WH-1型电镀金刚石钻头的研制及其在坚硬、致密和弱研磨性地层中的应用

本文阐述了电镀金刚石孕镶钻头的研制方法和原理。此种钻头适用于坚硬、致密、弱研磨性(即所谓打滑)地层的钻进。攻克“打滑地层”的途径是:(1)降低钻头胎体耐磨性,促使金刚石出刃;(2)改变钻头底唇形状,提高金刚石破碎岩石的比压,增多孔底破碎岩石的自由面,使之易于破碎岩石。从4个钻探队、39个钻头的生产试验结果来看,上述研制工作既合理又有成效。     

“防打滑、促出露”材料在金刚石钻头中的作用研究

一种防打滑、促出露材料加入金刚石钻头胎体中,可起到防止在坚硬致密弱研磨性地层中金刚石钻头打滑,同时可促使金刚石出刃。从而提高在打滑地层中钻进效率。研究分析了坚硬若研磨性地层钻进"打滑"原因,以金刚石钻进碎岩机理为依据,研制了防打滑、促出露金刚石钻头并进行了野外生产试验。     

高低锯齿金刚石钻头研制与试验

一、钻头研制当前,在坚硬、致密、弱研磨性的地层(即所谓“打滑”地层)钻进,普遍感到钻进效率低,钻头寿命短,钻探成本高。客观原因是这种地层强度大,硬度高,石英含量多(70%左右,甚至高达90%以上),矿物粒径小。这种物理力学性质的岩石决定了常规钻头上的金刚石很难压入(因硬度高),且与其对磨(或钻     

孕镶金刚石钻头的修磨出刃方法

我队在推广应用金刚石钻进时，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，钻进效率很低，甚至不进尺。主要原因是岩石硬度高，结构致密，研磨性弱，胎体性能与岩石性质不相适应。在钻进过程     

坚硬致密“打滑”地层新型自锐金刚石钻头的研究

针对坚硬致密“打滑”地层研制了一种新型自锐金刚石钻头。室内微钻试验及现场钻进试验均表明:在钻进极坚硬致密“打滑”地层时,相对于普通金刚石钻头,新型自锐金刚石钻头可提高钻头机械钻速1～3倍,且钻头寿命相对较高,为攻克“打滑”地层提供了一种有效的碎岩钻进工具。     

防止金刚石钻头打滑

在坑内钻进硬岩层时,人造金刚石钻头常打滑,此时金刚石不出刃,钻头和岩石互不磨损,钻头唇面光滑,金刚石有镜面反光现象.钻头打滑的原因是岩石致密坚硬,研磨性小,胎体不能在钻进过程中自磨而使金刚石出刃,因而钻头不能刻划岩石,岩石也不磨损钻头.     

如何提高金刚石在打滑地层中的钻进效率

所谓打滑地层，一般系造岩矿物的硬度高，岩石的颗粒细，颗粒与颗粒之间的空隙度小，结胶物与岩石颗粒的硬度差小，研磨性弱的岩矿层。当钻头在这种地层钻进一段时间后，钻头底出刃的金刚石逐渐磨纯，克取岩石能力随之削弱。由于这种岩层硬度高，颗粒细，尽管钻头在孔底作回转运动，但金刚石和岩石的接触表面形成了一层光滑的“保护层”，使金刚石继续出露困难，减少了岩石与金刚石之间的摩擦系数，而导致钻头在孔底打滑。根据打滑地层的特点和钻头在孔底打滑原因，我们在钻进中主要是从以下几个方面来提高钻进效率的。     

坚硬致密岩层用绳索取心钻头的研制与应用

为了克服绳索取心钻头钻进坚硬致密岩层出现的进尺缓慢、钻头寿命短的难题,着重从钻头胎体配方、金刚石参数、钻头水口等方面进行优化设计、试验并生产应用,使研制的绳索取心钻头(S77)具备良好的适应性,钻进坚硬～硬、中～弱研磨性岩层克服了“打滑”现象并延长了钻头的寿命,取得了一定的经济效益。     

难钻进地层金刚石钻头的现状和发展趋势

近年来,针对坚硬致密地层、坚硬强研磨性地层以及坚硬致密泥岩地层这3类地质勘探的难钻进地层,开展了金刚石钻头相关的研究与攻关,取得了重大进步。针对坚硬致密地层,通过在胎体中添加稀土和自锐材料、低压钻头结构设计,在可钻性小于11级的坚硬致密“打滑”地层中,钻进速度可达1.5～2.0 m/h,钻头寿命达30～300 m;针对坚硬研磨性地层,通过超高金刚石工作层和优化的水力结构设计,超细预合金化粉末以及超耐磨胎体性能,使机械钻速同比提高20%～70%,钻头寿命同比提高1.4～10倍;针对坚硬致密泥岩地层,对尖齿复合片和巴拉斯钻头进行了深入的研究,钻进效率提高了50%左右。在油气田深井硬岩钻探领域,NR826系列金刚石孕镶钻头配合螺杆钻具同比牙轮钻头,机械钻速提高18%～85%,钻头寿命提高5～8倍。此外,我国在海洋深水钻探复合片钻头方面的研究也取得了长足的进步。     

鄂西地区坚硬“打滑”地层钻进方法

在鄂西地区磷矿、铅锌矿、银钒矿赋矿地层及上覆地层中,普遍存在着坚硬岩层。震旦系白云岩中含大量的硅质层和经化学沉积形成的＂玉髓＂层,硅质含量超过80%,并且结构致密,呈弱研磨性,岩石可钻性达到Ⅸ～Ⅹ级。通过钻探现场生产试验,从金刚石钻头选型、人工修磨钻头方法、金刚石钻进工艺参数选择等几个方面总结了生产实践中取得的成功经验,为今后进一步解决钻进打滑问题提出了思路。     

仿生异型齿钻头在干热岩钻探中的应用

干热岩具有硬度大、研磨性弱、可钻性差和钻进难度大等特点,常规孕镶金刚石钻头钻进时打滑严重、寿命短。针对此技术难题,根据干热岩岩性和设计的井身结构特点,引入仿生高效耐磨技术,以穿山甲爪趾为仿生原型,结合孕镶金刚石钻头的结构和制备工艺方法,研制了与该类地层相对应的仿生异型齿钻头。在青海共和县干热岩现场的钻进试验结果表明：仿生异型齿钻头未出现打滑现象,相比于打滑不严重的常规软胎体孕镶金刚石钻头,仿生异型齿钻头的钻进速度提高97.5%,寿命（仿生钻头寿命为推算寿命）提高1.268倍。进一步证明了仿生异型齿钻头在坚硬打滑的干热岩地层中钻进能够提高效率、缩短钻井周期、节约钻井成本。     

高强度人造金刚石孕镶钻头钻进坚硬岩层的试验效果

我局地质四队某矿区的矿层上部，覆盖着一层四、五百米厚的火山岩—主要为晶玻屑凝灰熔岩，结构致密完整，可钻性均在十一级左右，是一种岩石坚硬、研磨性弱的“打滑层”。在这种地层中，先后采用胎体硬度为中硬和软的、金刚石强度12000～18000公斤/平方厘米的60~#～100~#的人造金刚石孕镶钻头，效率都很低，一般钻速在0.05～0.20米/小时，最高也只达到0.40米/小时，有的钻头就是打滑不进尺。平均钻头寿命为6.34米，最高13.27米，最低1.38米，严重影响小口径钻探的效率及其经济效果。     

坚硬致密打滑地层孕镶钻头钻进参数的合理选择

设计制造与坚硬致密打滑地层相适应的金刚石钻头，仅仅是为该地层钻进提供了比较合理的锐利工具。但要取得好的钻进效果，还要正确使用这种工具，合理选择钻进参数，方能奏效。和常规地层不同，坚硬致密打滑地层孕镶钻头往往选用大钻压、低     

李大佛等研制成功“打滑”地层电镀钻头

我院探工系讲师李大佛等最近研制成功攻克坚硬致密弱研磨性“打滑”地层的电镀人造金刚石孕镶钻头。地质部科技司于9月24日至28日在武汉主持召开了鉴定会,会议代表经过认真讨论,鉴定委员会一致通过了该项科研成果的技术鉴定。     

“打滑”岩层回转钻进采用低工艺规程初探

通过对岩石破碎机理的再探讨,提出在坚硬致密弱研磨性岩层（俗称＂打滑＂地层）的金刚石回转钻进中采用低工艺规程,在探索和实际应用中取得很好的效果,尤其在中深孔中转速开不上去时也取得好的效果。     

铵盐镍基电镀金刚石钻头

探讨了在普通镀镍溶液中加入铵离子后,电镀液成分和电镀工艺条件对镀层性能的影响,得到了一种用于钻进坚硬致密弱研磨性岩层的优化配方及工艺条件,讨论了铵离子引起的络合作用.实验表明,当氯化铵的质量浓度为18 g/L时可细化镀层晶粒,提高胎体的硬度和脆性,改变胎体与金刚石的包镶程度,从而改变电镀金刚石钻头的性能,得到一种能有效钻进坚硬致密弱研磨性岩石的新性能电镀金刚石钻头.     

无压浸渍法人造孕镶尖齿形金刚石钻头的钻进效果

无压浸渍法制造金刚石钻头且适宜制造较大口径和异形金刚石钻头。这种方法的胎体骨架材料含有大量铸造碳化钨，因此所制造出来的钻头胎体硬质点多，切削岩石力强，尤其是具有耐磨性高和抗冲蚀力强的优点。例如我队用无压浸渍法制造的尖齿形钻头，不仅能用于完整硬岩，更适用于坚硬致密的“打滑”地层，其时效可比平底形钻头提高1～4倍。又如所制造的圆弧形钻头，用于坚硬、破碎地层，时效和     

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。     

SYZX75型绳索取心液动锤在坚硬致密“打滑”地层的应用

在结构致密、颗粒细小、研磨性弱的坚硬岩层,引进了SYZX75型绳索取心液动锤钻进技术,取得了钻进效率高、钻孔质量好的效果,有效克服了破碎地层的岩心堵塞和坚硬致密“打滑”地层的钻进难题。     

坚硬、致密“打滑”地层中WH—1型电镀钻头的研究

随着金刚石钻进的发展与普及,坚硬、致密“打滑”地层时有发现,常规钻头在这种地层钻进,时效极低,有时根本不能进尺,严重影响任务完成和经济效果。