金刚石钻头非正常磨损和破坏形态的分析

金刚石钻头非正常磨损的形式主要有钻头底唇拉槽、底唇抛光、偏磨、胎体快速磨损等,破坏的原因较复杂,不但与钻头的加工制造工艺有关,还与粘结材料的选用、金刚石品级、唇面形状、胎体与被钻切介质的匹配性能有关。对以上问题进行分析并找出了钻头非正常磨损产生的原因和破坏形态,提出了解决方法和措施。     

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.     

人造金刚石钻进中岩石研磨性的试验研究

本文据金刚石钻进过程的特点,提出了用模拟方法确定岩石的研磨性。利用专门的装置与材料。笔者研究了人造金刚石和钻头胎体的磨损机理、岩石和金刚石之间的动摩擦系数及其变化范围;在统一的操作规程下测定了19种岩石的研磨性。除分析了岩石的物理机械性质、研磨性和破岩参数之间的关系外,还提出了岩石按研磨性分级表;并初步探讨了胎体耐磨性与岩石研磨性之间的适应性及其判别式。     

孕镶人造金刚石钻头磨损机理的模拟试验研究

本文评介了国内外金刚石和金刚石切削具磨损机理的研究方法和成果。在此基础上,采用微钻模拟钻进方法对此题目进行了较为深入的研究。通过试验、观测、分析得出或证实了如下认识,钻头胎体的磨损由磨蚀磨损和微切削磨损构成,其中,磨蚀是胎体磨损的基本类型;金刚石磨损从广义上可分成两大类:宏观型和微观型。宏观型磨损包括脱粒和脆性破裂;微观磨损包括研磨磨损、氧化磨损和石墨化磨损。作者认为,研究金刚石钻头的磨损机理对深入探究金刚石破岩机理和优化钻头结构参数设计有重要的理论意义和实际意义。     

电镀镍锰胎体金刚石钻头的应用

对电镀镍锰胎体金刚石钻头和镍钴胎体钻头的使用情况进行了对比。实践证明,镍锰胎体钻头特别适用于钻进坚硬破碎、强研磨性地层和软硬交替的地层。     

电镀薄壁金刚石工程钻头

研究了电镀薄壁金刚石工程钻头的胎体金属选择,胎体的性能和胎体与钢休间的结合强度.台架试验结果表明:钻头平均时效2.90m/h,钻头寿命69m.在实际工程应用中,钻头寿命一般在30-40m,最高达54m.其特点是钻头不需初磨、不掉块、不堵心,胎体正常磨损,钻孔速度快,成本低.取得了较好的社会、经济效益.充分显示出电镀薄壁钻头只有广阔的发展前景.     

双层水口超高胎体金刚石钻头孔底磨损过程分析

双层水口超高胎体金刚石钻头在深孔硬岩绳索取心钻进中具有其优势。根据CUG-2钻探参数监测系统的检测数据,对双层水口超高胎体金刚石钻头的孔底磨损过程及其优缺点进行了分析。结果显示,该钻头的使用寿命比常规金刚石钻头高近 1倍,但其孔底磨损过程比孕镶金刚石钻头复杂,尤其在两层水口的过渡期,容易造成孔底排粉不畅,甚至出现钻头唇面的非正常磨损。建议在钻头第二层水口中增加挡水片;在两层水口过渡层采用较软的胎体;把第二层水口的下端形状设计为圆弧形。      

深孔钻探金刚石钻头技术研究

介绍了能大幅提高深孔钻探效率、降低钻探成本的金刚石钻头——高效长寿命金刚石钻头的设计制造及工程应用效果。这种钻头包括两种结构形式——单水口高胎体金刚石钻头和双水口高胎体金刚石钻头。研究设计的新型高效长寿命金刚石钻头在钻速提高20%的前提下,寿命比常规钻头提高了200%,有效解决了深孔弱研磨性地层和强研磨性地层钻头寿命短的难题,取得了良好的效果。     

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。     

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。     

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。     

论金刚石孕镶钻头与岩层的适应性

在具体讨论孕镶钻头与岩层的适应性之前，首先强调孕镶钻头的设计对岩层特性的依赖关系，即钻头的设计首先要着重于岩层的研磨性、单轴抗压强度或硬度特性。岩层的研磨性是设计胎体耐磨性的主要依据，是使孕镶钻头金刚石出刃的基本条件；岩层的单     

提高孕镶钻头钻进效果试验

孕镶人造金刚石钻头在弱研磨性的中硬以软的岩层中(如结晶灰岩、灰岩、白云岩及泥质页岩等)钻进,其小时效率比较低,一般在1.0～1.4米/时左右.当使用软胎体钻头钻进时,钻头寿命又较短;胎体稍硬一点(如HRC35以上),钻进效率又不高;胎体太硬(如HRC45以上)金刚石又不易被磨出刃来,以致出现所谓的“打滑”.根据上述情况,现场工人采用“硬磨软打”的方法,即在研磨性岩层中钻进一段,使钻头上的金刚石磨出刃来,然后在软岩中打进尺,这样既提高了钻进速度,又延长了钻头寿命.     

PDC破岩条件下的岩石研磨性评价

岩石的研磨性是钻井过程中钻头的磨损预测及优化的重要因素。为了预测钻遇地层岩石的研磨性,建立了钻井过程中PDC复合片的磨损计算模型,从而得到了岩石研磨性的预测方法。首先,通过复合片与地层之间的受力分析并结合岩石的破碎条件,建立了不同钻压条件下地层对复合片的作用力计算模型。根据石英含量的概率密度分布情况,获得了岩石中参与磨损的颗粒与复合片底部的真实作用力。然后,根据PDC复合片磨损的几何原理,建立了地层对钻头复合片的磨损计算模型。通过室内实验对模型进行修正,分析了岩石各种属性对复合片磨损的影响规律,揭示了各参数影响复合片磨损的主次顺序依次为：弹性模量>石英含量>内摩擦角>表面粗糙度>泊松比>内聚力。基于该磨损模型建立了岩石研磨性评价指标,对制定了岩石研磨性的分级标准具有一定的借鉴意义。     

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.     

关于金刚石钻头绝对磨损和相对磨损的试验研究

本文阐述了在苏联伊尔库茨克工学院金刚石钻进试验台上钻进花岗斑岩时取得的试验研究结果。本文作者根据此试验结果确定出了金刚石孕镶钻头的绝对磨损、相对磨损与钻头压力、钻头转速、冲洗液量、胎体硬度的关系式。利用这些钻头磨损的数学模型就可确定出与钻头最优绝对磨损、相对磨损相应的最优规程参数来。     

金属粉料氧化对热压孕镶金刚石钻头性能的影响

通过热压孕镶人造金刚石钻头的生产实践,逐步认识到作为胎体材料的金属粉料的氧化对钻头性能有严重影响.因此,研究金属粉料的氧化影响.退火还原工艺、防氧化措施等对提高钻头的质量甚为重要.一热压孕镶金刚石钻头对胎体性能的要求及影响胎体性能的主要因素热压钻头的烧结属于有液相存在的热压烧结过程.所用材料为多种金属粉末,分别作为骨架成分和粘结成分,经热压烧结成胎体,用来破碎岩石的金刚石为胎体所包镶.所以胎体的性能是决定钻头质量的主要因素     

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。     

岩粉性质对提高坚硬致密地层钻进效率的影响

金刚石钻头孔底破岩机理至今尚有许多争论。但是,对于孕镶金刚石钻头工作原理持研磨作用观点还是比较普遍的。认为金刚石自磨出刃和胎体材料的磨损都取决于岩粉研磨能力和胎体耐磨性及其相互关系。岩粉研磨能力(A)是岩粉矿物成份(i)、硬度(m)、颗粒形状(b)以及岩粉对胎体材料作用力(P)的函数,即:A=f(m·b·i·p)实践和有关资料分析表明,不同性质的岩粉对金刚石钻速有不同的影响。软岩层,其结构往往松软。钻速高孔底粉多,影响金刚石自磨出刃和冷却,造成岩粉二次破碎降低钻速,甚至烧钻。因此,在软岩层钻进中应加足冲洗液,排除岩粉。硬岩层,其矿物成分中往往含有较多的结晶石英颗粒。钻进岩粉粗硬,有很强的磨蚀能