基于ADAMS的带有防失速短节钻头动力学仿真研究

针对石油天然气钻井作业中所遇到的由于坚硬多变岩层造成的钻头抗冲击能力差、易损坏等问题,提出一种连续油管钻井自适应进给系统,设计一种带有安全保护功能的防失速短节。采用交变力、线性变化的力和恒力模拟钻进不同硬度的地层,利用ADAMS软件仿真钻进过程,探求钻头进给速度随不同地层硬度的变化规律,结果表明该钻井系统对硬度变化的岩层具有自适应性。用不同速度的质量块分别撞击带有防失速短节和无防失速短节钻头,模拟钻头突然撞击坚硬岩层,得到钻头瞬间所受的冲击力,结果表明:带有防失速短节的钻井系统具有良好的缓冲性能,可以有效地保护钻头。     

钢结硬质合金型胎体性能及其热压金刚石钻头研究

针对在硬而致密岩石中钻进时效低的难题,本文分析了碳化钨基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,试制出了热压钢结硬质合金型孕镶金刚石钻头.在硬而致密岩层中钻进的野外试验表明:与普通的碳化钨基钻头相比,钻进时效由0.5 m/h提高到1.18 m/h,钻头工作寿命由10 m/个提高到21.31 m/个,基本解决了在硬而致密岩层中钻进难的问题.试验结果表明,钢结硬质合金型胎体是一种性能优良的金刚石钻头胎体材料,该类型胎体的热压金刚石钻头是一种具有广谱性的金刚石钻头.     

304不锈钢激光熔覆件的制备及小孔钻削实验研究

为研究304不锈钢激光熔覆件的制备及小直径孔钻削工艺性,利用YAG-800W激光熔覆成形机以45钢作为基材制备304不锈钢熔覆层,并对304熔覆件表面的宏观形貌、截面显微组织及力学性能进行分析。采用单因素实验与正交实验相结合的设计方案,以钻削轴向力作为性能指标,研究分析了小直径麻花钻的钻头直径、主轴转速和进给速度对304熔覆件钻削性能的影响规律。根据极差与方差分析可知,各因素影响钻削性能指标的主次顺序为钻头直径、主轴转速、进给速度,其中钻头直径影响最为显著。304不锈钢熔覆件的最优钻削参数组合:钻头直径为3 mm、主轴转速为3000 r/min、进给速度为90 mm/min。     

C/SiC复合材料微孔的电镀金刚石钻头钻削加工

用金刚石基本颗粒尺寸分别为20～30,36～54和63～75μm,直径在0.280～0.440 mm范围的6种电镀金刚石钻头,钻削三维针刺毡基C/SiC复合材料微孔,测试6种钻头的最佳加工工艺参数,分析工艺参数及金刚石基本颗粒尺寸、钻头直径等对微孔加工质量、加工效率的影响。结果表明：在相同钻削速度条件下,进给速度越低时,加工的微孔质量越好;钻头电镀的金刚石磨粒基本颗粒尺寸越大,其钻削效率越高;在6种钻头中,直径为0.300 mm的基体上电镀63～75μm的磨粒,直径为0.200 mm的基体上电镀36～54μm的磨粒,能够获得更优的钻孔性能。     

混合铝基复合材料钻削工艺参数的优化(英文)

采用Taguchi方法和灰色关联分析对Al356/SiC-云母混合金属基复合材料的钻削工艺参数进行优化。实验采用L18正交阵列,在计算机的控制立式机床上进行。考察的钻削性能指标包括轴向力、表面粗糙度、刀具磨损和毛刺高度,对影响这些性能的钻削工艺参数进行了优化,包括轴转数、给进速度、钻头类型和云母质量分数。结果表明:给进速度和钻头类型是影响钻削过程的重要因素,通过这种方法可以有效地改进钻削工艺的性能。     

PDC钻头设计参数对井底流场分布的影响规律研究

研究PDC钻头井底流场分布规律是提高岩屑运移效率、冷却钻头和抑制泥包产生的有效方法。利用Fluent软件,基于 κ-ε 双方程模型和封闭N-S湍流方程,使用Simplec算法,分析钻头转速、钻井液喷出速度和总流过面积相同时喷嘴数量对井底流场分布的影响。结果表明：当钻头转速从90 r/min增加至110 r/min时,转速增加对井底湍动能及速度的提升效果较为显著;但当转速达到120 r/min时,井底湍动能及速度略有降低,提高钻头转速有利于由外向内清洗钻头表面;当钻井液喷出速度从5 m/s增加至9 m/s时,井底湍动能及速度随射流喷射速度的增加而增加,提高钻井液喷出速度可以使漩涡靠近井壁或钻头体,抑制了漩涡面积的增加,有利于岩屑的运移;在喷嘴总流过面积相同时,减小外侧喷嘴直径,外侧喷嘴个数从3个增加至4个,井底湍动能及速度随之增加,有利于井底岩屑的运移,但导致钻头表面中心的低速区域面积增加,不利于钻头表面的清洗。     

双锥圆唇孕镶金刚石钻头的研制

本文介绍了一种新型金刚石钻头—双锥圆唇孕镶金刚石钻头—的设计原理、结构参数设计、及钻头所具有的提高钻进速度、提高钻头寿命和适应性及其他钻头可使用性。向岩心钻探行业推出了一种新型、实用的破岩工具。     

苏联的新式冲击钻头

图中所示的钻头为卡拉干达科学研究所设计。在苏联金属矿的许多井下试验表明,将新式钻头装在中等重量的手提式或压缩空气支架式岩石钻上,新式钻头钻中硬和硬岩的速度比用普通碳化钨的凿式钻头要快30     

地质勘探大直径电镀金刚石钻头的研制与应用探讨

■91mm以上的大直径金刚石钻头在设计与使用上仍存在一定问题。采用低温电镀的方法制造人造金刚石孕镶钻头是钻头制造的一项高新技术。本文在理论分析与实际应用的基础上,论述了大直径电镀金刚石钻头必须特别注意强化钻头本身的防振性能与保径性能,介绍了大直径钻头结构设计与制造特点;在钻头使用上建议采用有效的减振钻具,推荐了“刚性满眼钻具”及其计算公式。介绍了这种钻头的实际应用效果。     

新型数控机床可调节拆卸钻头工装

通过对传统的拆卸钻头方法的缺陷分析,介绍了一种新型的可调节拆卸钻头工装的整体结构、工作原理、各部分功能以及运动过程等等。实践证明,此种新型工装几乎可以满足所有自动化机床钻柄拆卸钻头的需要,应用范围广泛。     

金刚石粒度与钻进速度的定量关系

对钻头的金刚石粒度与钻进速度之间量的关系进行了理论分析与计算，并给出可作为钻头研究与设计的参数数据。     

电铸金刚石钻头的方法与实施

为了适应地质钻探工作的需要,在金刚石钻头的胎体表面进行金属化,使之具有更高的强度、硬度和良好的耐磨性、韧性,目前采用的电镀单一金属层难以满足这些综合性能要求。针对这一特点,通过生产实践,结合电铸金刚石钻头与电镀金刚石钻头的特点,优化了三种电铸液的成分和品质,总结出电铸金刚石钻头的方法和实施过程,应用了二元合金元素体系的结合性能,获得的电铸金刚石钻头,综合性能有了显著提高,并有效延长了金刚石钻头的使用寿命,满足了地质钻探工作的要求。     

地质勘探大直径电镀金刚石钻头的研制与应用探讨

Ф９１ｍｍ以上的大直径金刚石钻头在设计与使用有仍存在一定问题。采用低温电镀的方法制造人造金刚石孕镶钻头是钻头制造的一项高新技术。本文在理论分析与实际应用的基础上，论述了大直径电镀金刚石钻头必须特别注意强化钻头本身的防振性能与保径性能，介绍了大直径钻头结构与制造特点；在钻关党代表处建议用采用有效的减振钻具，推荐了“刚性满眼钻具”及其计算公式。介绍了这种钻头的实际应用效果。     

钻进过程中金刚石钻头磨损规律试验研究

为了研究人造金刚石孕镶钻头(以下简称钻头)磨损规律，采用均质人造岩石(瓷砖)进行钻进试验，并在试验过程中采用对钻头唇面进行连续显微照相和将钻头称重的方法，获得以下三点结论：(1)在钻进过程中，钻头唇面上出露出的金刚石量呈周期性变化，每变化一个周期钻头就换一层新的金刚石；(2)钻头的钻速随钻头唇面出露金刚石量而变化，金刚石出露多，钻头钻速高，反之亦然；(3)钻头磨损速度随钻头钻速的变化而变化，钻头钻速高，钻头磨损速度快，反之亦然。     

硬质合金材料对PCB极小径钻头加工性能的影响

本文通过对3种不同晶粒度和Co含量的硬质合金PCB极小径钻头的钻孔对比实验,利用钻尖磨损仪、检孔机、孔粗测量仪检测3种不同材质的极小径钻头的磨损和崩口、孔位精度、孔壁粗糙度,着重考察了不同物理性能和参数特性的硬质合金对PCB极小径钻头钻孔性能的影响。结果表明:PCB极小径钻头的加工性能并不是随着硬质合金晶粒度的减小、Co含量的增加而逐渐提高。虽然随着硬质合金晶粒度的减小、Co含量的增加硬质合金的强度有所增加,但是也会导致极小径钻头的耐磨损性能降低,从而导致最终的极小径钻头钻孔性能受到一定影响。3种硬质合金PCB小钻头中,晶粒度为0.25μm、Co的质量分数为8%的硬质合金材质制作的PCB极小径钻头试样,综合性能优于其它晶粒度大小和Co的质量分数的硬质合金材质。     

新一代冲击钻头推出

国家科技部火炬高新技术产业开发中心推出了名为“新一代冲击钻头”，它与以往的冲击钻头相比，有以下特点：①打孔速度快。对于同样材质的固块，在同样条件下，使用新一代冲出钻头可将打孔速度较普通冲击钻提高一倍多。②钻头温度变化小。③钻头使用寿命长。④钻头使用范围广。市场上现有的普通     

薄壁金刚石工程钻头自动激光焊接系统的研制

激光焊接是金刚石工具领域的重要创新发展方向。本文针对薄壁金刚石钻头规格多、精度要求高以及可焊性差等特点,研制开发了薄壁金刚石工程钻头激光自动焊接系统;此系统由激光器、光路系统、钻头焊接机床和控制系统组成;采用稳定三折激光腔技术、三工位分时导光系统、三爪自定心卡盘、Festo机械手和西门子PLC,解决了高激光光束质量、钻头基体装夹与定位、刀头传送、刀头抓取与定位、自动控制系统等关键技术。结果表明：此焊接系统光束质量好,性能稳定、可靠;可以焊接直径Ф25-Ф50mm,长度小于500mm的薄壁金刚石钻头,焊接速度0．5-1．5m／min,激光功率1000—1500W,效率20—60个／h;薄壁金刚石钻头的焊接精度高,焊缝质量好,达到MPA标准。     

用整体硬质合金钻头加工深孔

越来越多的加工车间正用整体硬质合金钻头取代枪钻加工深孔。 在过去枪钻占主导地位的深孔加工刀具市场中,能钻削深度达16—40倍孔径深孔的新一代整体硬质合金麻花钻正占有越来越大的份额。为了提高加工精度和排屑性能,这种整体硬质合金钻头采用了横刃和螺旋槽,并采用高密度硬质合金材料以提高硬度,从而使其能以比枪钻快5—10倍的速度进行钻削加工。     

基于双钻头的孔群加工路径优化算法

引入双钻头对孔群同时加工是提高钻孔效率的有效途径。分析双钻头进行孔群加工的数学模型,通过修改用于单钻头孔群加工路径优化的遗传算法中染色体的表达方式和适应度函数的计算方法,得到基于双钻头的孔群加工路径优化算法。实验结果表明,与单钻头的最优加工路径相比,在不同钻孔速度下使用双钻头同时加工的新算法都能节省近一半的加工时间,有效提高了孔群加工的效率。     

新型硬岩超低压钻进用金刚石钻头

三峡工程在硬岩中施工ｄ１７５ｍｍ倒垂孔,为预防孔斜需要采用超低压钻进（最低钻压只有１．８ＭＰａ）。为此,开发研制了一种金刚石与胎体之间有一弱结合层的新型钻头。由于该种钻头新、旧金刚石的新陈代谢换层速度较普通钻头快,其抗打滑能力极强。现场钻进试验结果表明,该新型钻头不仅能克服钻头打滑,而且机械钻速和钻头寿命均有显著提高,综合指标提高幅度达２．０６倍。