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     

孕镶金刚石钻头优化设计及其在甘青隧道应用

孕镶金刚石钻头是通过胎体超前磨损,促使金刚石出露形成微切削刃,在钻压和扭矩的作用下对岩石进行磨削碎岩,可广泛应用于硬地层和复杂地层钻进。然而,常规金刚石钻头存在坚硬地层钻速低、进尺慢、费用高等问题。本研究首先采取甘青隧道S2Z-45钻孔相邻孔不同深度的岩石样品,对其硬度、矿物组成及可钻性进行测试分析,确定了岩层大部分以闪长岩为主,岩石可钻性等级为8级;然后针对甘青隧道的地质特点对孕镶金刚石的胎体硬度和底唇面形状进行了优化设计,并进行了现场试验,通过分析钻头的实际使用情况研究了孕镶金刚石钻头性能的影响因素。试验结果表明：胎体硬度为HRC 15～20、金刚石粒度40～50目、金刚石体积分数为20%、底唇面为环槽尖齿型的孕镶金刚石钻头性能最佳,寿命达到321 m,钻速为1.17 m/h;在相同金刚石参数下,胎体硬度为HRC 10～15的滚齿型孕镶金刚石钻头在钻速方面具有优势,最大钻速能够达到1.44 m/h。环槽尖齿型底唇面和高胎体硬度有助于提高钻头寿命,滚齿型底唇面和低胎体硬度有利于提高钻进效率,但钻头寿命偏低。     

基于微钻试验金刚石钻头钻进速度的研究

利用结构相同、胎体配方与金刚石参数不同的孕镶金刚石钻头对花岗岩进行微钻试验获得的数据,并对数据进行了分析;基于孕镶金刚石钻头破碎岩石机理,根据单粒金刚石与岩石相互作用的力学模型,结合钻头结构、岩石性质和回转速度,推导出钻头钻速的理论模型,经验证,钻速理论计算值与实测值具有较好的吻合度;分析得出增加钻头唇面与岩石之间的摩擦系数,利于提高在坚硬岩石钻进中的钻进效率。     

孕镶金刚石钻头工作温升的实验研究

在实验室钻进条件下,通过采用热电偶测定孕镶金刚石钻头胎休内距唇面2.0-0.25mm处工作温升,确定了胎体内沿高度方向温度分布;描述了钻头唇面温升特点;研究了钻压与转速对温升的不同影响;测出了烧钻时钻头胎体温升变化情况;最后还讨论了高温对钻头中金刚石造成的损害.     

阶梯形孕镶金刚石绳索取心钻头试验及生产效果

阶梯形孕镶金刚石绳索取心钻头是绳索取心金刚石钻头系列中用于中硬—硬岩钻进效果较好的钻头类型之一，其唇面结构又分单、双多阶梯形等多种。唇面结构的共同特点有较多的切削自由面，钻进过程中利于破碎岩石。通过几个矿区不同地层的试验及生产     

孕镶金刚石钻头工作层不均匀磨损原因的研究

通过理论分析和生产试验，论证了孕镶金刚石钻头工作层高度磨损不均的主要原因是：在金刚石等浓度分布和质量相同的情况下，因采用矩形水口使得唇面金刚石沿半径线由外向内切削工作负担逐渐加重所致。提出了改善措施。     

孕镶钻头金刚石恒自锐速率钻进问题的探讨

尽管金刚石钻头的碎岩过程及原理，至今观点尚未统一，但必须保证钻头唇面有一定出刃量的金刚石，才能达到碎岩的目的，这是大家一致公认的。而对孕镶钻头来说，不是像表镶钻头那样把金刚石嵌在钻头唇部表面，而是均匀地分布在钻头唇部胎体内。在钻进开始时，首先由表层金刚石起碎岩作用，随着钻进过程中表层金刚石和胎体的逐渐磨损，胎体内部的金刚石不断出露（出刃）而达到不断碎岩（进尺）的目的。因而孕镶钻头的金刚石能否正常出刃，是关系到孕镶钻头能不能达到正常工作（碎岩），取得最佳经济效益的关键问题。笔者认为，通常人们所讲的孕镶钻头与     

日本利根钻探公司金刚石钻头胎体成分和性能

无论是表镶还是孕镶式金刚石钻头或扩孔器，除了金刚石品级、粒度、浓度、钻头唇面形状、水路设计和镶嵌烧结质量外，其胎体成分和性能对钻头和扩孔器的使用效果影影甚大。由于钻进所遇的岩层性质多种多样，钻头和扩孔器胎体就要求与之相适应，也要多种多样。下列是日本利根钻探公司有关金刚石钻头和扩孔器胎体的一些资料。     

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     

人造金刚石覆膜处理提高孕镶钻头寿命的探讨

近年来，我们在围绕提高人造金刚石孕镶钻头使用寿命和钻进时效的研究试验工作中，针对人造孕镶钻头在钻进过程中唇面金刚石脱落的现象，摸索对人造金刚石电化学覆镀金属膜工艺（简称覆膜），并用覆膜金刚石制作不同胎体性能的热压孕镶钻头，开展了生产试验对比。试验资料表明：在金刚石品级相同的条件下，金刚石经过覆膜处理后，对孕镶的使用寿命和钻进时效均有较大的影响，它是提高人造孕镶钻头制造质量的有效途径之一。     

孕镶金刚石钻头胎体结构对钻头寿命的影响

孕镶金刚石钻头,是当前国内机械岩心钻探中使用数量较多的钻头。因此,造好钻头、用好钻头,是提高钻探经济效益的关键问题之一。本文从孕镶金刚石钻头胎体结构的一些内在特征入手,分析影响孕镶金刚石钻头寿命的原因采进行探讨。一、孕镶金刚石钻头的磨损当孕镶金刚石钻头使用得当,适应所钻岩层,机械钻速均匀的情况下,金刚石孕镶层会逐渐磨完。但实际上,由于钻进参数、钻进条件、钻头质量、胎体内部结构等方面原因,会使钻头早期磨损,拉槽而失去工作能力。我们对164个上砂,六○二厂、φ56普通双管孕镶钻头的磨损情况,作如下粗略的统计分析(表1)。     

不同润湿剂对钻头金刚石分布均匀性的影响

运用数理统计推断方法，分析、评价了水质、油质润湿剂对孕镶金刚石钻头胎体唇面金刚石分布均匀性的影响。证明钻头唇面金刚石的分布服从正态分布规律，水质和油质润湿剂金刚石分布正态总体的方差σ分别为（7．56，13．64）、（3．47，6．25），σ油的分布区间显示小于σ水。     

全漏失地层双向供液钻进法

在不完整地层或灰岩层用金刚石钻进时，因地层漏失严重，冲洗液有进无出，不利于钻头外缘唇面的冷却，使钻头唇面经常产生微烧，导致金刚石钻头过早报废。     

孕镶取心钻头

以小颗粒金刚石嵌镶在胎体上的孕镶取心钻头是自磨锐的。若能根据所钻岩石类型来正确选择钻头、钻压和回转速度,则钻头不但有稳定的钻进速度,而且使用寿命长。钻进参数选择得当,钻头上的金刚石和胎体的磨耗就会相等。英国目前正在制造多种规格的金刚石钻头和钻具,包括传统的表镶取心钻头、不取心钻头和唇面为锯齿形的孕镶钻头。在钻头制造方面最近     

人造金刚石孕镶钻头磨损特征的研究

金刚石钻头定每转进尺钻进试验表明：在每转进尺合理范围内，钻头磨损率较低，在此范围外，则较高；并发现钻头多出现内喇叭型不均匀磨损唇面。本文从理论上解释了金刚石钻头出现这种磨损唇面的原因：即内侧金刚石切深、受力及每周碎岩体积较大；并据此探讨了包括镶钻头在内的金刚石镶嵌措施，以使唇面均匀磨损。     

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。     

复合电镀工艺金刚石钻头

在普通钻头镀液中加入１０ｇ／ｌ金刚石微粉，得到镍－钴－金刚石微粉复合镀层，可提高钻头胎体的耐磨性；将２种品级、３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、外径和底唇面胎体孕镶层厚度的比较，做到底基本同步消耗。     

复合电镀新工艺金刚石钻头

在普通钻头镀液中加入１０ｇ／ｌ金刚石微粉，得到镍－钴－金刚石微粉复合镀层，可提高钻头胎体的耐磨性；将２种品级、３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、外径和底唇面胎体孕镶层厚度的比例，做到镀层基本同步消耗。     

密闭取心钻头两相流流场CFD模拟研究

密闭取心是一种特殊取心作业,通过密闭取心钻具与密闭取心钻头配合,在密闭液作用下实现岩心与钻井液隔离,可获得地层原始含油饱和度及油水动态等数据。密闭钻头设计为双流道结构,要满足钻井液过流冲洗冷却钻头唇面、携带岩屑要求,同时密闭液在井底可形成富集区域,有效保护岩心免受钻井液污染,密闭取心钻头流道参数是密闭取心钻头设计的关键。本文运用计算流体力学理论,采用k-epsilon湍流模型及连续性方程对KM型密闭取心钻具配套密闭取心孕镶金刚石钻头的两相流井底流场进行数值模拟,研究钻头唇面两相流混流状态、流体压力、流速、剪切应力分布特征等,分析了流场特征对钻头密闭效果、钻进效率和寿命等的影响,验证了密闭取心孕镶胎块式金刚石钻头流道结构设计参数,提出了钻头两相流流道优化设计建议。     

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。