梯度结构聚晶金刚石复合片残余热应力的有限元分析

利用Ansys有限元分析软件，对梯度结构聚晶金刚石复合片在制造过程中产生的残余热应力进行了分析，并与传统的双层结构金刚石-硬质合金复合片的残余热应力进行了对比。结果表明，和双层结构复合片相比，梯度结构聚晶金刚石复合片的轴向拉应力由698 MPa降到了283 MPa，径向拉应力由1470 MPa降低到880 MPa，剪应力由653 MPa降到368 MPa，此外还改善了界面处的应力分布，大大提高了界面的结合强度。     

聚晶金刚石复合片残余热应力的影响因素

残余热应力是影响聚晶金刚石复合片(PDC)性能好坏的最重要因素之一。考虑聚晶金刚石层(PCD)与硬质合金层厚度比以及PDC压制过程中烧结温度的波动对聚晶金刚石复合片残余热应力的影响,在ANSYS中建立PDC模型,运用热-结耦合法分析PDC的残余热应力。计算表明,随着PCD层与硬质合金层厚度比由0.067增加到0.333,PCD层表面中心的压应力由1.61 GPa降低到380 MPa,PCD层最大径向压应力由1.61 GPa降低1.03 GPa左右,而PCD层边缘靠近界面附近最大轴向拉应力逐渐增大;随着PDC压制过程中烧结温度由1000℃升高到1500℃,PCD层的最大径向压应力、最大轴向拉应力以及最大剪应力等均逐渐增大。认为,在研究PDC合成新工艺过程中,应在保证PDC使用寿命的前提下尽量降低PCD层与硬质合金层厚度比;必须尽量切断原材料以及人为操作对温度的影响。      

国外钻探用超硬材料的研究进展

国外自美国GE公司于七十年代首次合成聚晶金刚石复合片以来，聚晶金刚石及复合片的研制工艺水平又有了很大程度的提高，复合片品种形式增加了许多。本文将介绍美国、瑞典、英国、日本和苏联等国家的五种聚晶金刚石和十一种聚晶金刚石复合片及切削具的制造方法。一、五种聚晶金刚石1．硅合金浸渍的聚晶金刚石这种聚晶金刚石由美国Sii Megadiamond Inc，于1985年7月研制成功。它使用硅与Ⅷ族金属的混合粉末形式与已去掉触媒金属的聚晶金刚石一起放入六面顶或两面顶压机中制造而成。含硅混合物在高温高压     

介绍几种新型钻头

本文简单地介绍了聚晶金刚石复合片钻头、热稳定性聚晶金刚石钻头、热稳定性聚晶金刚石镶嵌齿钻头及混合钻头等的结构特点、破岩方式和适用地层.     

河北探矿技术研究院三个科研项目通过评审验收

2009年8月17日,由河北省地矿局地质矿产科技处组织,主管探矿科研生产的高献计副局长亲自带队的5人专家验收组,对河北省地矿局探矿技术研究院完成的三个省局下达．的探矿科研项目进行了评审验收。三个科研项目分别是：《如何提高金刚石钻头使用寿命研究》、《人造金刚石聚晶、复合片钻头研制》和《深孔绳索取心安全打捞输送器（SSD-75）研制》。     

金刚石聚晶与复合片混合齿钻头

本文重点阐述了金刚石聚晶与复合片混合齿钻头的特点,并比较详细地叙述了这种新型钻头的设计思想、制造工艺以及在油田勘探使用中与牙轮钻头的效果比较,为石油地质钻探提供了一条选择新型钻头的途径.     

湖南含籽晶天然金刚石的同步辐射X射线衍射形貌像研究

利用同步辐射X射线形貌学研究,首次发现湖南褐色天然金刚石中存在籽晶金刚石.该金刚石晶体呈菱形十二面体,其同步辐射X射线劳埃图上大部分斑点分别分布在5条主晶带上.经分析发现,该金刚石晶体首先由晶核发育成菱形十二面体金刚石籽晶,再由此籽晶生长成菱形十二面体金刚石晶体.该金刚石晶体中晶体缺陷很少,仅存在部分由塑性形变产生的应力场以及由籽晶生长界面产生的面缺陷,表明该金刚石晶体所处的生长环境较为稳定.     

用人造金刚石复合片制做石油取心钻头获得好效果

人造聚晶金刚石复合片,在七十年代已在国外被成功地运用于制造石油钻头.特别在全面钻头上,已取得了相当好的经济效果. 我国八十年代初,开始对上述复合片进行研制.首先是被成功地运用在刀具上,后来才在石油钻头上开始试验.这主要是由于石油钻井对这种磨具提出了更严格的性能要求. 1982年10月,我们对锦州碳素厂研制的人造     

基于ANSYS的PDC钻头钎焊裂纹应力场和应力强度因子分析

金刚石复合片(PDC)钻头钎焊裂纹尖端两侧临近界面处应力高度集中,是导致其断裂失效的主要原因。基于ANSYS对PDC钻头钎焊裂纹进行数值模拟,针对焊缝裂纹形状、厚度、位置的不同,能对裂纹尖端应力场等值线图及应力强度因子进行数值计算。借助这一计算PDC焊缝裂纹应力强度因子的新方法,阐述了PDC断裂失效机理,用以指导钻头焊接工艺,稳定和提高PDC钻头焊接质量。      

日本金刚石复合片钻头研究现状

金刚石复合片最初呈圆片形，用作金属材料切削工具，由人造金刚石烧结体和WC—Co硬质合金基座构成（图1）。以往的钻头用金刚石复合片通常采用低温钎焊（不超过650℃）或压入法镶嵌到钻头上（前角为-10°—-25°）。此种钻头以剪切作用钻进，钻进效率比牙轮钻头高。金刚石复合片材料来源广，成本     

PDC钻头的新发展及应用

聚晶金刚石复合片钻头的发展及应用，大大提高了钻井的机械钻速，减少了钻井时间，降低了钻井成本，本文主要介绍ＰＤＣ钻头的发展与应用概况，几种新型的ＰＤＣ钻头与应用，以及ＰＤＣ钻头的偏转与解决办法。     

硬岩钻进用石油钻头研究现状及发展趋势

能源与矿产的持续安全供给是经济快速增长的保证,而中硬岩层钻进一直限制着油气钻井向深部发展。针对硬岩地层钻进,地质行业主要采用金刚石钻头钻进,而油气钻井行业除按传统方法采用牙轮钻头和金刚石钻头钻进之外,也逐渐开展了PDC钻头钻进硬岩的研究。本文分别介绍了牙轮钻头、金刚石钻头和PDC钻头在油气勘探硬岩钻进中的应用研究现状。其中,牙轮钻头研究主要集中在增强轴承密封性能、改进布齿结构和提高切削齿强度三个方面,而金刚石钻头研究则集中在碎岩机理、金刚石参数和胎体性能,以及钻头结构三个方面。提出了三类钻头的研究方向和发展趋势,为硬岩钻探技术发展提供参考。     

饱和级配破碎泥岩压实与粒度分布分形特征试验研究

通过饱和级配破碎泥岩的压实试验,得到了不同级配下试样轴向位移和粒度分布分形维数随轴向应力变化曲线,分析了Talbol幂指数对饱和破碎泥岩压实变形与粒度分布的影响规律,建立了一种饱和破碎泥岩压缩模量与轴向应力的关系式。试验结果表明,饱和破碎泥岩的压实过程可分为2个阶段,即0~4 MPa的快速变形阶段和4 MPa后的缓慢变形阶段。其中,约80%的变形发生在快速变形阶段。轴向位移、压缩模量与粒度分布分形维数均可用轴向应力的指数函数拟合。相同轴向应力下,Talbol幂指数越大,试样轴向位移越大,粒度分布分形维数越小。轴向应力大于8 MPa后,各级配试样的粒度分布分形维数相差很小,且随着轴向应力的进一步增大,各级配试样的分形维数差异将继续减小,最终,分形维数将趋于一致。在加载初期,试样压实变形主要以岩石颗粒移位为主;而在加载后期,试样的压实变形则以颗粒破碎为主。     

室内岩石破岩机制试验及应用研究

聚晶金刚石复合片切削齿钻头的合理选取与使用,关系到它技术优势的发挥。在简要介绍国内研发的聚晶金刚石复合片切削齿钻头岩石可钻性测定方法与分级标准的基础上,详细叙述了室内试验的情况、数据处理分析过程及其获取的定性定量结论;从利于实际应用出发,提出了基于有效吃入岩石、岩石种类与切削齿相融、钻进技术参数互补三原则的聚晶金刚石复合片切削齿钻头的选取和使用原则与基本方法。     

复合片破碎岩石载荷分析及其试验

为解决金刚石复合片易出现非正常破损问题,对钻进过程中金刚石复合片(PDC)钻头的单个复合片的受力进行了分析,并对改善金刚石层与衬底脱离、脱落现象的措施进行了研究。结果表明,作用在复合片金刚石层上的剪切力是影响脱离或脱落现象的主要因素之一,而剪切力的提高与衬底的切削作用有关,这可通过增大金刚石层与衬底之间的接触面积来实现。通过一种棋盘状刻槽衬底的PDC钻头试验研究证实,研制合适的衬底结构形状,并在衬底表面加工不同形状的凹槽来增大两者的接触面积能使其获得足够的连接强度。      

多晶冰蠕变机制的研究进展

与绝大多数材料遵循基于位错攀移的指数蠕变机制不同,多晶冰遵循基于位错滑移的指数蠕变机制,这种机制引起了冰川学家极大的兴趣.以前人的研究为基础,综述了冰中质子无序及质子点缺陷的形成过程,质子点缺陷对位错滑移影响的微观机理,以及多晶冰蠕变的微观机制.研究表明:冰晶体中的氢原子(质子)无序使得位错在滑移过程中形成质子点缺陷(D、L、H₃O⁺和OH^-缺陷),从而降低了位错的滑移速率.质子点缺陷的形成需要氢原子(质子)跃迁,其激活能大于水分子自扩散所需的激活能.同时,多晶冰的蠕变激活能与质子跃迁的激活能相当,而大于水分子自扩散所需的激活能,因此多晶冰的蠕变控制机制是位错滑移,而不是位错攀移.     

延川南区块古构造应力场特征及其反演方法

古构造应力控制煤层构造发育程度及其分布,影响煤层储层渗透性。通过现场对煤层及其上覆岩层中节理裂隙的实测,并应用赤平投影方法将实测节理裂隙进行分期和配套分析,研究了延川南区块构造演化规律、古构造应力场特征和古构造应力的反演方法。根据摩尔库伦破裂准则,通过共轭剪断裂破裂角的大小变化来估算古构造应力场主应力值。利用ANSYS有限元软件,模拟了本区两期古构造应力场分布,揭示出其古构造应力场的分布规律为:燕山期构造应力场最大主应力值由东南区域的70~80 MPa逐渐降至西北区域的20~30 MPa;喜马拉雅期构造应力场最大主应力值由东北区域的60~70 MPa逐渐降至西南区域的20 MPa。      

Stress–Strain Model for Carbonate Rocks Based on Haldane’s Distribution Function

Summary. This paper presents a model created by the author to predict stress–strain relationships for weak to strong carbonate rocks (σ_c < 100 MPa) exhibiting axial strains up to 1%. The stress–strain model based on Haldane’s distribution function (Haldane, 1919) relates the axial stress (or normalized axial stress) to the square of an exponential function where the exponent is axial strain. To obtain accurate stress–strain relationship over the whole pre-failure strain with the proposed stress–strain model, it is necessary to have only one datum point (peak axial stress and maximum axial strain at this peak stress). It is shown that the stress–strain relationships observed in laboratory compression tests on samples collected from six carbonate rock formations (chalk, dolomites and limestones) from different parts of Israel, agree well with the stress–strain prediction model proposed by the author.