大陆科学钻探孕镶金刚石钻头胎体配方的前期研究

在对普通孕镶金刚石钻头高温力学性能检测的基础上 ,实验研究了 6种WC(W )基和 6种Ni基配方胎体的高温力学性质 ,从而提出 2种可供研制大陆科学钻探深部高温孔段孕镶金刚石钻头胎体使用的配方方案。     

关于薄壁金刚石钻头胎体性能的探讨

对薄壁金刚石钻头胎体进行了性能分析和配方设计探讨，尤其根据被钻切介质对钻头胎体性能的要求作了较详细的分析，从理论分析结合实践经验筛选出了钻切建筑石材和各种钢筋砼的钻头胎体配方，在生产中满足了钻头工作条件的要求。     

自润滑孕镶金刚石钻头胎体材料初步研究

为了研究具有自润滑性能的孕镶金刚石钻头胎体材料,进行了在胎体配方中添加石墨的研究.对胎体材料的抗弯强度、硬度、耐磨性和材料与白刚玉砂轮组成摩擦副时的摩擦系数进行了测定,并用扫描电子显微镜观察了磨损表面形貌.实验结果表明,添加石墨后,胎体材料的硬度和抗弯强度下降,与60目白刚玉砂轮组成摩擦副时的摩擦系数下降,耐磨性则随着石墨含量的增多先增强,后下降(超过6%后).形貌分析表明,不含石墨的胎体材料在磨损中发生明显的塑性变形;添加石墨后,胎体材料的塑性降低,出现犁沟和剥落现象.     

关于提高金刚石钻头胎体耐磨性的试验研究

胎体耐磨性(胎体硬度)是金刚石钻头的一个重要技术指标,它直接影响钻头、钻进规程参数的选择和钻探工程技术指标的提高。目前,现场所用钻头实际胎体硬度低于出厂钻头的标称硬度,而钻探施工一般按胎体标称硬度进行安排生产,所以会对钻探效率和进尺的提高带来误导和负面影响。为了提高钻头胎体硬度,进行了如下研究工作:改进钻头烧结工艺,提高胎体材料中碳化钨的比例和增加混料时间。在改进钻头烧结工艺中,建议讨论研究俄罗斯冷压烧结技术,其烧结压力可以达到70~100 MPa,远远高于我国热压烧结的压力,这将有利于胎体耐磨性的提高和钻探技术经济指标的改善。     

对我国金刚石钻头胎体经典配方的理论优化和建议

选取合理可信的约束条件对我国经典的63号金刚石钻头胎体配方进行了优化验证，获得理论认识，并依此对已有成熟配方的改进提出了建议。     

坚硬致密岩层钻进用热压金刚石钻头的研究

针对坚硬致密岩石钻进中遇到的钻头打滑、钻进效率低的问题，通过改变弱包镶材料，加入强化的石墨颗粒，进行试验与研究，获得了颗粒状石墨能提高金刚石出刃的初步效果。随后对石墨颗粒的粒度和强化程度进行反复试验，得到石墨颗粒的粒度、含量和强化程度对金刚石出刃的影响关系；在此基础上研制成新型的热压金刚石钻头，生产试验表明能明显提高金刚石钻头的出刃效果，达到了提高钻进效果的目的。     

关于金刚石钻头胎体硬度分布的试验研究

钻头胎体硬度是一项重要技术指标,应与所钻岩石的硬度(可钻性)和研磨性相适应。胎体硬度直接影响钻探技术经济指标的提高和钻进工艺参数的选择。试验研究表明,钻头胎体硬度分布很不均匀,差别很大。首先应从胎体烧结工艺上找原因,烧结压力偏小(5 MPa)可能是首要原因。钻头、工艺参数、操作技术等都很重要,缺一不可。钻进技术经济指标低,不一定都是钻头质量问题,要从多方面进行研究。提倡把经验打钻提高到科学打钻上来。     

热压金刚石钻头用中频炉控制技术

介绍了对传统的热压金刚石钻头用中频炉的技术改造，包括扫描启动控制、中频电源、阻抗自动调节、闭环温度控制等技术。     

卵砾石地层钻探用大直径加强型金刚石钻头的研制

采用不同于常规金刚石钻头的设计理念,选用高强度金刚石及耐磨金刚石聚晶体,对普通金刚石钻头胎体配方进行了改进,对常规金刚石钻头的烧结工艺参数作了适当的调整,试制出大直径加强型金刚石钻头。该钻头在耐磨性、抗冲击韧性及保径等方面较常规金刚石钻头显现出较大优势。在不改变常规钻进参数的情况下,较好地解决了卵砾石、破碎地层钻头寿命短、钻进速度慢、钻头易过早损坏等问题,可供类似的地层钻探施工选用。     

金刚石钻头胎体的试验研制

介绍了研制钻头胎体的基本原理和实验过程.采用四种胎体配方得到12个试样,并对其进行了硬度,磨损检测.优选出Ⅲ号胎体配方,为后续钻头研制提供了依据.     

钻进打滑地层用孕镶金刚石钻头设计探讨

在极坚硬地层钻探施工过程中，经常出现钻头打滑现象，给钻进带来了极大的困难，钻孔施工周期长，增加了施工成本。针对打滑地层孕镶金刚石钻头钻进难题，提出了提高胎体硬度、降低扇形块的面积、加大水口面积的设计思想；为了提高钻头的寿命，提出了将制作金刚石增强型硬质合金复合齿的工艺、配方应用到制作孕镶金刚石钻头的设计思路。通过室内微钻试验，结果表明这种孕镶金刚石钻头具有高时效、长寿命等优点．为解决打滑地层钻进提供了新思路。     

改善钎焊金刚石钻头制造工艺的研究

电阻式真空活化钎焊烧结机钎焊烧结金刚石钻头时,由于镍基钎焊温度较高,钎焊温度超过727℃时钻头45钢体开始发生奥氏体反应,在钎焊烧结压力下易变形。为了保持一定的压力以减小接触电阻,满足钎焊烧结温度基本不变的要求,成功地通过增大钻头钢体段的过流面积,减小钢体段的电阻以降低钢体的发热功率和温升,有效地减少钻头钢体的塑性变形。     

弱包镶金刚石钻头钻进坚硬致密岩层的研究

坚硬致密弱研磨性岩层虽然所占比例不大,但由于"打滑”现象发生,却给钻进带来极大困难,钻孔施工周期延长,勘探成本增高.弱包镶金刚石钻头的研制成功,从根本上解决了"打滑”岩层钻进难的问题,钻进时效显著提高,钻头使用寿命有一定延长.     

深部钻探金刚石钻头设计思路

针对深部钻探特点,从金刚石钻头类型、胎体设计、金刚石参数设计、钻头结构及热压参数等方面进行了分析研究,提出了深部钻探金刚石钻头的设计思路。在多个深孔钻探的应用中取得了良好的效果。本文总结的深孔金刚石钻头设计与使用体会,可为钻头研究人员提供一定的借鉴,同时对广大钻探工程技术人员合理选择、使用金刚石钻头具有一定的指导意义。     

深孔钻进金刚石钻头的研制

根据深孔钻进对金刚石钻头性能提出的新要求,从结构改进、金刚石选择与匹配、原材料优选、配方创新、制造工艺优化及针对地层优化性能参数等几个方面入手,研制了新型高胎体低温烧结钻头,通过野外现场试验验证,取得了较好的效果。     

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。     

深部各向异性硬岩钻进用新型金刚石钻头试验研究

我国正在进行深部地质找矿和深部矿产资源开发,"十三五"计划规定了对地下空间的利用和开发进行研究,这些都离不开深部钻探。深部钻探中遇到的岩石多为各向异性岩石,在这种岩石中钻进时,钻孔容易偏斜,影响钻探效率和质量。俄罗斯博士СкоромныхВ.В.教授等对此进行了研究,提出了钻头水口大小变化的设计思想。对比试验结果表明,这种新钻头钻进技术指标较好,值得研究和探讨。