针状硬质合金钻头的研制及试验

遵照毛主席关于“独立自主、自力更生”、“打破洋框框,走自己工业发展道路”的伟大教导,在上级领导的组织和支持下,山东省地质局石油探矿机械厂钻探研究队和北京市粉末冶金研究所共同协作,在研究粉末冶金石油钻井钻头的基础上,1970年开始重点研究小口径针状硬质合金钻头。     

稀土硬质合金的研究进展及稀土在岩石破碎工具中的应用前景

综述了稀土在硬质合金中的应用研究进展，稀土添加剂的作用机理，近年来稀土在矿用硬质合金中的应用，指出了稀土在金属结合剂金刚石工具中可能应用的前景。     

金刚石钻进的地质效果

一、前言 金刚石是世界上最硬的材料,其研磨硬度为刚玉的150倍,为石英的1000倍。金刚石的耐磨性能是刚玉的9倍,是硬质合金的100倍。根据金刚石的这种特性,才把它用于钻进技术。 金刚石钻进技术已有一百多年的历史,过去的钻头均系采用大颗粒手工锒嵌的办法,近四十年来普遍采用粉末冶金法加工钻头。大大提高了钻头质量,促进金刚石钻进技术迅速发展。     

关于针状硬质合金钻头的试验情况

粉末冶金针状硬质合金钻头钻进是近两年来才发展起来的一种钻进方法。它在6—8级的中硬岩层中使用,比普通合金和钢粒钻进效率高、质量好、成本低、钢材消耗少。尤其是与金刚石钻头配套使用,对于大力推广小口径钻进方法有着极为重要的现实意义。     

稀土在热压人造金刚石工具中的应用研究

稀土有其独特的物理化学性能 ,能有效地提高硬质合金的综合性能。将稀土在硬质合金中的应用成果借鉴到金刚石工具研制中 ,并对其关键的掺杂工艺进行改进 ,取得了成功。对于以 Fe代 Co和提高金刚石工具的性能起到了明显的作用。     

膨润土矿钻进技术

文章总结了以膨润土粘土矿物为主的地层钻进中的一套简单易行的施工技术,即用回转跟管法硬质合金钻进克服第四纪漂石层;用钢绳冲击钻进取出松软的粘土层岩心;用单管硬质合金钻进深部粘土矿层,因掌握了操作技术,取心率达90％以上.     

钻探技术在金属矿床勘探中的发展

金刚石钻进作为一种先进的钻探方法,经过不断的完善,至今已沿用了百余年.1930年以前,金刚石钻头是用稀缺的粗粒黑金刚石(CARBONADO)靠手工镶嵌的,价格昂贵.1930年初出现了粉末冶金技术,才开始采用较便宜的小颗粒金刚石以机械方法成批生产金刚石钻头.由于金刚石钻头在许多方面优于钻粒钻头和硬质合金钻头,有较高的钻进速度,即使在很坚硬的岩石中钻进也可取得较高的岩心采取率,而且可钻进任何方向的钻孔,偏斜又较小,因而使金刚石钻进法得到了广泛应用.五十年代,一些发     

硬质合金使用技术座谈会简介

本文系我所代表在参加“硬质合金使用技术座谈会”后所编写的简介。文中扼要地介绍了目前我国硬质合金的生产使用动态,以及硬质合金使用的经验交流情况。当时由于我部其他有关单位没有参加这次会议,因此在这里选登出来以供参考。     

金刚石钻头镶焊的粉末冶金工艺基础

回顾了粉末冶金技术对金刚石钻头发展的重大影响,介绍了粉末冶金热压法、浸渍法制做钻头的原理与特点,反映了我国金刚石钻头制做技术现状。叙述了笔者在金刚石表面金属化和在胎体合金中添加可以形成强碳化物的元素(如钛),来解决胎体对金刚石的粘结问题的实践与认识。这是金刚石钻头镶焊技术的发展方向。     

硬质合金液动冲击回转钻进在石灰石矿中的应用

在某石灰石矿岩心钻探中，分别试验应用了硬质合金液动冲击回转取心钻进、金刚石回转取心钻进和硬质合金回转取心钻进，通过对比，硬质合金液动冲击回转取心钻进效率高、成本低、回次进尺长、取心率高，取得了较好的效果。     

薄壁金刚石钻头的唇面设计

从粉末冶金的压型理论入手 ,分析热压法制造薄壁金刚石钻头的胎体压制过程中的受力情况 ,指出了平底唇面设计存在的不足 ,在分析薄壁金刚石钻头胎体密度和硬度分布及钻进过程的前提下 ,提出了薄壁金刚石钻头的唇面应采用类似半圆形。     

金刚石钻头可再生水口的试验

从仿生学的角度,依据脱皮动物的脱皮特性,设计一种可再生水口,用于增加金刚石钻头工作层的高度,进而延长钻头寿命。在可再生水口的加工方法上,首先利用冷压法把含有金刚石的胎体粉料冷压成型,然后组装在模具中,在特定的温度和压力下进行热压烧结,成功获得了具有可再生水口的小口径金刚石钻头;并在此基础上加工了Φ59  mm钻头,模拟野外条件进行室内试验。结果表明：选用特定的水口材料,可以成功实现水口的可再生,为长寿命金刚石取心钻头的研制提供了一种新的思路。     

大庆深层涡轮钻井匹配钻头相关技术研究与应用

为提高大庆深层致密砂砾岩气藏勘探效益,缩短钻井周期,降低钻井投资,开展了深层涡轮钻井提速技术研究。首先,依据涡轮钻井技术的工作原理,进行优选匹配钻头等相关技术的研究,通过先导性试验,确定了匹配钻头;其次,综合考虑现场施工条件,开展钻具组合等配套技术的研究。最终形成了大庆深层涡轮钻井的提速技术,并在达深15井成功实施,创造了庆深气田提速新纪录,为深层天然气藏的勘探开发提供了新的技术手段。     

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。     

针对复杂地层金刚石钻头的改进与应用

复杂地层的钻进与取样问题一直是钻探行业的一个技术难题。由于地层结构的杂乱无规律、软硬互夹层多、换层频繁以及破碎层硬、脆、碎的特性,使得在钻探施工过程中钻头寿命低下,频繁提下钻导致坍孔、掉块、缩径、漏失、涌水等事故经常发生,钻探效率难以提高。针对以上问题,根据目前钻探施工普遍采用的金刚石绳索取心钻探工艺,通过试验对金刚石钻头进行设计与改进,提高钻头的钻进效率与使用寿命,可大幅提高钻探效率并减少事故发生率,从而取得良好的经济效益。     

纳米金刚石钻头试验研究

纳米技术（nanotechnology）是近年来发展起来的一种新技术,许多国家都在研究这种新技术及其应用。俄罗斯研制出了用爆炸法生产纳米金刚石的成套设备。乌克兰生产出了纳米金刚石。乌克兰超硬材料研究所设计出了纳米金刚石钻头,并进行了实验台试验。试验结果表明,纳米金刚石钻头是一种很有前景的破碎岩石工具,可以取得很好的技术经济效益,在地质勘探和采矿工业中应用前景广阔。建议我国加强对纳米金刚石钻头的研究并推广使用。     

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。     

涡轮钻井技术在梨树断陷区块的应用

梨树断陷区块登娄库组、营城组、沙河子组、火石岭组地层可钻性差、岩性较致密、局部含砾严重,并且沙河子组局部层位岩石硬度达到7级,采用常规钻井技术,存在牙轮钻头效率低、寿命短等问题;各种型号PDC钻头试用后效果不理想。通过采用涡轮钻井技术,平均机械钻速提高了4倍,钻井周期缩短,钻井综合成本大大降低。实践证明,高速涡轮钻具＋孕镶金刚石钻井技术是高研磨性、高抗挤强度、高温地层深井钻进提速的有效技术。     

青海野马泉矿区钻头水口改进的研究

青海野马泉矿区在钻探生产中通常采用大钻压、高线速度的钻进规程。由于在钻进过程中单位时间内产生的岩粉量多、摩擦生热快且难以排出,常出现钻头非正常磨损现象,导致钻头提前失效,使得提下钻频繁,严重影响施工进度。根据现场地层情况和工艺条件设计了钻头,改进了钻头配方和钻头制造工艺,将钻头水口进行了适当的加宽。数值模拟分析和野外试验结果表明,适当加宽水口可以有效地排粉、降温和提高钻头寿命。     

近年来中国地质钻探技术标准制修订工作进展

"十一五"和"十二五"期间以国土资源行业为主的钻探技术标准制修订工作取得较大进展。初步建立了分类科学、结构合理、层次清晰的钻探技术标准子体系。制修订了一批钻探技术标准,标准标龄偏长,技术内容老化情况有所改观,使中国的国土资源行业钻探技术标准化工作再上新台阶;钻探技术涉及地矿,以及冶金、煤炭、有色、核工业、武警黄金、化工、建材等各工业地勘部门,采用先进高效的钻探技术标准可提高资源评价质量和效率,有利于生态环境保护、节能减排;近几年来中国钻探研发部门、制造企业技术实力不断发展,研究测试条件有所改善,为钻探技术标准化创造了有利条件;未来中国钻探技术标准必将面临新的挑战,迎来新的机遇。