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1．91m,钻头平均工作寿命达到60．26m。试验结果表明,高磷铁基眙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。     

基于破碎单位体积岩石能耗量设计坚硬研磨性岩石用钻头方法的研究

深孔钻进时常常遇到坚硬岩石和研磨性岩石,在这种岩石中钻进时钻探技术指标不甚理想。建议以破碎单位体积岩石能耗低的标准来设计和研制孕镶金刚石钻头。按此标准设计的胎体扇形块上带有凸出和低洼切削齿的梳状金刚石钻头,在实验台上进行的试验,试验结果表明,与常规平底胎体金刚石钻头比较,破碎单位体积岩石能耗量降低了,机械钻速提高了,胎体单位进尺磨损量降低了。建议对这种新型钻头给以充分注意并进行进一步研究。     

勘探钻进用圆筒形表面镶嵌式金刚石钻头

关于适当根据钻进条件选用金刚石钻头之建议:胎体金属硬度标准硬度的:用于无研磨性岩石,如页岩、白云岩硬的:用于中等研磨性岩石,如细粒花岗岩、石英岩     

基于打滑地层的孕镶金刚石钻头设计

为了提高金刚石钻头在坚硬致密、弱研磨性地层的钻进效率, 将弱化胎体耐磨损性能理论与切削齿非光滑设计相结合, 制作钻头进行现场试验并对胎体进行扫描电镜分析.研究结果表明:在胎体中添加适当浓度的胎体弱化颗粒, 有利于提高钻头的钻速; 经胎体耐磨性弱化处理的钻头在钻进过程中, 弱化颗粒易于从胎体表面脱落, 使其表面形成微观非光滑形态, 提高了钻头唇面与岩石的单位面积压力, 增加了孔底岩粉的研磨能力, 促进了胎体中新颗粒金刚石的出刃; 弱化颗粒浓度存在一个较优的设计范围, 过高或过低都不利于提高钻头的钻进效率和使用寿命.      

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.     

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。     

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.     

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     

关于岩石研磨性与金刚石孕镶钻头的选型

一、影响岩石研磨性的因素岩石研磨性指岩石对钻头切磨材料和胎体的磨削能力。岩石研磨性越大，磨损钻头的能力越强。岩石研磨性和岩石抗压强度、压入硬度、组成岩石的粒度、成分，以及风化蚀度等因素有关，是这些因素的综合反映，是金刚石孕镶钻头选型的主要依据。下面就影响岩石研磨性的主要因素作简要叙述。（一）岩石粒度岩石是非均质体，颗粒呈无规律嵌布。在一定的尺寸范围内，岩石研磨性随粒度尺寸的增大而增加（见表1）。当粒度尺寸大到一定数值后，研磨性呈下降趋势。以泥质胶结的石英砂岩为例，如图1所示。     

承德M24矿区深孔钻探钻进参数的选择分析

结合承德M24矿区深孔钻探工程,对钻进参数的选择情况进行了分析。分析认为,深孔钻进中,钻进压力的选择要综合考虑钻进的口径大小,岩石的硬度、强度、研磨性、完整性;在一定范围内,金刚石钻头的钻速和转速成正比例关系;冲冼液的选择应根据钻头类型与规格,胎体性能,钻孔深度,岩石研磨性、完整程度等来选择;适当扩大金刚石钻头的外径尺寸,能有效地避免高泵压的危害;可通过观察钻机主电机的电流指示表数值变化,判断孔内钻杆工况,电流的变化反映出钻机回转扭矩的变化。     

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。     

岩石磨蚀性的试验研究

岩石磨蚀性的试验研究在探矿工程以及其它采掘工程中都具有重要的意义。 本文详细地叙述了一种测定岩石磨蚀性的方法。作者利用钻铣磨床改装而成的装置,在规定的条件下（轴压力15kgf,转速400r/min,时间10min）,测定了25种岩石的磨蚀性指标;同时,还测定了在这些岩石中一字形钎头的磨次进尺、岩石的石英含量及粒度、岩石的压入硬度;并借助微机进行了数据处理与回归分析,对它们之间的相关性进行了评价。 实验与分析结果表明:利用简单易行的仪器来模拟工具在破碎岩石的过程中受到磨损的实质,在规定的条件下,测量标准物的磨损量,在数值上表征岩石的磨蚀性的方法是可行的;一字形钎头的磨次进尺是由岩石的磨蚀性和压入硬度共同决定的;影响岩石磨蚀性的主要因素是岩石的石英含量及粒度,岩石的压入硬度。     

西藏安多县多才玛矿区强研磨性地层孕镶金刚石钻头使用效果分析

多才玛矿区位于三江源国家自然保护区内,任务量重、施工要求高、难度大,采用现场调研法和室内试验分析法分析孕镶金刚石钻头使用效果。通过研究分析得到:多才玛矿区岩石的研磨性为5～6级,可钻性为7～8级,地层破碎程度为Ⅲ～Ⅳ级。"NQ"系列孕镶金刚石钻头在多才玛矿区施工时的最优钻压在8～11MPa之间,最优转速在1. 41～2. 35m/s之间。通过激光扫描共聚焦显微镜观察分析两种典型的非正常钻进过程发现,在高转速、低钻压的条件下是新鲜的金刚石面无法出刃导致机械钻速低,在高转速、高钻压的条件下发生烧钻,胎体直接与岩体接触导致机械钻速低。孕镶金刚石钻头的金刚石平均出刃高度一定程度上可以反映钻头的寿命和机械钻速的大小。     

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。     

冲击回转碎岩机理探讨

地下岩体中,天然地存在有许多微观裂纹与节理。在冲击回转的联合作用下,冲击使近钻头的岩石发生裂纹断裂、破碎,形成破碎小坑;使远离钻头的岩石中的微观裂纹扩展、连通、甚至断裂。在离钻头更远区域,使岩石产生新的微观裂纹。回转使冲击产生的破碎小坑沿圆周方向扩大,并使钻头上的金刚石颗粒换位。在回转冲击的联合作用下,岩石中的裂纹不断产生、扩展、断裂,从而达到高速碎岩的目的。     

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。     

高研磨性地层复合式钻头的研制与应用

金山气田、龙凤山构造、长岭断陷等登娄库组以下深部地层可钻性差,研磨性强,导致钻头磨损严重,使用效率低。在对牙轮钻头、PDC钻头及孕镶金刚石钻头在高研磨性地层中的适应性进行细致和全面分析的基础上,提出了把PDC钻头机械钻速高和孕镶金刚石钻头进尺多的技术优势相结合的研制思路,开展PDC+孕镶复合式钻头设计。现场应用取得了良好的试验效果。提出了合理化的建议。