仿生孕镶金刚石钻头高效碎岩机理

将仿生学的非光滑原理应用到孕镶金刚石钻头的设计中,研制出新型的仿生孕镶金刚石钻头,比普通金刚石钻头钻进时效提高了30%~80%。仿生钻头破碎岩石后岩粉的颗粒比普通钻头破碎的岩粉颗粒大,可节省能量消耗,提高破碎效率;仿生非光滑表面使得钻头唇面的比压增加,有利于钻头的锐化,从而提高了时效;另外非光滑表面改善了钻头和岩石的冷却条件,因此提高了金刚石钻头的钻进效率。     

孕镶块式高胎体金刚石钻头的研制

为了提高金刚石钻头的时效和寿命,将钎焊法引入到高胎体金刚石钻头的设计和加工中。首先利用热压法加工耐磨性能好的金刚石孕镶块;然后加工自带两层水口和水槽的新型钻头钢体,且两水口之间预留焊接槽;最后采用钎焊法,将金刚石孕镶块焊接到钻头钢体上。野外试验表明,试制的2只Φ75/54.5 mm高胎体金刚石钻头,与现场使用的孕镶金刚石钻头相比,钻进效率分别提高41.7%和8.3%,使用寿命分别提高50.4%和32.9%。采用二次钎焊法加工的金刚石钻头,兼顾了热压法的优点,解决了工作层高度过高导致钻头胎体折断、掉块的难题,明显提高了金刚石钻头的使用寿命。     

金刚石浓度与金刚石尾部支撑体的关系及其对金刚石工作寿命的影响

金刚石浓度是孕镶钻头的重要参数，它影响着钻头唇面切削刃数量的多少，且在一定条件下也影响着每粒金刚石承载的大小、吃入岩石的深度以及碎岩特征，总的影响着钻头的钻进效果。目前钻头中金刚石成本约占钻头成本的75％，故合理选择金刚石浓度，对于提高钻头的使用效果、降低钻探成本是很有必要的。     

孕镶金刚石钻头的局部体积破碎研究

针对孕镶金刚石钻头在坚硬岩石中的低钻速、高能耗问题,提出以体积破碎的碎岩方式来提高钻进效率的方法。为了进一步探究孕镶金刚石钻头的体积破碎形式,首先设计了单颗金刚石压入岩石全过程的室内实验。通过分析试验数据发现,金刚石压入岩石发生首次局部体积破碎即为金刚石钻头的体积破碎类型。然后,建立了金刚石压入岩石发生首次体积破碎时钻头的钻压和钻速计算模型,并通过对比理论值和实际值,进一步验证了单颗金刚石压入岩石试验结果以及计算模型的正确性。最后,通过分析计算结果,提出了在小粒径金刚石钻头中添加大颗粒金刚石来实现部分体积破碎的方法,并推导出钻头中应添加大颗粒金刚石的制品浓度,确定了大小粒径金刚石的添加量,并对大颗粒金刚石在钻头中的分布情况以及碎岩方式进行了探讨,可为实际中钻头参数设计提供参考依据。      

金刚石钻头胎体底唇拉槽的探讨及预防

金刚石钻头胎体底唇拉槽变形，多见于人造金刚石孕镶钻头。我局曾对五个矿区195个用过的人造金刚石孕镶钻头进行了观察和分析，其中有64个底唇拉槽磨损，占所统计钻头的32.31％，严重影响了钻头进尺。钻头底唇拉槽的原因主要有两个方面：     

我们是怎样突破硬岩层关的?

我队过去在某铜矿施工，在推广应用小口径金刚石钻进时遇到几十米、颗粒细而致密、研磨性很弱的坚硬岩石硅质岩，采用孕镶金刚石钻头钻进时钻头打滑，钻进效率低，成本高，成了我队推广小口径金刚石钻进的一只拦路虎。针对我队硬岩层钻进中存在的这一难关，设计试制了金刚石钻头喷砂机，经过反复试验改进，孕镶金刚石钻头，经过喷砂处理后钻进效率有明显提高。如某铜矿6319孔孔深674米，遇到一段坚硬的硅质岩，有七十多米，使用孕镶金刚石钻头喷砂前后钻进效果对比如下表。     

金刚石岩芯钻头的水力学问题

1979年西德克利斯坦森钻头公司委托克劳斯塔尔大学石油钻采研究所协助研究岩芯钻头的水力学问题,以便改进它的孕镶钻头.现简单介绍一下对这个专题的一些思路和进展情况. 问题的提出随着金刚石合成技术的迅速发展,人造金刚石孕镶钻头不断显示出它的优越性.近年来人们做了不少努力,力求扩大孕镶钻头的应用范围,最大程度地取代天然金刚石表镶钻头.阻碍这一目标实现的主要原因之一是井底排粉和钻头冷却问题.与表镶钻头相比,孕镶钻头一个突出的弱点是金刚石颗粒小、出刃小.钻进过程中岩粉不易排出,钻头不能有效的冷却,随之带来的问题是钻进速度低,容易烧钻.目前常用孕镶钻头的     

低温电镀孕镶金刚石石油取心钻头研制与应用

该钻头用于坚硬地层取心。河南油田以往常用园柱聚晶、三角聚晶钻头以及烧结孕镶金刚石钻头，取心效率低、钻速慢、成本高。近两年采用低温电镀孕镶金刚石钻头取心后，平均单筒进尺由原来的4．20m／筒提高到7．62m/筒，平均取心机械钻速由原来的0．21m/h提高到的0.84m/h。该钻头生产工艺完全改变原来高温（1000℃以上）烧结为低温（室温）电镀工艺，极大地避免了金刚石热损伤，采用高强度大颗粒的金刚石，提高了取心机械钻速。     

金刚石钻头水口和孕镶层高度的合理设计

提高金刚石钻头使用寿命，关键是如何减少和避免金刚石钻头不同程度的烧损。本文就孕镶钻头水口和孕镶层高度的设计，提出一点不成熟的见解。一、钻头水口的设计我们认为，在软至中硬地层中钻进时，孕镶金刚石钻头底唇面冷却状况，实际上并非按一般计算3/10D（D—孕镶金刚石颗粒直径）用于排渣，流通冲洗液，如当钻头底唇面承受500—800公斤/厘米~2的压力时，金刚石出露部分压入岩石，产生岩屑；同时岩屑可能将有的极小跳动间隙堵塞。底唇面靠排渣间隙来冷却     

关于孕镶钻头金刚石浓度、粒度优化设计的探讨

孕镶金刚石钻头结构参数主要包括胎体性能,金刚石品级、粒度、形状、浓度,钻头水路等方面,这些参数对于钻头钻进岩石的适应性均起着一定的作用.对于不同的地质条件,这些参数应有所选择.本文就孕镶钻头金刚石浓度、粒度的优化设计提出一些看法. 金刚石浓度的设计孕镶金刚石钻头在孔底工作时,在轴向压力作用下,钻头与岩石表面相接触,岩石研磨钻头胎体,金刚石逐渐出露.由于金刚石硬度远远超过岩石的硬度,出露的金刚石在轴向压力下,使     

电镀法制造地质勘探钻进用金刚石钻头镀层的强度试验

制造孕锒合成金刚石钻头时,由于加热到1150度(浸渍温度),金刚石强度显著下降,从而降低了钻头的使用质量。因此,探寻在钻头体上不加热固结金刚石的方法具有重大意义。电镀法制造钻头是这方面具有远景的方法之一,电镀法可以获得用同一种材料制造的     

孕镶金刚石钻头磨损机理研究

孕镶金刚石钻头通过钻头胎体的持续磨损实现金刚石的自锐和高效破岩。因此,研究金刚石钻头磨损的影响因素及其影响程度和影响机理,对孕镶金刚石钻头的设计和使用非常重要。本次研究探讨了岩石物理力学性质、钻头胎体性能和钻进工艺参数等因素对孕镶金刚石钻头磨损过程和磨损机理的影响。分析表明,对钻头磨损最为显著的影响因素是岩石中的硬质颗粒导致的磨粒磨损,其次是钻头胎体与岩粉之间的粘着磨损,以及冲洗液中岩粉颗粒导致的冲蚀磨损。在此基础上,以不同硬度的钻头胎体摩擦磨损试验结果为例,探讨了钻头胎体性能及其内部硬质点对钻头磨损的影响机理。该研究成果可为科学设计与合理使用孕镶金刚石钻头提供依据。     

孕镶金刚石钻头使用体会

随着金刚石钻进的发展，孕镶金刚石钻头应用日益广泛，效果不断提高。我队从去年二季度起先后在两台小口径钻机试用孕镶金刚石钻头，至十月份止，在铁矿斜孔钻进中，进尺2622米。与同期同矿种钢粒钻进比，台月效率与单位小时进尺提高了62.3％和92％。     

金刚石在胎体中的浓度

钻头用金刚石的数量一般以浓度表示,即每一立方厘米金刚石层含4.4克拉金刚石,也就是说,金刚石约占胎体的1/4作为100%的浓度.浓度大,金刚石钻头耐磨,寿命高,但成本也高.一般来说,人造金刚石孕镶钻头的金刚石浓度在25～75%范围内几乎不影     

关于孕镶金刚石钻头耐磨性的试验与研究

孕镶金刚石钻头的耐磨性是指钻头在钻进过程中抵抗岩石、岩粉磨损的能力而言。钻头耐磨性的强弱是影响孕镶金刚石钻头钻速和寿命的重要因素。由于孕镶金刚石钻头的工作层是由骨架材料、粘结金属和固结在里面的金刚石组成赋存关系十分复杂的，机械混合的假合金，所以无论哪个组份都会影响孕镶金刚石钻头的耐磨性。本文就孕镶金刚石钻头的耐磨性，谈些粗浅的认识。     

苏联金刚石钻头的现状及其主要发展趋势

一、新型天然金刚石钻头近年来苏联研制成功了许多不同地质条件下使用的新型金刚石钻头,其主要类型有:1．钻进中硬地层用金刚石钻头为了钻进煤田Ⅵ—Ⅶ级沉积岩类地层,全苏勘探技术研究院研制成功了齿状15A3和16A3金刚石钻头,用以代替06A3(MBC—2P)钻头。钻头由含有会刚石的齿状胎体和钢体组成。胎体齿顶孕镶有小颗粒金刚石A—80(150—200粒/克拉),这可防止大颗粒金刚石严重磨损、碎裂和脱落。牙齿表面呈圆锥形,在平面图上呈梯肜,外周镶有大颗粒金刚石     

谈谈金刚石钻头的唇部造型设计问题

为适应钻探各种不同物理机械性质(抗压强度、岩石可钻性、研磨性、颗粒度、矿物成分、硬度等等)岩矿层的需要,金刚石钻头品种必须在以下四个方面得到应有的重视和发展:①唇部造型;②胎体具有不同硬度,尤其以孕镶钻头的胎体硬度最为重要;③镶嵌不同粒度、不同浓度、不同嵌入量的金刚石;④配有不同式样和数量的水路(水口、水槽).本文着重探讨金刚石钻头的唇部造型设计问题.金刚石钻头唇部(包括     

怎样合理选择金刚石钻头

以往评定金刚石钻头使用好坏的依据是钻速、钻头进尺和单位进尺金刚石消耗量（克拉/米）三个指标，今后应明确将金刚石钻头每米成本列入合理选择钻头的主要指标。推广金刚石钻头钻进以来，由于技术水平和管理水平的不断提高，钻速、台月效率、台年进尺不断增长，钻头进尺（天然孕镶钻头和人造孕镶钻头）逐年提高，初步摸索出了孕镶钻头的钻进规律，即在岩层（7、8、9级岩石）条件基本相同情况下，天然孕镶钻头比人造孕镶钻头单位小时进尺略高一些，而钻头进尺和钻头价格则高很多。     

对金刚石岩芯钻机更新换代的设想

现代世界上先进的岩芯钻探,主要是使用金刚石钻头伴同硬质合金钻头钻进各种岩石,间或配用冲击回转钻具,加快钻进速度,统称金刚石岩芯钻探.所用金刚石钻头,有天然金刚石钻头和人造金刚石钻头.后者是新近发展起来的一项新技术. 据有关资料记载,天然金刚石钻头应用于钻探生产已有一百多年的历史.1862年瑞典制造出第一个天然金刚石钻头,这是用手工铆镶的大颗粒天然金刚石钻头,金刚石粒度为1～2颗/克拉.这样的钻头一直延用了七十多年.由于大颗粒天然金刚石产量有限,价值昂贵,一些发达的资本主义国家于1936至1937年,开始采用粉末冶金法制造表镶天然金刚石钻头,金刚石粒度小到135～47颗/克拉.1940至1945年间,欧洲的一些国家开始研究采用小于46目的细粒廉价天然金刚石制造孕镶金刚石钻头.随着工业的发展,天然金刚石越来越满足不了日益增长的需要,为了解决金刚石     

石墨水口孕镶金刚石钻头的研制

针对目前预成形水口水槽孕镶金刚石钻头存在缺点，作者研制了一种新型石墨水口孕镶金刚石钻头。通过现场试用表现，该钻头在钻进时效，钻头寿命方面有较大提高。