模糊优化理论在金刚石钻头优选中的应用

本文介绍了一种适用于金刚石钻头优选的模糊优化理论模型，并将其应用于胶东某金矿金刚石绳索取心钻头的优选。文中还与其它方法进行了对比，说明了该模型的优越性。     

大直径电镀金刚石钻头的研制与应用

1990年江西省煤田勘探公司195队承接了丰城矿务局三口高垂直度立井井筒检查孔施工任务。要求开孔口径130mm以上，终孔口径110mm、设计孔深480—1200m不等。要求百米孔斜不超过0°52′，其主要岩层为6—9级的灰岩及砂岩，要求采取金刚石钻进。江西省地矿局建设大队承接了钻头的研制任务。经两家通力合作，取得了显著成果。一、钻头的研制根据195队的要求，研制了130、110mm两种口径的工程钻头及配套扩孔器。设计以DZ 2.1-87《地质钻探金刚石钻头》和DZ 2.2-87《地质钻探金刚石     

地应力钻测的金刚石钻头研制

分析了地应力钻孔测量过程中对金刚石钻头所提出的特殊要求 ,阐述了钻头设计思想。并且针对云南小湾电站、糯扎渡电站坝址区的岩石性质以及所研制的用于地应力钻测的金刚石钻头试验结果进行了讨论分析。     

深孔钻进金刚石钻头的研制

根据深孔钻进对金刚石钻头性能提出的新要求,从结构改进、金刚石选择与匹配、原材料优选、配方创新、制造工艺优化及针对地层优化性能参数等几个方面入手,研制了新型高胎体低温烧结钻头,通过野外现场试验验证,取得了较好的效果。     

金刚石钻头综合评价灰色优化理论模型与应用

根据灰色关联度定义，动用扩展的最小二乘方准则构造目标函数，建立了多目标决策的灰色优化理论模型。结合实例将其应用于金刚石钻头评价，与其它方法对比，得到了一致的结果。     

真空热压烧结金刚石钻头的应用

简述了真空热压烧结金刚石钻头的特点、优越性，介绍了几个厂家的钻头的试验情况，对其综合效果进行了评价，并阐述了其应用前景。     

石墨水口孕镶金刚石钻头的研制

针对目前预成形水口水槽孕镶金刚石钻头存在缺点，作者研制了一种新型石墨水口孕镶金刚石钻头。通过现场试用表现，该钻头在钻进时效，钻头寿命方面有较大提高。     

低温电镀孕镶金刚石石油取心钻头研制与应用

该钻头用于坚硬地层取心。河南油田以往常用园柱聚晶、三角聚晶钻头以及烧结孕镶金刚石钻头，取心效率低、钻速慢、成本高。近两年采用低温电镀孕镶金刚石钻头取心后，平均单筒进尺由原来的4．20m／筒提高到7．62m/筒，平均取心机械钻速由原来的0．21m/h提高到的0.84m/h。该钻头生产工艺完全改变原来高温（1000℃以上）烧结为低温（室温）电镀工艺，极大地避免了金刚石热损伤，采用高强度大颗粒的金刚石，提高了取心机械钻速。     

金刚石均布钻头的研究与试验

为解决钻头在使用过程中因金刚石分布不均匀而产生的金刚石过早脱落,胎体拉沟、掉块等问题,研制出金刚石均布工艺,用该工艺生产的钻头,胎体中金刚石可达到等间距排列,取到了很好的使用效果.     

热压铁基孕镶金刚石钻头的试验研究

针对在坚硬致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短的技术难题,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,硬而带脆性的胎体性能有利于金刚石出刃,从而能提高钻进速度。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,试制出了热压铁基孕镶金刚石钻头,取得了突破性的进展。在坚硬致密岩层中钻进,钻进时效由0.5 m左右提高到1.17 m,钻头寿命由10 m左右提高到21.31 m,解决了在坚硬致密岩层中钻进难的问题。试验研究结果说明,铁基合金是一种新型的金刚石钻头胎体材料,热压铁基孕镶人造金刚石钻头是一种新类型的金刚石钻头。     

工程勘察用非均质热压金刚石钻头试验研究

工程勘察在同一个钻孔中需要面对不同风化程度的岩石层,并可能遇到不同粒径与胶结性的卵砾石层。因地质条件较为复杂,工程勘察钻进过程中容易产生憋钻、糊钻等现象,岩心采取率低。针对工程勘察钻进特点,为提高金刚石钻头对地层的适应性和钻进效果,并提高岩心采取率,设计了2种新型非均质热压金刚石钻头。该结构将每个工作齿分成主、辅工作层两部分,可以使钻头既具有PDC钻头破岩的特征,又能体现孕镶金刚石钻进的特色,并提高钻头对地层的适应性。现场试验表明,该结构的钻头在风化岩层和基岩中的平均钻进时效达2.68 m,钻头使用寿命平均达48.70 m;对比电镀金刚石钻头,钻进速度提高约21%,使用寿命相当。     

聚晶金刚石取心钻头的研究与应用

煤田勘探中存在大硬度、弱研磨性、高胶结强度地层的低钻效问题，为此进行了聚晶金刚石取心钻头的研制。该聚晶钻头底唇设计为阶梯状，水口不超过8个，聚晶在底唇上采用抛物线布局。聚品金刚石取心钻头经与PDC钻头、金刚石钻头对比，其在大部分地层磨损正常，钻效有较大提高。     

新型金刚石造斜钻头的研制及改进

简述了配合连续造斜器使用的金刚石造斜钻头的设计方案,利用有限元软件对其水力结构进行优化。设计的新型金刚石造斜钻头经现场使用效果良好,但内径磨损严重,后经中心部位优化改进,大大改善了中心磨损问题,钻头综合性能得到了大幅提高。     

热压钻头烧结过程温度场分布研究

设计了3种烧结温度和2种升温速率,利用仿真分析软件CFD对热压钻头烧结过程的温度场分布情况进行了分析。结果表明：烧结温度、升温速率和保温时间对烧结过程的温度场分布均存在影响。随着烧结温度的升高,石墨模具和钻头胎体间的温度差异也随之增大。在一定范围内,温度差会随着升温速率的升高而减小。由于温差的存在,保温时间应该根据模具壁厚、钻头规格和胎体配方进行综合考虑。     

卵砾石地层钻探用大直径加强型金刚石钻头的研制

采用不同于常规金刚石钻头的设计理念,选用高强度金刚石及耐磨金刚石聚晶体,对普通金刚石钻头胎体配方进行了改进,对常规金刚石钻头的烧结工艺参数作了适当的调整,试制出大直径加强型金刚石钻头。该钻头在耐磨性、抗冲击韧性及保径等方面较常规金刚石钻头显现出较大优势。在不改变常规钻进参数的情况下,较好地解决了卵砾石、破碎地层钻头寿命短、钻进速度慢、钻头易过早损坏等问题,可供类似的地层钻探施工选用。     

金刚石钻头优选的密切值模型及其应用

针对金刚石钻头优选的多目标、多层次性，本文给出的密切值模型能很好地克服以往常用的模糊综合评判模型的评判，使结果趋于均化、人为因素过多以及分辨率低等缺点。实践表明，该模型具有可靠性高、实用性强、分辨率高以及计算简便等优点。因此，值得推广运用，且能产生较好的经济效益。     

孕镶块式高胎体金刚石钻头的研制

为了提高金刚石钻头的时效和寿命,将钎焊法引入到高胎体金刚石钻头的设计和加工中。首先利用热压法加工耐磨性能好的金刚石孕镶块;然后加工自带两层水口和水槽的新型钻头钢体,且两水口之间预留焊接槽;最后采用钎焊法,将金刚石孕镶块焊接到钻头钢体上。野外试验表明,试制的2只Φ75/54.5 mm高胎体金刚石钻头,与现场使用的孕镶金刚石钻头相比,钻进效率分别提高41.7%和8.3%,使用寿命分别提高50.4%和32.9%。采用二次钎焊法加工的金刚石钻头,兼顾了热压法的优点,解决了工作层高度过高导致钻头胎体折断、掉块的难题,明显提高了金刚石钻头的使用寿命。     

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。