金刚石孕镶钻头的面形状

本文对金刚石孕镶钻头磨损机理进行了分析。讨论了目前钻探领域广泛使用的几种典型的金刚石孕镶钻头唇面形状的优缺点。最后从理论的角度改进了金刚石钻头的唇面形状。并阐述了制造该形状钻头的方法及该钻头的优越性。     

不同唇面形状金刚石钻头对钻进效率的影响

针对金刚石钻进中钻头唇面形状的选形问题,从岩石破碎机理入手,分析了岩石在不同形状压头作用下的破碎过程。对平底型、高低交错型及同心圆尖齿型三种不同唇面形状钻头进行现场实验比较,得出同心圆尖齿型的综合效果最好的结论。在实际钻探生产中,可依此选择相应形状的底唇面钻头来提高钻进效率。     

提高金刚石包锒强度的讨论

章提出钻头对金刚石包锒强度要求低,刀头对金刚石包锒强度要求高的论点。对于锯片刀头,应当设法提高金刚石的包锒强度,而对钻头不需要提高金刚石包锒强度。并提出用统计胎体表面金刚石数量的方法来测算金刚石的包锒强度。建议用钴与碳化钨的混合粉末造球方法提高金刚石包锒强度,降低胎体成本。     

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.     

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。     

用无压浸渍法制造金刚石钻头和扩孔器

在毛主席革命路线指引下,为了“开发矿业”,大打矿山之仗,为我国社会主义建设提供更多的矿产资源,我所与湖南煤田勘探二队、勘探一队,共同协作,在原采用的冷压浸渍法和热压法工艺的基础上,1975年开始对无压浸渍法制造钻头和扩孔器的工艺进行了试验研究,并应用这一工艺制造出聚晶钻头、天然表锒钻头、螺旋形聚晶扩孔器和磨料级孕锒钻头,先后在湖南涟源、耒阳、广西融水等地进行生产性试验。效果良好。特别是磨料级孕锒钻头采用无压法制造是在以华主席为首的党中央领导下,一举粉碎“四人帮”的大好形势下试制成功的,并取得良好效果,为人造金刚石钻头制造工艺简便化迈出了可喜的一步。现将该工艺和产品使用效果总结于后。     

基于模糊聚类算法的孕镶金刚石钻头出刃图像分割

本文针对孕镶金刚石钻头唇面彩色图像的特征,采用模糊聚类方法对图像中的色彩进行了聚类分析,以提取出刃的金刚石图像。在图像预处理的基础上,对比了两种图像色彩描述空间对聚类分析的影响,并把模糊聚类分析结果与最大类间方差阈值分割法的分析结果进行了比较。结果表明：模糊聚类方法可对孕镶金刚石唇面的颜色进行有效分类,并准确提取出刃的金刚石图像;用RGB的线性变换量描述金刚石唇面图像,比用Lab色彩空间描述图像,更能得到理想的分割效果;对于孕镶金刚石唇面图像而言,最大类间方差阈值分割法难以区分金刚石颗粒和犁沟,分割效果不如模糊聚类法。     

防弹陶瓷孔加工中金刚石钻头的磨损研究

通过防弹陶瓷孔的加工实验,对烧结金刚石钻头的磨损状况进行研究。分析钻头唇面的磨损变相及打滑现象,指出内外径金刚石承受的切削载荷差异是造成钻头唇面磨损变相的主要原因;打滑现象则是由于出露的金刚石磨损过快,胎体的磨损不能与之匹配造成的。根据磨损状况,提出改变金刚石品级、浓度分布、水口总宽度等改善磨损变相的措施以及采用弱包镶、改善胎体耐磨性、优化唇面和水口形状、控制冷却液流量等防止打滑的措施。该研究对优化防弹陶瓷加工工具设计,提高防弹陶瓷的加工效率和加工质量具有一定的参考价值。     

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.     

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.     

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。      

电镀镍锰胎体金刚石钻头的应用

本文对镍锰胎体钻头和镍然胎体钻头的全用情况进行了比较。结果表明：在坚硬强研磨性地层钻进时,镍锰胎体钻头时效快,寿命长,使用效果好,通过将两种品级,三种粒度的金刚石按一定比例混合使用,扩大钻头的适用范围,提高了钻头的自锐性,而通过改变内,外径和底唇面胎体孕镶层厚度的比例,能做到镀层基本同步消耗完,实践证明,镍锰胎体金刚石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。     

高效率孕镶金刚石钻头的研制

分析了研制高效率孕镶金刚石钻头的意义,讨论了高效率对孕金刚石钻头的配方要求,设计了高效率孕镶金刚石钻头的配方参数,现场试验表明,研制的高效率孕镶金刚石钻头的使用效果比较理想。     

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。     

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%。     

多层水口高胎体孕镶金刚石钻头研究

随着现代钻进的不断发展,高胎体钻头很好地解决了钻头寿命和实效的对立问题,多层水口成为高胎体钻头研究的一个重要方向。本文对多层水口钻头的胎体高度、水口和结构等进行了优化设计,给出了热压法孕镶金刚石钻头的烧结工艺,为多层水口孕镶金刚石钻头的设计提供了参考依据。试制了一个石墨堵口的多层水口孕镶金刚石钻头,并对其进行了室内实钻试验。试验结果表明,采用石墨堵口的多层水口钻头的第二层水口能够较好出露,证明了多层水口孕镶金刚石钻头设计的可行性。     

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。      

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。     

基于人工神经网络设计孕镶金刚石钻头的研究

提出了利用人工神经网络来设计孕镶金刚石钻头；讨论了人工神经网络的基本原理；开发了基于人工神经网络设计孕镶金刚石钻头的软件程度；列举了应用实例。     

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。