CVD金刚石强化孕镶金刚石钻头的冲击回转钻进试验研究

孕镶金刚石钻头的性能对地质勘探钻进的效率和成本有很大的影响.为了提高钻头的性能,本文设计、制造了一种用CVD金刚石条作为硬支点材料的新型孕镶金刚石钻头.设计了CVD金刚石务的尺寸、数量及在钻头胎体上的排列方式.根据被钻岩样的可钻性及研磨性,设计了钻头胎体硬度、金刚石粒度、浓度及钻头结构.采用中频感应热压法制造了φ59 ...     

CVD金刚石条强化孕镶金刚石钻头的试验研究

本文将经过激光切割的CVD金刚石条镶嵌到传统的孕镶金刚石钻头胎体中,研制了一种新型的硬支点强化型金刚石钻头,以提高钻头在坚硬地层中的钻进效率和使用寿命。介绍了该新型钻头的设计及制造工艺,并进行了室内钻进试验。结果表明：与聚晶金刚石柱强化孕镶金刚石钻头相比,CVD金刚石条强化的孕镶金刚石钻头的钻进效率较高,达5．575m／h,且该钻头的磨损程度更小,使用寿命长。在钻进过程中更加稳定.     

新型优质孕镶金刚石钻头研制

针对钻进中硬-坚硬岩层时钻头钻进效率低、寿命短等情况,研制了一种新型优质孕镶金刚石钻头.该钻头结合运用了交错式唇面和自形成同心圆齿设计,以及金刚石在胎体中的有序排列技术,提高了钻头在钻进该类岩层时的钻进效率及寿命.本文从理论上分析了这种新型钻头的碎岩机理,自形成同心圆齿钻头,使钻头在碎岩机理方面有所突破,并详细阐述了这种钻头的优越性:自形成同心圆齿交错式唇面钻头,减少了工作中钻头唇面与岩石的接触面积,提高了钻头对岩石的摩擦系数和摩擦力,有利于岩石体积破碎,提高碎岩速率;工作层胎体中金刚石按均匀有序方式排列,提高了金刚石的利用率,使钻头的钻进效率和使用寿命得到提高,同时提高了钻进质量的稳定性.实际应用中95/64 mm新型钻头的钻进时效比同规格普通钻头提高了52%,寿命提高了33%,钻进效果良好.     

弱包镶金刚石钻头在高地应力地层中的应用研究

本文介绍了一种适应于高地应力地层钻进的新型金刚石钻头,这种钻头综合了弱包镶技术与交错式唇面设计两种先进方法,很好地解决了高地应力地层钻进难进尺的问题.交错式唇面钻头能够减少钻头与孔底的接触面积,增加钻头唇面作用于岩体的单位面积压力,从而提高钻头的锋利性.研究设计的φ75/54.5新型钻头的时效和寿命分别比同规格普通钻头提高42%和28%以上,取得了良好的效果.本文从理论上分析了该新型钻头的性能特点,阐述了交错式唇面设计和弱包镶设计的优越性.     

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。     

砂卵石地层专用金刚石钻头的研制

作者针对砂卵石地层的特殊情况，采用独特的设计，高硬度强研磨性胎体和黑色含硼金刚石，研制出了一种新型的金刚石钻头。     

复合电镀新工艺金刚石钻头的研制与应用

本文采用复合电镀新工艺来研制和生产金刚石钻头。在研制过程中,往普通钻头镀液中加入10g/l金刚石微粉,得到镍—钻—金刚石微粉复合镀层,提高了钻头胎体的耐磨性。将两种品级、三种粒度金刚石按一定比例混合使用,扩大了钻头的适用范围,提高了钻头的自锐性。通过改变内、外径和底唇面镀层厚度的比例,做到镀层基本同步消耗完。一年多来的工地现场使用结果证明,这种钻头适用于坚硬、强研磨性地层的钻进,具有时效快、寿命长的优点。     

适合强研磨性硬地层的新型混合钻头设计及现场应用

为提高金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头在强研磨性硬地层中的破岩效率和使用寿命,设计2只由PDC切削齿和金刚石孕镶块组合作为切削单元的PDC-金刚石孕镶块新型混合钻头,并在冀中某断层区块石英岩地层进行现场试验。试验结果表明:与同井段使用过的牙轮钻头的平均值相比,1#PDC-金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速提高52.30%,平均钻头进尺提高97.30%;与牙轮钻头的平均值和M1375D PDC钻头相比,2#PDC-金刚石孕镶块混合钻头的平均机械钻速分别提高30.85%和 32.30%,平均钻头进尺分别提高70.50%和 47.40%。PDC-金刚石孕镶块混合钻头极大地提高了强研磨性硬地层中的钻进效率,降低了钻井成本。      

新型电镀弱包镶金刚石钻头研制

钻进极坚硬地层时钻头打滑的原因是：钻头胎体表面被磨钝的金刚石上端被胎体包裹,下端与岩石形成吻合的面接触,金刚石处于接近二向受力状态,影响金刚石新陈代谢的继续进行;发明专利“一种电镀弱包镶金刚石钻头的制作工艺”利用机械方法在金刚石表面包裹一层弱包镶层,然后利用电沉积方式制成电镀钻头;新型电镀弱包镶钻头工作原理是电镀胎体与金刚石之间具有一层没有粘结特性的弱包镶层,减弱了电镀胎体对金刚石的包镶能力,使钻头在胎体磨损不大的情况下,金刚石就会从电镀胎体中自行脱落下来,实现金刚石的换层。这种新型电镀弱包镶钻头能很好地解决钻进坚硬致密弱研磨性地层的打滑问题。     

电沉积金刚石薄壁工程钻头的研制

电沉积金刚石薄壁工程钻头是一种新型钻孔工具。本研究成功地解决了胎体与钢基体结合强度、同心度及金刚石掉块等关键技术问题。实际工程表明：该钻头具有钻速快、强度高、不掉块、寿命长等优点。     

强、弱混镶新型金刚石钻头的研究

本文分析常规金刚石钻头与普通弱包镶金刚石钻头在钻进极坚硬岩层时存在的不足，提出了研制强、弱混镶钻头的设计思想，并对该种新型钻头工作层结构进行说明，阐述其工作层中强、弱裹覆工作材料的实现工艺。通过设计新型强、弱混镶钻头，进行室内钻进试验，结果表明强、弱包镶混镶钻头具有高时效、长寿命等优点。     

三种卵砾石地层钻进用钻头的野外试验对比研究

针对卵砾石地层的钻进实践,先后设计与试验了三种类型的钻头;普通八角合金钻头、金刚石-硬质合金复合球齿钻头与孕镶金刚石-针状合金复合式钻头。本文在简要介绍三种钻头各自结构特点与设计原理的基础上,对三种类型钻头进行了对比试验,结果表明,金刚石-硬质合金复合球齿钻头与孕镶金刚石-针状合金复合式钻头比普通合金钻头寿命高5倍以上,单位成本（元／m）下降50％,取得了明显的效果,研究成果得到了推广应用。     

金刚石表面预处理技术在金刚石钻头中的应用

介绍了金刚石工具中常用的金刚石表面镀钛和坑化处理等2种表面预处理技术。并对比分析使用镀钛、坑化处理的金刚石钻头和常规金刚石钻头在钻进钢筋混凝土时的效率和寿命。钻进实验证明:与常规金刚石相比,镀钛金刚石钻头寿命可以提高30%以上;坑化处理金刚石可以将钻头寿命和钻进效率分别提高35%和10%,并且能降低生产时的金刚石浓度,是目前发展较为迅速的一种工艺技术。      

专利信息

CN200610134673．1熔铸式金刚石钻头;CN200710144051．1新型高强度超薄金刚石锯片;CN200710193071．8一种表面包覆有非金刚石相碳层的金刚石微粉及其生产方法;CN200680022987．0微细金刚石的制造方法及微细金刚石;CN200610170408．9一种用于超精密车削的金刚石车刀;     

岩石可钻性与孕锒钻头设计原理

章推荐了一种新的,更准确的岩石可钻性表示与测定方法,建议用金刚石新陈代谢势头表示钻头性能,由此提出以下的钻头设计程序：根据岩石可钻性（A,B值）,孔底压力（P值）,确定金刚石新陈代谢势头,再根据势头确定钻头参数。作认为按以上方法设计钻头,可使钻头寿命及效率大幅度提高。     

提高电镀金刚石钻头保径能力的几种方法

在我国，电镀方法生产金刚石钻头已有近40年的历史。电镀方法生产金刚石钻头是在室温下进行，对金刚石没有任何热损伤；镍基合金胎体性能优良，对岩石有较广泛的适应性。但是，电镀金刚石钻头的保径效果差，特别是钻进硬、脆、碎岩石和钻进强研磨性岩石时尤其明显。本文分析比较了提高电镀金刚石钻头保径效果的几种新工艺包括双锥形工作面钻头、螺旋形水槽和半底喷式结构、聚晶保径规保径钻头、内外径和底唇面分开电镀法钻头、跟模电镀法钻头、镍钴锰合金胎体金刚石钻头，并给出了电镀镍钴锰合金金刚石钻头的电镀液配方及工艺参数。通过试验得出采用方柱状聚晶保径或采用镍钴锰合金胎体，电镀金刚石钻头的保径效果好，钻头寿命可提高30％以上。     

提高金刚石钻头在深孔硬岩钻进中寿命的途径

本文着重从应用新型超硬材料和改进钻头结构二个方面论述了提高深孔硬岩钻进金刚石钻头寿命的技术途径。实验研究和生产试验的结果表明:在孕镶钻头上镶嵌金刚石聚晶材料АКТМ,能有效地破碎坚硬岩石,在可钻性Ⅹ～Ⅺ级的岩石中平均寿命比传统钻头增长58%,机械钻速增长32%。在金矿深孔钻探生产中,双层水口超高胎体金刚石钻头的使用寿命可比常规钻头提高1倍。把上述两种方法结合起来,可大幅度节约起下钻具的辅助作业时间,提高深孔硬岩钻探的生产效率。     

镶焊式金刚石取芯钻头的研制

提高金刚石取芯钻头寿命是提高整个矿产勘探效率的重要途径之一,特别是深孔钻探施工时,多采用高胎体金刚石取芯钻头。本实验首先利用热压法加工金刚石孕镶块,然后加工自带多层水口和水槽的新型钻头钢体,最后采用镶焊法将金刚石孕镶块与钻头钢体焊接在一起。试制的2只75/54.5mm金刚石取芯钻头,工作层高度达到22mm。野外实验证明:该钻头使用寿命分别达到86m和93m,比现场使用的普通金刚石取芯钻头,使用寿命分别提高120%和141%。     

金刚石钻头高效破岩技术新进展

金刚石钻头是钻进破岩的重要工具。近些年来,随着新型复合材料的应用及精密加工技术的不断进步,结合钻井装备的不断创新,金刚石钻头取得了迅速发展。本文简要介绍了金刚石钻头高效破岩技术的一些新进展,并提出了今后可能的发展方向。      

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。