同轴双向回转钻进破岩效率研究

国内外相关研究均显示同轴双向回转可有效降低钻具振动和提高破岩效率,但双向回转相对传统单向回转的钻进效率的提升水平研究较少。据此,本文建立双向回转钻头以及单向回转钻头与岩石相互作用的有限元模型,以破岩比功作为评价指标量化比较分析了2种钻头的破岩效率。通过定义双向钻头内外壁尺寸差、内外钻头的间隙、内钻头壁厚与双向钻头内外壁尺寸差之比、内外钻头转速比和内外钻头底部高度差5种核心参数,并设计正交试验完成了仿真分析。结果显示,内外钻头高度差与内外钻头间隙对于破岩比功影响比较小,内外钻头尺寸差、内外钻头转速比和内钻头壁厚与双向钻头内外尺寸差之比对破岩比功影响显著。     

泵吸反循环钻进翼状钻头的特性分析

在钻孔罐注桩施工中,采用泵吸反循环钻进工艺,使用的钻头常见的有翼状钻头、笼式钻头、牙轮钻头和滚刀钻头等。翼状钻头和笼式钻头用于钻进各类砂土层,牙轮钻头和滚刀钻头主要钻进基岩。与笼式钻头相比,翼状钻头在砂土层中钻进具有更好的犁切     

钻头参数与其性能间的定量关系

孕镶金刚石钻头参数与其性能间的定量关系问题, 一直是钻头研究中的薄弱环节.通过定量分析、严密的理论计算与推导, 得出了钻头时效和寿命与钻头有关参数的量化关系.定量研究结论与有关定性结果完全吻合, 说明通过研究钻头性能与参数间的定量关系是可行的; 钻头性能与参数间定量关系, 可以用于指导钻头的参数设计, 并可以根据钻头的设计参数预知钻头的性能情况.      

国际油气井钻头进展概述（二）——FuseTek融合钻头与Pexus组合钻头

NOV公司2013年向市场推出FuseTek融合钻头。它将PDC钻头的高钻速与孕镶金刚石钻头的耐磨性结合于一体,适宜于钻进中硬—坚硬、高研磨性地层。FuseTek钻头已广泛应用于刚果、厄瓜多尔、中国、哥伦比亚等国家。应用表明,该新型组合钻头比PDC钻头或牙轮钻头钻进效率提高许多,工作寿命增加1～3倍或更多。Shear Bits公司于2014年推出Pexus组合钻头。该钻头广泛应用于加拿大冰川冰碛物钻进。地层上部硬卵砾石层利用可转动硬质合金齿钻进,下部软砂岩与页岩则运用PDC碎岩。整个冰碛物地层用一个Pexus钻头一钻到底。所述3类组合式钻头（含Kymera钻头）对于未来实现“一个钻头,一口井”的目标有重要意义。     

两级磨料新型孕镶金刚石钻头

研制出一种两级磨料新型孕镶金刚石钻头,该种钻头解决了时效与寿命不能同步提高这一长期困扰钻头研制者的难题。现场应用证实了这种新型钻头的优越性,钻头综合指标较一般钻头提高１７９％。     

孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头的应用研究

采用普通硬质合金钻头、PDC钻头或普通孕镶金刚石钻头钻进卵砾石层,钻头磨损特别快,使用寿命短,时效低,钻探成本高。本文介绍的孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头综合了普通孕镶金刚石钻头与自磨式硬质合金钻头的特点,胎体具有较高的耐磨性和抗冲击韧性。钻头胎体中孕镶的针状合金除了增韧外,还起硬支点的作用。该钻头与普通硬质合金钻头、PDC钻头、普通孕镶金刚石钻头相比,具有较好的钻进性能,使用寿命长,在卵砾石层钻进能保持较高的机械钻速和回次进尺长度。     

PDC钻头在中硬岩钻进中的应用

PDC钻头是在高温、高压下由人造金刚石与硬质合金一次合成的超硬材料制成的一种新型钻头,具有强度高,耐磨,抗冲击性强、出刃大等特点。以某勘探区为例,介绍该钻头的应用情况,并与普通硬质合金钻头进行了时效和成本的对比,从对比结果来看,使用PDC钻头钻进效率比合金钻头钻进效率提高57%-69%,钻头成本比合金钻头降低61%-67%,同时还对PDC钻头如何钻进破碎带进行了探讨,并对该钻头在使用中的注意事项进行了说明。     

地质勘探试用球齿牙轮钻头

为供应地质队坚硬与高磨损性岩层用的高效率钻头,苏联地质部中央设计局与上谢尔加机械制造厂共同设计并制造了球齿牙轮钻头。钻头规格与目前钻探中所用的一致。试验的一批钻头直径为112,132和151毫米,其代号是2Д-112К,2Д-132К,2Д-151К。为供应地质队坚硬与高磨损性岩层用的高效率钻头,苏联地质部中央设计局与上谢尔加机械制造厂共同设计并制造了球齿牙轮钻头。钻头规格与目前钻探中所用的一致。试验的一批钻头直径为112,132和151毫米,其代号是2Д-112К,2Д-132К,2Д-151К。     

热-机碎岩孕镶金刚石钻头的设计及试验研究

为提高钻进效率,合理利用钻进过程中产生的热量,本文采用摩擦热能辅助机械能碎岩（简称：热-机碎岩）的方法,将氮化硅作为摩擦元件引入孕镶金刚石钻头中,以提高钻头工作层的钻进性能。本文通过对钻头水口、摩擦元件的尺寸计算,钻头胎体、结构的设计,制造了一种新型热-机碎岩孕镶金刚石钻头（简称：热-机碎岩钻头）,并与常规六水口钻头和三水口钻头开展了室内钻进试验对比。结果表明,与六水口钻头和三水口钻头相比,热-机碎岩钻头加入摩擦元件后能够因摩擦生热而使岩石产生弱化作用,钻头钻速提高,在相同钻井液流量下最高可比六水口钻头的机械钻速高33.3%。热-机碎岩钻头胎体的磨损程度比三水口钻头小,热-机碎岩钻头可用于强研磨性地层的钻进。     

深部“打滑”地层绳索取心孕镶金刚石钻头的设计探讨

深部坚硬地层绳索取心钻进的特殊性在于钻头易"打滑"与增加钻头压力受限的矛盾。在深入分析"打滑"地层与钻进特点,充分考虑深部绳索取心钻进要求的基础上,提出了孕镶金刚石钻头参数的选择思路与操作规程措施,提高钻进效率,延长了钻头使用寿命,解决了深孔坚硬岩层钻头的"打滑"问题。     

新型分层复合型金刚石钻头的研制

采用常规热压法制备出了一种分层复合型结构的金刚石钻头,该钻头对岩层的适应性大,具有一定的广谱性。经与普通型钻头对比试验发现,分层复合型结构钻头钻进速度大大提高,同时钻头使用寿命也有了一定的提高。     

PDC无心钻头结构参数与钻进性能的关系

ＰＤＣ无心钻头结构参数与钻头钻进性能有密切联系，通过全尺寸钻头室内实钻正交试验，研究了各结构参数与钻头钻进速度的关系，确定了ＰＤＣ无心钻头优化结构参数组合。     

本溪台沟铁矿深部坚硬地层孕镶金刚石绳索取心钻头的选择和使用

深部坚硬地层绳索取心钻进的特殊性在于钻头易打滑与增加钻头压力受限的矛盾。在分析总结本溪铁矿已施工超深孔成功经验的基础上,提出了孕镶金刚石钻头的选择与使用技术措施,提高了钻进效率,延长了钻头使用寿命,解决了深孔坚硬岩层钻头的打滑问题。     

金刚石钻头性能量化表示研究

通过定量分析中严密的理论计算与推导，得出了孕镶金刚石钻头时效和寿命与钻头有关参数的量化关系。研究表明：定量研究结论与有关定性结果完全吻合，这说明通过研究得出钻头性能与参数间的定量关系是可行的；可以用于指导钻头的参数设计；可以根据钻头的设计参数预知钻头的性能情况。     

用挠性顶尖加工金刚石地质钻头

金刚石钻头在制作和烧结过程中,由于石墨模具,压机精度、压头及垫块等多种因素的影响,使金刚石钻头半成品工作唇面与联接钢体的垂直度,超出了规定范围,给机加工带来一定的困难,甚至加工不慎会造成废品。 半成品金刚石钻头的机加工,主要部位是钻头外径、内孔尺寸和螺纹。钻头的工作唇面是加工外径的基本基准,外径又是加工内孔尺寸和螺纹的基准,钻头工作唇面、外径、螺纹三者加工精度是确保钻头同轴度与垂直度密切相关的部位,只有这些相关部位相互具备可靠的校正基准,才能确保钻头加工质量。钻头垂直度偏斜过大,钻进过程中钻头就会出现胎体偏磨,造成钻具跳动和偏摆,岩心磨损大,造成取芯困难,影响采取率,同时也影响了钻头的使用寿命。     

金刚石钻头转速与寿命的关系

使用金刚石钻进，钻头的寿命是一个很重要的问题。钻头的质量、金刚石的品级、钻进规程都影响钻头的寿命。在钻进时我们一定要使用合格的钻头，严格遵守钻进规程和钻进注意事项，以免造成非正常损坏而使钻头寿命降低。钻头的寿命与钻进规程有密切关系。在钻进规程的三个参数中，对于孕镶钻头来说，转速对钻速的影响尤为突出。因此，分析转速与钻头寿命的关系是很重要的。现在假设使用的钻头是合格的；钻进压力是恒定     

铸钢鑽粒鑽头的鑽进性能

钻粒钻进中钻头的质量,(包括钻头金属中的合金成分,及其所表现出来的强度与硬度),及钻头的结构,(包括其壁厚与水口的形式),密切地影响着钻进效率。 由于人们对钻粒钻进的研究还不够完善,所以在前一时期认为钻头的壁厚增加会降低钻进的机械速度,因而注意力並没有转到可以用铸造办法来制造钻粒钻头,所以在实践中是毫无例外地采用轧制的无缝钢管作为制造钻粒钻头的原料,因而用该种材料制成的钻头无论是     

钻头钻速与金刚石粒度间的定量关系研究

根据孕镶金刚石粘进时的排粉要求,对钻头的金刚石粒度与钻头钻速之间之间的关系进行了理论分析与计算,得出了它间的量化公式,列出了可作为钻头设计的参数据实例,这些数据可用来指导钻头生产。     

基于LS-DYNA的贯通式潜孔锤反循环钻头强度的优化分析

通体花键式贯通式潜孔锤反循环钻头在实际施工中尾部较易损坏,影响反循环钻头的使用寿命。为提高反循环钻头的使用寿命,对反循环钻头尾部结构进行了优化设计,并采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA对改进前后的反循环钻头进行了仿真分析。分析结果表明：由于在冲锤的高频冲击作用下,反循环钻头尾部易出现较大的局部应力集中,导致钻头体出现疲劳破坏;通过对钻头尾部结构设计优化后,与通体花键式反循环钻头相比,新结构钻头在无泄风槽情况下,应力集中值减小44%,在有泄风槽的情况下,应力集中值减小19%。数值模拟分析表明,优化后能大幅度提高钻头寿命。     

基于AutoLisp的仿生金刚石钻头计算机设计软件系统研究

通过计算机辅助设计语言AutoLisp实现仿生钻头的参数化设计。软件系统将仿生钻头设计者输入的参数,通过专家系统分析与计算,完成仿生钻头非光滑分布图设计、钻头水口设计和钢体设计。在仿生钻头绘制函数中提供了多种图元绘制方法,可以根据设计者的选择,实现不同方法的钻头结构图输出,加强了软件效率和兼容性。