较其他钻头提高了2.4~3.1倍,取得了良好的社会经济效益。     

三翼内凹式PDC复合片钻头加工工艺技术研究

以三翼内凹式PDC复合片钻头为例,研究出一整套加工PDC复合片钻头的工艺路线,试验结果表明,采用该工艺路线加工的PDC复合片钻头焊接强度高、耐磨性强、抗冲击性好,在完成复杂深孔钻孔后,没有出现掉齿或崩刃现象,极大地提高了钻进效率,降低了钻头制造成本。     

深部钻进用新型复合片钻头的试验研究

在地质钻探和石油天然气钻井中,尤其是在深部钻进中复合片钻头得到了广泛的应用,取得了很好的技术经济效果。但是,常常发生复合片非正常磨损甚至损坏的情况,影响了其推广使用。俄罗斯钻探工作者在对其进行深入研究的基础上,提出了使用新一代楔形复合片和圆锥弧形复合片组合,设计出新型结构减振复合片钻头,取得了一定的进展,技术经济效果良好。     

PDC复合片钻头银钎焊质量控制方法研究

以PDC复合片钻头银钎焊为例,研究出一整套完整的质量控制方法,通过试验表明,采用本质量控制方法加工的PDC复合片钻头焊接强度高、耐磨性强、抗冲击性好,在完成复杂深孔钻孔后,没有出现掉齿或崩刃现象,提高了钻进效率,降低了钻进成本。     

复合片钻头试验初见成效

我所、北京队与人工晶体研究所协作研制的复合片钻头,经过半年多的努力,设计出将近十种类型,制作出数十个钻头,在室内试验台的钻进试验和去广东、辽宁等地野外队进行的生产试验,已获得初步成效。如在辽宁地质公司102队二号机台,在荣官石膏矿区的下寒武纪紫色条带状粉砂质页岩中,当孔深375.67m时,下入1403~#复合片钻头进行试验,获得钻头总进尺73.07m及平均实测时效1.27m/时的记录,比该机台采用的人造聚晶钻头进尺及时效都有较大的提高。1403~#复合片钻头尚可再使用。从复合片钻头在中硬以下岩层试验钻进中反映出来的优越性,可以为当前公司推广绳索取心钻进提供合适的钻头,弥补中硬以下地层金刚石钻头的空白。     

地热钻井用钻头

一、前言钻井费用在地热开发所需费用中所占比例非常大，如何缩短钻进时间，减小钻进费用成为一大课题。过去，为提高钻进效率曾进行了种种努力。目前，地热钻井用的钻头大部分为三牙轮钻头。但是牙轮钻头在高温环境中使用，密封和轴承等容易损坏，寿命短。为此，各国都进行了地热钻井用钻头的研究开发，并已制作出性能良好的地热钻井用钻头，但其性能尚不充分。高温钻头除了耐热、耐磨、耐腐蚀外，还应该具有类似全面钻头的简单结构。美国进行了金刚石复合片高温全面钻头的研究开发，但是钻进硬地层的效果不理想。日本也进行了高温硬地层钻进用金刚石复合片的开发。作者等对三牙轮钻头进行性能评价后，又以开发直径215.9mm（8~1/_2in）左右地热钻井     

日本金刚石复合片钻头研究现状

金刚石复合片最初呈圆片形，用作金属材料切削工具，由人造金刚石烧结体和WC—Co硬质合金基座构成（图1）。以往的钻头用金刚石复合片通常采用低温钎焊（不超过650℃）或压入法镶嵌到钻头上（前角为-10°—-25°）。此种钻头以剪切作用钻进，钻进效率比牙轮钻头高。金刚石复合片材料来源广，成本     

金刚石空气钻进的数字模拟

以金剐石磨损来表示所采用的模拟钻头性能的一个简单的金刚石钻进的数学模型,它可预示钻头压力、转速和纯钻时间,对瞬时钻速、进尺、钻头磨损和成本的影响。其代表是热传导模型。根据采用的钻进和热传导模型,就可确定出足以冷却钻头所需的最小空气流量。     

复合锥单牙轮钻头牙齿磨损研究

复合锥单牙轮钻头是基于球形单牙轮钻头的新型单牙轮钻头,其独特破岩方式能提高钻头效率。但现场试验发现,钻头牙轮小端一侧切削齿和保径齿磨损严重,牙轮大端切削齿和保径齿基本没有磨损,导致整个钻头钻进速度降低。为弄清偏磨机理,通过有限元分析方法对钻头各齿圈牙齿载荷变化规律进行了分析,并分析了各齿圈牙齿的切削轨迹形状和牙齿与岩石的接触时间。结果表明：牙轮大端的牙齿载荷大于牙轮小端的牙齿载荷,但牙轮小端牙齿与岩石的接触时间更长。综合分析牙齿破岩时间和牙齿轴向载荷,理论上(6)号齿圈牙齿磨损应该最小。现场试验结果表明：不但(6)号齿圈磨损较小,(1)、(4)、(5)号齿圈的磨损更小;钻头一侧保径齿磨损严重,且(7)、(8)号齿圈磨损严重,根据研究结果分析认为钻头钻进过程中向井壁一侧发生倾斜,导致钻头一侧切削齿和保径齿磨损严重。     

孕镶金刚石钻头高转速钻进磨损失效与规程参数研究现状

孕镶金刚石钻头高速回转钻进是深地硬岩取心钻进的主要方法之一,虽然其广泛应用于各个领域,但仍存在钻进性能不稳定、钻头磨损异常等问题,原因在于对钻头-岩石界面规律及动态磨损过程的认知仍然不够清晰。本文综述了目前对孕镶金刚石钻头碎岩力学响应模型的研究现状,总结了钻头磨损机制在不同钻进规程参数下与碎岩方式和钻进速度间的关系,孕镶金刚石钻头磨损失效机制可以概括为钻头-岩石界面二体磨损和三体磨损的循环过程。介绍了国内外学者对超过常规转速区间下临界钻进规程的研究,新规程的探索对孕镶金刚石钻头高速钻进的发展具有重要意义。     

岩心钻机大修理通用检修技术

针对在石灰岩地层钻进中出现的问题,研究设计了一种超硬复合片钻头,分析了钻头切削原理,并在石灰岩中进行了钻进,针对钻进现象,提出了整改方案.     

中硬岩层钻进孕镶金刚石复合片钻头的研究与应用

针对中硬岩层的特点设计了一种孕镶金刚石复合片钻头,介绍了其切削结构、特点及切削原理。在钻进中硬岩层时,复合片切削齿和孕镶金刚石后支撑能够共同发挥切削作用,提高钻头钻进效率和钻头的稳定性并且能使钻头具有较长的寿命。     

超硬复合片钻头在石灰岩地层中的钻进研究

针对在石灰岩地层钻进中出现的问题,研究设计了一种超硬复合片钻头,分析了钻头切削原理,并在石灰岩中进行了钻进,针对钻进现象,提出了整改方案.     

带保护层新型金刚石复合片的研究

新型复合片由保护层、多晶金刚石层和硬质合金层组成，保护层厚度为0.2—0.3mm。该复合片的抗冲击和耐磨性能比普通复合片分别提高80％和20％。新型复合片制造的钻头在7级破碎地层中钻进平均进尺达116.73m，比普通复合片钻头提高一倍以上。     

PDC钻头钻进岩石破碎过程及其与钻进规程参数关系的分析研究

PDC复合片钻头在地质勘探和石油天然气钻井等领域得到了广泛的应用，取得了很好的技术经济效果。但是，对于其碎岩过程及其与钻进规程参数间的关系研究不够深入，影响了技术经济指标的进一步提高。俄罗斯钻探工作者在这方面做了很多工作，取得了一定效果，值得引起我们的注意。例如，他们建议，由于岩石破碎方式是变化的，所以，尽量使岩石破碎处于体积破碎状态；如果把钻头每转进尺能耗量指标作为一个评价指标考虑进去，则评价系统会更加科学和更加全面；钻头每转进尺，不是越高越好，有一个最优值，这个最优值与钻进规程参数密切相关；提出了临界钻进规程的概念，即当轴载和转速的乘积高达一定数值时，切削具温度急剧上升、钻头磨损明显加剧，冲洗液量再大也无济于事，因此，此时应该采取措施，及时调整规程参数，避免钻进过程处于临界规程状态，以便使钻进处于正常状态，继续钻进下去。