超研磨性地层钻头的设计与实践

作采用提高金刚石密度的方法，解决了钻进超研磨性地层的钻头磨损问题，钻头寿命提高了120倍。     

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。     

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。     

硬地层定向PDC钻头个性化设计与应用

为了扩大PDC钻头在坚硬地层钻进方面的使用范围,通过对钻头冠部轮廓形状、切削结构、切削齿工作角度、钻头水力结构、稳定特性影响因素等方面的研究和优化设计,针对长岭凹陷青山口组及拳头组地层,个性化设计了311BTS115E6型定向PDC钻头。试验表明:新型号钻头在硬地层定向段机械钻速高,平均机速达到3.2m/h,与临井相同井段钻头相比,钻速提高了200%。且该钻头滑动过程中造斜率高、工具面稳定,具有极高的推广价值。     

针对坚硬致密弱研磨性岩层的金刚石钻头研究进展

针对金刚石钻头在坚硬致密弱研磨性地层钻进时易出现钻进打滑现象,我们分析了坚硬致密弱研磨性地层的岩性特点,阐述了钻头打滑的原因,从胎体配方研究、钻头结构研究、金刚石参数设计、制作工艺及设备研究4个方面介绍了近年来国内外科研人员所做的研究工作和科研成果,并对钻头的发展方向进行了总结和展望。      

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％。     

浅谈钻进打滑地层钻头的设计及钻进工艺的选择

孕镶人造金刚石钻头在钻进各类不同岩层中，经常出现“打滑”现象。所谓“打滑”就是在钻进中机械钻速低，甚至出现不进尺现象。遇有这种现象的岩层很多，如坚硬的石英层、花岗岩、燧石岩、灰岩、大理岩等。但遇有这种现象的岩层不一定都是打滑层，如井内漏失不能使用乳化液，钻机转数开不上去，钻头回转线速度低等。打滑层应是排除各种操作因素，使用正常孕镶钻头，正常参数钻进而机械钻速很低的岩层。     

Novel drill bit with characteristic web shape for high efficiency and accuracy

This study proposes a novel drill design to reduce the cutting force and improve finished material surfaces. Drilling is a common procedure in manufacturing, and there is an increased demand to shorten the tact time by reducing the cutting force, and by prolonging the tool’s life. In this study, a new web shape was proposed based on the proposition to implement an additional cutting edge, complemented by experimental work. The results indicated that the cutting force decreased by more than 20%, and the circularity of the drilled holes was also improved.     

智能化中频感应金刚石钻头烧结设备的研制

本文介绍了一种智能型中频感应自控热压烧结设备的工作原理.该设备集成光、机、电、液压一体化技术,能自主设定和实时控制烧结温度和工作压力,工艺曲线(参数)自动生成、自动跟踪.同时,该套设备具有友好的人机交互性能,如触摸屏、打印、数据管理等功能,操作方便,性能稳定,用户反馈信息很好,市场前景广阔.     

钎头零件的超塑成形与超塑压接技术研究

采用超塑成形与超塑压接复合技术制出了复杂的钎头零件,使生产率提高41％,材料利用率提高34．8％,制件质量进一步提高。     

蓝宝石套料用金刚石钻头关键制备技术研究

蓝宝石套料用金刚石钻头不同于常规的工程钻头,要求钻头锋利度好、寿命长、径跳小,还要求蓝宝石晶棒表面加工质量好,因此对金刚石钻头的制备、检验等方面提出了很高的要求。对金刚石钻头的刀头、钻管、配方设计,以及成品钻头需重点检验的指标等进行了分析,并就刀头制备、钻头焊接和后续处理等关键技术进行了阐述。研制了4英寸（内径?103 mm）金刚石钻头用于钻进蓝宝石晶体,效率比相同规格台湾某公司钻头提高12%,寿命大约是台湾某公司钻头的95%,蓝宝石晶棒次品率低于0.5%,可满足客户的使用要求。      

Prediction of small drill bit breakage by wavelet transforms and linear discriminant functions

Though the discrete wavelet transform (DWT) has gained attention in the field of machining monitoring, the potential uses of DWT-based classification techniques have not yet been fully explored. In this paper, linear discriminant analysis is used to post-process DWT output for on-line prediction of the breakage of small drill bits. Bit failure is characterized by two types of transient (‘sawtooth' and ‘screeching') in the cutting force signal. To detect these transients, instead of traditional Fourier-based methods the DWT is used, which is better suited to analysis of time-localized phenomena. Three index functions (‘energy', ‘waviness' and ‘irregularity') are adopted to test for the presence of transients in the DWT expansion. The indices are used to perform linear discriminant analysis, thereby classifying the input signals by state (normal or prefailure). Experiments showed that the DWT-based linear discriminant analysis method can accurately identify impending breakage about one to three cycles prior to failure, even when the cutting conditions change.     

钎焊法制造单层金刚石取孔钻及其界面微观结构

使用钎焊法制造了单层金刚石取孔钻,并与电镀单层金刚石取孔钻的加工性能进行了比较.发现由于具有高的金刚石出刃和结合强度,钎焊取孔钻的锋利度和寿命都优于电镀取孔钻.通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)和X射线衍射等对钢基体-钎料合金-金刚石的界面微观结构和成分进行了观察和分析,发现钎料合金中的Ni,Cr元素向钢基体中有一定的扩散;而在钎料合金和金刚石上分别存在反应层.钎料合金反应层主要是金刚石表面的C原子扩散进入液相后与Cr反应生成的Cr3C2和Cr7C3,而金刚石反应层是石墨化金刚石表面的位错通道与Cr反应形成Cr3C2并渗透到一定的深度形成的.     

孔底流场和温度场数值模拟与试验研究——以取心孕镶金刚石钻头为例

为提高金刚石钻头的钻进效率,采用数值模拟与试验的方法研究孕镶金刚石钻头孔底流场与温度场,以合理设计钻头结构,保证钻进过程中钻头具有良好的冷却和排屑能力,避免钻头底唇面温度上升过高造成其非正常磨损。结果表明:流场产生的横向压力对转向面水口壁的压力破坏作用较大;钻头与岩石接触面温度变化与水口数目有关,水口过多会导致单个水口的钻井液流量减少,降低水口处的热传导效率,冷却效果不足,从而造成钻头磨损。      

A novel hybrid predictive model and validation of unique hook-shaped residual stress profiles in hard turning

Hard turning produces a unique hook-shaped residual stress (RS) profile characterized by surface compressive RS and subsurface maximum compressive RS. However, how and why this unique RS profile is generally produced is not well understood. This paper presents a novel hybrid predictive model which simulates the process-induced unique RS profiles in hard turning. The key findings are: (a) ploughed depth is a major influencing factor in producing the machining-induced RS profile; (b) a unique hook-shaped RS profile is produced when the ploughing depth reaches a threshold (critical) value; and (c) the predicted hook-shaped RS profiles are validated experimentally.     

加重钻杆管端加厚设备的研发和应用

在加重钻杆管端加厚技术研究的基础上,设计开发了加重钻杆管端加厚设备,并实现了工业应用。