摩擦热-机械碎岩钻进技术试验研究

摩擦热－机械碎岩钻进技术是利用钻头与岩石产生的摩擦热能加入弱化岩石，然后利用钻头上的切削元件切削碎岩。由于大部分岩石在高温和交变热应力作用下其强度、硬度以及磨蚀性都大幅度降低，因此提高了钻进效率。钻头摩擦元件采用了新型的耐摩擦耐高温的赛隆陶瓷材料，耐磨性是YG6硬质合金的3~5倍，而价格仅为硬质合金的1/10；对钻具和钻头的结构也进行了详细的论述；钻进试验表明：热机碎岩钻具摩擦元件能产生足够高的温度场(大于600 ℃)；热机碎岩钻进技术是切实可行的，能提高钻进效率，降低钻进成本。     

滚 滑 复 合 轴 承 研 究

针对牙轮钻头的滑动轴承和滚动轴承在实际工作中所存在的问题，提出一种牙轮钻头滚滑复合轴承，对滚滑复合轴承结构进行有限元对比分析、模拟对比试验和钻头现场验证实验，表明滚滑复合轴承是一种较先进的创新性轴承。     

陶瓷材料在热机钻头上的应用研究

通过选用几种陶瓷材料的试验，证明了陶瓷材料在热机钻头上的应用是可行的，同时利用热压工艺将陶瓷固定在钻头体上是可靠的。陶瓷摩擦材料耐磨性是硬质合金的2．8倍，而其成本仅是硬质合金的1／10。     

松辽盆地第三系含砾砂岩、砂砾岩层钻探硬质合金钻头的研究

设计试验了几种硬质合金钻头，得出发了在设计钻井含砾砂岩、砂砾岩层的硬质合金钻头时，应适当增加钻头口径，并应以球头硬质合金作为主要切削具的结论。     

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。     

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。     

大口径钻头焊缝断裂的原因及改进

本文就桩基工程大口径钻孔所用硬质合金钻头常见的焊缝断裂现象,分析了产生问题的原因并提出了改进措施,以延长钻头的使用寿命,提高施工的经济效益。     

凸包型仿生耦合金刚石钻头模拟分析

研究发现仿生耦合钻头较普通钻头钻进时效提高很多。仿生耦合钻头一方面能使钻头唇面有较高的比压;另一方面能使钻头具有很好的冷却效果,因此在钻探工程中有很好的应用前景。应用数值模拟软件ansys,模拟分析了凸包型非光滑表面对金刚石钻头性能的影响。对比分析了4种不同非光滑度状况下,钻头在一定的钻压作用下在岩石表面产生滑动摩擦的过程。主要分析了该过程中岩层的等效应力、钻头底唇面的接触摩擦应力和接触压力的变化规律。研究发现,凸包型非光滑表面在一定程度上可以提高钻头的使用寿命和钻进效率。     

铁基针状硬质合金块钻头制作与使用

为了配合人造金刚石钻头的使用,我们于一九七三年开展了铁基针状硬质合金块自磨钻头的研制工作。山西省第一煤田地质勘探队,广东省一二六煤田地质勘探队、江苏省勘探团四营等单位,用我们生产的铁基针状硬质合金制成的铁基针状合金块,在Ⅵ—Ⅷ级岩石中进行了生产试验。普遍认为效果良好。其钻进效果与常用的硬质合金钻头对比数据,如表1所列      

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.     

六盘山地区钻井技术初探

通过分析六盘山地区海参1井的钻探全过程发现,岩性对钻进速度影响较大,钻井中常遇到膏岩缩径、可钻性差,井塌、井漏、井斜等钻井难题,提出了钻头选型方案,即开孔时选用排屑良好的铣齿钻头;第二次开钻后针对不同岩层的岩性,分别采用PDC复合片钻头及硬质合金牙轮钻头;在取芯钻井井段,选用金刚石取芯钻头.同时,采用钟摆组合钻具与纯钻铤组合钻具吊打纠斜,以控制井身质量.     

金刚石-硬质合金复合齿钻头在卵砾石地层中的应用

研制的人造金刚石单晶与WC-Co硬质合金复合球齿钻头,具有高耐磨性、高硬度、高冲击韧性,其超硬复合部分在钻进大硬度的卵砾石地层时,能象孕镶金刚石钻头那样切削岩石。野外钻进试验表明,复合齿钻头和普通合金钻头相比,回次进尺提高 1倍以上,小时效率提高 1.5倍以上,平均寿命增加 2.5倍以上,而每m进尺钻头成本降低了35%。      

新型热压WC-Fe基金刚石钻头钻进试验

为满足硬岩钻探的需要,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Excel中的回归分析和非线性规划求解计算出的最优胎体配方,试制了新型热压WC-Fe基金刚石钻头,在可钻性为8级以上的岩石上进行了室内、外钻进试验,取得了较好的效果。      

桩基筒形翼状钻头的改进设计及应用

针对浙江省温州市世贸中心大厦桩基施工中硬岩钻进时出现的堵管、卡钻和效率低等问题,从所钻地层和钻头的磨损分析出发,提出了钻头的改进设计方案.改进型筒形翼状钻头比原先使用的平底滚刀钻头增加了18个孕镶金刚石-针状硬质合金复合式钻齿和3个钎头,并按受力特点进行了合理分布.实际钻进效果表明改进型钻头应用于超深、大直径钻孔的钻进效率较高、钻进过程平稳.针对钻头的实际磨损情况提出了钻头进一步改进设计的建议.     

DKY95XHP5型钻头及无岩心钻进工艺

ＤＫＹ９５ＸＨＰ５型地勘牙轮钻头采用了楔形硬质合金镶齿、滑动轴承密封润滑，储油和平衡补偿和新型专利喷嘴等先进结构，使用该钻头及配套无岩心钻进工艺，在中硬砂岩和灰岩中钻进，钻探台效提高，单位进尺成本降低。     

新型打滑地层钻头的研究

钻探施工中,经常遇到打滑地层,为了解决打滑地层钻进难题,国内外专家设计了不同类型的金刚石钻头,但都有一定的局限性.金刚石增强型硬质合金复合齿钻头保证了切削齿具有良好的自锐能力、切削齿与岩石接触面的比压大等特点,从本质上提高了钻头对打滑地层的适应性.室内微钻试验表明,金刚石增强型硬质合金复合齿钻头钻进打滑地层时具有高时效的优点.     

尖齿状金刚石复合片钻头在油页岩矿区的钻进实验

松辽盆地青山口组和嫩江组含油页岩系,夹有数十层白云岩透镜体或条带。在对该油页岩系进行钻探时,由于经常遇到硬度较大的白云岩层,使用普通的硬质合金钻头不仅进尺极其缓慢,而且钻头损坏严重,寿命短。为解决此钻探难题,研制开发具有高耐磨性和穿透能力强的钻头势在必行。为此,研发了尖齿状金刚石复合片钻头,并进行了现场钻进实验。结果表明,这种钻头在含白云岩层的油页岩地层钻进时,不仅钻进速度高,而且具有高耐磨性、寿命长,其综合技术经济指标远远优于常规硬质合金钻头。