热压高磷铁基胎体性能及其金刚石钻头研究

针对在硬而致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短以及传统金刚石钻头胎体材料价格高等众多难题,采用混料回归试验设计方法,进行了替代碳化钨基金刚石钻头胎体材料的新型铁基胎体配方的试验研究;分析了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.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与优化组合,研究出热压高磷铁基孕镶金刚石钻头的胎体材料,并试制出金刚石钻头.在室内对可钻性Ⅸ级岩石进行钻进的试验表明:钻进时效平均达到1.91 m,钻头平均工作寿命达到60.26 m.试验结果表明,高磷铁基胎体是一种性能良好的金刚石钻头胎体材料,且该类型胎体的热压金刚石钻头是一种成本明显降低、具有广谱性能的金刚石钻头.     

稀土La添加量对预合金铁基胎体性能的影响

通过分析不同稀土La添加量对铁基胎体烧结性能的影响,指出在本试验使用预合金粉末和烧结条件下,当La添加量为0.1%时,胎体材料的综合力学性能最好。此外,适量的稀土La加入铁基胎体粉末后可以改善粉末分布的均匀性,提高金属胎体对金刚石的包镶能力。     

金刚石钻头性能优化中的一些热点研究问题

结合工程实战与理论分析，对金刚石钻头性能优化中的一些热点问题进行探讨。     

球磨时间对铁基胎体显微结构和性能的影响

采用球磨法对铁基胎体粉末进行预处理,利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）以及洛氏硬度计、万能试验机等分析测试手段,系统研究了球磨时间对铁基胎体粉末显微结构以及烧结性能的影响。结果表明：随着球磨时间的增加,晶粒尺寸不断细化和均匀化。对于本文中所采用的铁基胎体粉末配方,存在一个最合理的球磨时间,此时,晶粒细化和团聚达到动态平衡,胎体材料的烧结性能达到最高。球磨时间继续延长,晶粒容易发生团聚,烧结性能有所降低。     

孕镶人造金刚石钻头反性胎体的研究

在传统胎体西方中加入Ｗ、Ｆｅ、Ｃｒ等强碳化物形成元素，使其在钻头烧结过程中与金刚石发生反应，形成碳化物层增强胎体对金刚石的所镶强度，调整Ｗ、Ｆｅ、Ｃｒ等金属粉末的加量，可获得性能良好的胎体。     

孕镶人造金刚石钻头反应性胎体的研究

在传统胎体配方中加入 W、F e、Cr等强碳化物形成无素 ,使其在钻头烧结过程中与金刚石发生反应 ,形成碳化物层增强胎体对金刚石的包镶强度 ,调整 W、Fe、Cr等金属粉末的加量 ,可获得性能良好的胎体。     

金刚石钻头性能及其制造工艺学

金刚石钻头质量的提高，主要取决于控制金刚石钻头的各种性能参数，特别是金刚石钻头制造工艺过程中的自动化控制，这是全面保证钻头质量的关键。经多年研究已取得良好的效果。     

高胎体金刚石钻头设计制造中的几个关键技术

为满足深部钻探需求,市场上出现了多种高胎体金刚石钻头。在野外钻进中,与普通金刚石钻头相比,高胎体金刚石钻头的使用寿命虽有提高,但并没有取得预期的理想效果。通过分析国内外几种高胎体金刚石钻头的优缺点,找出了影响高胎体钻头寿命的关键技术,并对这几点关键技术作了进一步的分析与研究。     

电镀镍锰胎体金刚石钻头的应用

对电镀镍锰胎体金刚石钻头和镍钴胎体钻头的使用情况进行了对比。实践证明，镍锰胎体钻头特别适用于钻进坚硬破碎、强研磨性地层和软硬交替的地层。     

新型金刚石钻头的研制

详细分析金刚石钻头在施钻时出现打滑原因的基础上，指出了克服打滑的各种措施的优缺点，经反复试验后，研制出一种新型钻头，在同样工艺条件下，钻头的平均钻进效率从每小时０．２５ｍ提高到了１．０８ｍ，具有显著的经济效益。     

热压铁基孕镶金刚石钻头的试验研究

针对在坚硬致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短的技术难题,分析了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,试制出了热压铁基孕镶金刚石钻头,取得了突破性的进展。在坚硬致密岩层中钻进,钻进时效由0.5 m左右提高到1.17 m,钻头寿命由10 m左右提高到21.31 m,解决了在坚硬致密岩层中钻进难的问题。试验研究结果说明,铁基合金是一种新型的金刚石钻头胎体材料,热压铁基孕镶人造金刚石钻头是一种新类型的金刚石钻头。     

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。     

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。     

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。     

浅谈国内外金刚石钻头的发展趋势——高效、低耗

通过对钻头结构、钻头胎体内在性能、烧结工艺及水力流场的研究,以达到金刚石钻头高效低耗的目标,对不同结构钻头分别进行试验,取得了良好的技术经济效果。     

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。     

深孔绳索取心金刚石钻头性能参数探讨

深孔绳索取心钻进对金刚石钻头的性能提出了更高的要求。从分析金刚石钻头的性能对钻进的影响入手,着重对满足深孔绳索取心钻进要求的金刚石钻头制造方法与性能参数进行了探讨,在综合国内外先进经验的基础上总结提出了新型钻头的参数指标。