钻头数控钎焊机的研制

针对PDC钻头复合片与钻头基体手工焊接时质量不稳定、效率低的缺点,研制了PDC钻头数控钎焊机,该数控钎焊机由钻头数控变位操作系统和复合片焊接温度自动测控系统组成,通过PLC对焊接温度、焊接时间、焊接变位机构、焊接操作机构等进行自动控制,实现了复合片与钻头基体自动焊接,保证了焊接质量,提高了焊接效率。     

丙烷气体在PDC钻头火焰钎焊技术中的应用

从PDC钻头钎焊使用热源出发,选用丙烷气体作为其氧乙炔焰钎焊的替代品。从两种燃气的燃烧特性、安全性、经济性以及PDC钻头在不同火焰钎焊中的焊接强度进行试验研究,并通过焊缝SEM、EDS分析,得出使用丙烷燃气替代乙炔燃气在PDC钻头火焰钎焊中具有一定的可行性。     

基于STM32的PDC钻头钎焊温度控制系统设计

目前复杂的PDC钻头仍采用人工火焰钎焊的方式,焊接质量不够稳定。针对这一问题,结合PDC钻头的钎焊工艺,设计一款基于双环PID结构的温度控制系统。该系统以PID控制算法和分级控制思想为核心,基于嵌入式实时操作系统RT-Thread实现了多任务软件设计,实现了钎焊温度的实时测量、精确控制和显示。试验结果表明：此系统能很好地满足PDC钻头的钎焊温度要求。     

金刚石工具激光焊接的最新发展及其技术创新

本文介绍了德国Dr．Fritsch（飞羽公司）新推出的高效激光焊机LSM300;固体光纤激光发生器将可能用于金刚石工具的激光焊接,运行成本更低,维护费用更少;激光焊接薄壁金刚石钻头获得发展,激光焊接PDC复合片钻头有新的突破;激光焊接波纹锯片、高温钎焊锯片、链锯、干式磨轮与金刚石均布锯片方面获得系列技术创新。     

PDC钻头真空扩散焊接工艺正交试验研究

对PDC钻头钎焊工艺存在的问题,提出用真空扩散焊接代替钎焊制造PDC钻头.采用正交试验法,通过极差分析和方差分析,研究了PDC钻头真空扩散焊接温度、焊接压力和焊接时间等工艺参数对焊接接头抗剪强度的影响,以得出其扩散焊接的最佳工艺参数.结果表明,当采用焊接温度700℃、焊接压力150 MPa和焊接时间6h的参数组合时,可获得高强度高致密性的焊接接头,其接头抗剪强度≥500MPa.     

PDC钻头焊接工艺的研究

聚晶金刚石复合片(PDC)钻头钻进的岩层越来越复杂,在复杂地层及硬岩钻进中时有掉齿、崩刃等现象发生,造成钻头失效.研究表明,焊接工艺是影响PDC钻头的最主要原因.本文以φ94 mm三翼内凹式PDC钻头体为试验样品,对影响PDC钻头焊接质量的主要因素进行了分析,研发出一种新的PDC钻头焊接工艺.试验结果表明:采用该工艺制...     

金刚石复合片(PDC)的火焰钎焊

金刚石复合片（PolycrystallineDiamondCompact）简称PDC，是由人造金刚石聚晶层和碳化钨硬质合金衬底在高温高压条件下一次合成的完成产品，是一种新型的超硬复合材料，它既有金刚石耐磨的特点，又有硬质合金抗冲击、韧性强的特点，因而广泛应用在钻探工具中。为了充分利用PDC的这些优点，金刚石复合片的钎焊已成为工程技术人员共同关心的课题。在目前状况下，一些单位已经采用了扩散焊、高频焊、摩擦焊以及火焰钎焊等几种方法，其中火焰钎焊是应用较为广泛的方法之一，该方法投资少，设备简单，易于操作，且适合于中、小批量的生产。…     

PDC石油钻头钎缝强度的研究

简述了深井钻探PDC钻头的复杂受力状态,根据钻头损坏形式解析了PDC失效原因,分析了影响PDC钎缝的耦合性因素,针对苛刻的工况条件开展了提高PDC钎缝强度和延长钻头寿命的研究。采用扩大固溶体区域、弥散强化等钎焊材料性能优化技术提高了钎缝的强度和耐磨性;通过前置处理、温度场平衡和后续处理技术,调控钎焊工艺获得了原位生成强化的钎缝。比较了几种钎焊材料和钎焊工艺制造的深井PDC石油钻头的失效特点,工程应用效果证明:强化型钎料可以满足复杂工况下PDC的苛刻要求,钎焊材料和配套的钎焊工艺延缓了PDC的损坏,强化的钎缝在PDC正常磨损报废后仍然完整有效。     

硬岩地层PDC钻头不良工况原因分析与改善措施

传统PDC钻头在硬岩地层钻进时,不良工况多,钻头寿命及钻进效率非常低。为了找出硬岩地层PDC钻头不良工况发生的原因,以四川元坝地区须家河组致密砂岩为例,建立单个PDC复合片切削岩层的模型,分别对模型中复合片及微小岩块进行受力分析,发现单个复合片受力随切入岩石弧长、岩石的内摩擦角及黏聚力的增加而增加。视所有复合片破岩的临界钻压及扭矩为整个钻头受到岩石的作用力,钻头受力超出转盘的输出钻压及扭矩会导致不良工况的发生。最后,从提高PDC钻头结构使其能适应硬岩钻进,及使用PDC钻头伴侣来改善PDC钻头的切削条件两方面提出了PDC钻头不良工况的改善措施。     

CN200510126333．X胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具加工方法

一种胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具加工方法，步骤为：a．按设计要求在钻头烧结底模上将切削齿焊接部分的石墨替代齿的位置作出标记;b．将制作出的与切削齿焊接部分尺寸一致的石墨替代块粘贴在标记位置上，即完成钻头模具的加工。本发明提供的加工方法克服了现有的胎体PDC钻头模具加工工艺复杂、加工精度差、复杂形状无法加工、材料利用率低等不足，     

基于火山岩地层钻井岩心资料的PDC钻头设计改进

PDC钻头在钻进火山岩地层过程中,技术性能常得不到充分发挥,针对火山岩地层岩心资料,从复合片、切削齿受力、齿型、切削齿的角度等方面设计和改进了PDC钻头。研究分析了剖面形状、布齿、切削齿工作角等设计对PDC钻头性能的影响。提出了以加强钻头的稳定性、耐磨性和提高钻速为目标的设计观点。研制的新型钻头采用抛物线形剖面,中密度布齿,切削齿后倾角在10°-15°范围内变化。结果表明：与牙轮钻头相比,PDC钻头钻速提高了约20％,每米钻井成本降低了27％。     

适合吐哈油田西山窑地层的PDC钻头提速研究

吐哈油田西山窑地层具有高硬度、研磨性强等特点。该地层采用过多种PDC钻头,但机械钻速提高不甚明显,为此,研究分析了PDC切削齿磨损对机械钻速的影响,提出了以加强PDC钻头的耐磨性为目标来提高机械钻速的设计观点,对PDC钻头的冠部形状、切削齿尺寸、切削齿排布、切削齿工作角等进行优化设计,设计的钻头在吐哈核3井进行了钻井试验。结果表明：设计的新钻头机械钻速与使用过的两种PDC钻头相比分别提高了29%和92.5%,且钻头钻时60 min以上时,有轻微磨损,仍可继续使用。     

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。     

水平井PDC钻头优化设计与应用

同常规直井、定向井聚晶金刚石（polycrystalline diamond compact,PDC）钻头相比,水平井钻头保径更易磨损、导向能力要求更高、切削齿所受冲击载荷更大。针对鄂尔多斯盆地红河油田水平段地层特点,通过室内试验优选切削齿尺寸和后倾角;针对水平井钻头的特点,设计了浅内锥、短外锥、大冠顶圆弧的钻头剖面形状,"主动保径齿+低摩擦保径块"的加强型保径及非对称、多喷嘴布置的加强水力结构。现场应用表明:新型钻头相比区块普通钻头,进尺提高了193%,机械钻速提高了132%。      

铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的三体磨损行为

采用无压浸渗工艺制备了铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体材料,胎体材料组织均匀,胎体中碳化钨颗粒完整,碳化钨颗粒与铜合金基体形成均匀扩散层。重点研究了PDC钻头胎体的三体磨料磨损行为和磨损机理。结果表明:铸造碳化钨颗粒形貌是影响PDC钻头胎体三体磨料磨损行为的主要因素。相对于破碎铸造碳化钨,球形碳化钨内部微裂纹少且无应力集中,具有耐磨增效作用,可显著提高PDC钻头胎体材料的三体磨损性能。球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的相对耐磨性是破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的10倍。破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面呈现大量铜合金基体犁沟,多角状碳化钨颗粒被磨损变圆滑;而球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面碳化钨颗粒突出林立,少量碳化钨颗粒被折断或发生破裂。