新型热压WC-Fe基金刚石钻头胎体性能研究

为了提高钻头在坚硬致密岩层中的钻进效果并降低钻头成本,将传统的热压碳化钨（WC）基金刚石钻头胎体中一部分WC用Fe代替。用粉末冶金的方法烧制胎体试块并测试其性能。通过对比性能测试,分析了碳化钨和铁的含量变化对胎体性能的影响规律。应用回归分析和规划求解,分别建立了硬度和耐磨性的回归方程,确定了最优的胎体硬度和耐磨性以及对应的胎体配方。      

金刚石—立方氮化硼—硬质合金合柱齿的研究

采用添加Ni-P活化烧结WC -Co硬质合金的特殊工艺 ,用热压法成功地烧结出了新型的金刚石 -立方氮化硼 -硬质合金复合柱齿。研究分析了热压烧结工艺 (烧结温度、烧结压力和保温保压时间 )对新型金刚石 -立方氮化硼 -硬质合金复合柱齿性能的影响。     

热压碳化钨基复合胎体材料性能试验

为了提高碳化钨（WC）基复合胎体材料的性能,在烧结压力为13 MPa、升温时间为6 min、保温时间为5 min的情况下,采用真空热压烧结的方法制备了金刚石钻头所用的10种不同比例WC基胎体材料试样30块,并对试样进行了洛氏硬度(HRC)、抗弯强度(σ)等性能测试。通过试验数据分析研究了WC、663青铜(ZQSn663)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)与胎体材料HRC和σ的关系。结果表明：WC质量分数对胎体的HRC和σ的影响是主要因素,胎体的HRC和σ具有内在联系,HRC高的胎体σ往往也高;在胎体配方中各个成分的含量都应得到控制才能保证胎体的性能优良,各成分的质量分数控制为：w(WC)<59.1%, w(ZQSn663)>25%, 3%<w(Ni)<6.5%, 0.9%<w(Co)<3.5%, w(WC-ZQSn663)<20%。     

珠三坳陷烃源岩及油源研究再认识

为进一步加强珠三坳陷的勘探研究,应用色质、同位素、轻烃等地球化学分析方法,重新取样分析了珠三坳陷37个原油样品和40个岩石样品,根据新分析的资料对珠三坳陷烃源岩和油源再次进行综合对比研究,取得了新的认识。研究结果表明:珠三坳陷文昌B凹陷主力烃源岩是文昌组中深湖相烃源岩,而不是文昌组滨浅湖相烃源岩,文昌A凹陷主力烃源岩则是湖沼相的恩平组烃源岩;文昌B凹陷的WC19-1和WC19-2构造原油的主要贡献者是文昌组中深湖相烃源岩;文昌A凹陷的WC9-1、WC9-2、WC9-3、WC14-3、WC11-2构造原油主要贡献者是恩平组烃源岩;琼海凸起西区(WC13-1、WC13-2、QH18-1、QH23-1构造)原油主要源自文昌B凹陷文昌组中深湖相烃源岩;琼海凸起东区(WC19-6N、WC7-2、WC7-3、WC8-3构造)原油则主要源于文昌A凹陷恩平组烃源岩;珠三坳陷主要经历了两期油气充填。     

WC添加对热压铁基预合金粉末胎体性能的影响

针对孕镶金刚石钻头在强研磨性地层中磨损快、寿命短的问题,利用WC硬度高、润湿性好、耐磨性好的特点,向铁基预合金粉末中添加WC颗粒作为胎体骨架金属。通过测试不同WC含量的胎体试样的硬度、抗冲击韧性以及抗弯强度,寻找骨架金属WC对胎体性能的影响规律。试验结果发现,随着WC含量的逐渐增加,胎体的硬度、抗冲击韧性、抗弯强度均呈现先增大后减小的变化趋势。从微观和能量的角度出发,分析了出现这种规律的原因。最后得出烧结温度为830 ℃、WC含量为5%时,胎体的性能达到最优,此时胎体的强度和研磨性最大。     

表镶金刚石钻头胎体巢状组织的研究

当前,钻探用的金刚石表（孕）镶松装烧结钻头,其胎体通常是以WC（W₂C）-Co（Ni）粉为骨料,以其他金属合金为浸渍剂的合金。金刚石表镶钻头松装烧结胎体组织,由巢状（WC+W₂C）和网状浸渍合金组成。      

岩石圈中热压系数的计算

如同温度,压力也是决定岩石圈中许多地质作用的主要因素。热压是岩石圈中压力的重要组成部分,热压计算的关键在于热压系数。文中计算岩石圈中主要物质和相态的热压系数,分析影响热压系数的因素及热压存在的条件,并指出岩石圈中热压研究的潜在意义,初步结论如下:(1)岩石圈中的热压系数平均值为3MPa/K左右,其变化范围主要为0.33~9.22MPa/K,主要集中于1.08~4.88MPa/K;(2)岩石圈中的热压系数在物质的相变点处剧增;(3)热压存在的前提是等容体系;(4)岩石圈中热压的存在可造成岩石圈中地压梯度明显增加,相变点处的热压剧增可能导致火山、地震、成矿作用及变质作用等,具有极为重要的地质意义。     

热压金刚石工具胎体材料的先进设计方法——规划设计法

热压金刚石工具胎体是用粉末冶金法形成的金属基复合材料，介绍了规划设计法研究的要点。     

冲击回转钻进条件下硬质合金钻头柱齿磨损机理

减缓钻头硬质合金柱齿的磨损速度,对提高钻头工作效率、延长钻头使用寿命、降低钻进成本等具有重要意义。在利用扫描电子显微镜(SEM)对钻头柱齿详细观测的基础上,提出了风动潜孔锤钻头硬质合金柱齿新的劣化机理和磨损机理:劣化机理包括混合规模裂隙的形成、WC颗粒规模裂隙形成和WC颗粒的氧化和腐蚀;磨损机理包括WC颗粒的破碎和碎片释放、整体或部分WC颗粒的脱离、碳化物的摩擦化学磨损等。分析了边齿因回转线速度大,磨损也增大,WC颗粒的破碎和碎片释放量增大而磨耗严重的机理;因WC颗粒的整体脱离使柱齿产生较大面积的磨损,导致钻进效率的大幅度降低;给出了钻头柱齿必须及时加以修磨的合理使用方法。     

大口径热压孕镶金刚石钻头制造方法

设计了适用于用热压法制造φ２７５大口径镶旬石钻头的石墨模具结构;给出了合理的石墨模具尺寸数据和公差;讨论了大口径孕镶金刚石钻头的配方参数;提出了大口径热压孕镶金刚石钻头的烧结工艺方法;列举了大口径热压孕镶金刚石钻头在三峡工程工地中的现场使用情况。     

镀覆技术对硬质合金复合齿性能的影响

通过对比镀覆金刚石增强型硬质合金复合齿和普通金刚石增强型硬质合金复合齿的磨耗比、抗冲击韧性,说明添加真空蒸镀W的金刚石的复合齿具有良好的抗冲击性能和耐磨性。研究表明,真空蒸镀W的金刚石相对于未镀和化学镀的金刚石,具有较强抵抗热损伤和胎体侵蚀的能力,而化学镀覆Ni-W-B和Ni-W-P则会加剧胎体金属对金刚石的侵蚀和热损伤,金刚石的强度大大降低,复合齿的磨耗比远小于真空蒸镀W复合齿。金刚石真空蒸镀W镀覆技术的应用必然大大地提高复合齿的性能。      

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。     

镍基WC-金刚石复合镀层的制备和摩擦磨损特性研究

本文选用碳化钨硬质颗粒作为增强材料与金刚石颗粒共同沉积到镍基金属中,以提高电镀金刚石钻头胎体的耐磨性。首先采用单因素实验分析方法,研究了复合电镀主要工艺参数对复合镀层中WC颗粒含量以及沉积速率的影响,然后经综合分析优化出最佳工艺参数,采用复合电镀工艺制作出镍基WC-金刚石复合镀层,并与镍基金刚石复合镀层的磨损特性进行了比较。结果表明：碳化钨硬质颗粒的引入,使得复合镀层的质量磨损量和摩擦系数减少,耐磨性提高。     

预植入金刚石微粉的WC-Co合金表面金刚石薄膜沉积特征

通过提高金刚石薄膜与硬质合金基底间的粘结力,可提高涂层工具的使用寿命。实验结果表明,在预植入金刚石微粉的硬质合金表面沉积金刚石薄膜,金刚石既在预植入金刚石表面同质外延生长,又在硬质合金上结晶生长,两者交互生长,且相容性较好,最终生长为致密均匀的金刚石薄膜。     

地浸砂岩型铀矿卵砾石层钻进用钻头的试验研究

介绍了金刚石-硬质合金复合球齿钻头在内蒙古某地区铀矿床卵砾石层中的生产试验情况.在钻进卵砾石层时,保径未做加强的金刚石-硬质合金复合球齿钻头的平均钻进效率为2.50 m/h,钻头的平均寿命为7.34 m/个;保径加强型金刚石-硬质合金复合球齿钻头的平均钻进效率为2.82 m/h,钻头的平均寿命为10.18 m/个;而普通合金钻头的平均钻进效率为1.29 m/h,钻头的平均寿命为1.19 m/个.试验表明金刚石-硬质合金复合球齿钻头是一种理想的钻进卵砾石层的钻头.     

用硼砂溶液及燃焰外焰对硬质合金基底表面进行预处理

对钨钴类硬质合金基底表面进行预处理的目的是降低基底表面钴的含量,以便降低钴对沉积金刚石薄膜的不利影响。为了改善金刚石薄膜的生长环境,提高其与硬质合金基底的粘接强度,将经过清洗后的硬质合金基底浸泡在硼砂饱和溶液中,在沉积金刚石薄膜时,先用燃焰外焰的热量及其氧化性对带有硼砂饱和溶液的硬质合金基底表面进行预处理30～60s,然后再进行化学气相沉积金刚石薄膜。经上述方法处理的试样与未经该法处理的试样相对比,前者的金刚石薄膜生长速度明显较快,生长温度也比较低,试样对标准砂轮的磨耗比值较后者的提高20%以上,表明本实验方法提高了薄膜与基底的粘接强度。     

新型针状硬质合金-金刚石复合型钻头

介绍了针状硬质合金-金刚石复合型钻头的设计与制造工艺以及在孕镶针状硬质合金钻头基础上复合金刚石的研究方法。对针状硬质合金规格、性能以及排列方式提出了有实用价值的设计,并对金刚石的品级、浓度、粒度及钻头的烧结工艺进行了较深入的试验研究。生产性试验表明,该类型钻头对于钻进硬而破碎地层、软硬夹层以及卵砾石地层均具有很好的使用效果。     

稀土富铁金刚石增强型硬质合金复合齿的研究

采用稀土La掺杂的添加方式，优选富铁硬质合金基体的配方，通过基体的力学性质测试以及金相分析确定了YGl5富铁硬质合金的基体配方，确定出最佳稀土La添加量为0．5％质量比。单齿抗冲击试验表明，这种复合齿具有良好的抗冲击性能。室内钻进试验说明，适当配方的稀土富铁金刚石增强型硬质合金复合齿具有良好的抗冲击性，较强的研磨能力和对岩样的广谱性。同时，通过野外实际钻进进一步说明，这种复合齿钻头具有高时效性。通过调整金刚石的镀覆方式和物质，金刚石浓度以及烧结工艺，来控制复合齿的性能，从而使稀土富铁金刚石增强型硬质合金复合齿钻头具有高时效、长寿命等特点。     

金刚石-cBN-硬质合金复合柱齿的理论分析

通过多种分析手段对所研制的金刚石-立方氮化硼(cBN) -硬质合金超硬复合柱齿进行了深入的研究分析, 得出了由于B的烧结促进和强化作用、Ni-P的活化烧结作用以及cBN加入, 大大提高了超硬复合柱齿的性能, 同时还分析指出, 在金刚石与基体合金之间存在过渡区, 该过渡区能有效地保护金刚石免受高温损伤, 另外, 该过渡区还大大增强了基体与金刚石之间的结合强度.