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     

PZ系列拼装组合式大直径牙轮钻头的研制与应用

ＰＺ系列拼装组合式大直径牙轮钻头可适用于嵌岩灌注桩钻孔和水井的钻进。该系列钻头直径从４００ｍｍ到２０００ｍｍ，本文对钻头的外形设计、底面结构形式、牙轮的选择和分布以及水力学设计等进行了阐述，该型钻头经１００多个单位使用，效果良好，作者也提出了改进方向。     

镶齿滚刀及滚刀钻头嵌岩技术的研究

根据大口径嵌岩桩施工的需要，研制了镶齿滚刀及滚刀钻头，介绍了镶齿滚刀硬质合金齿的选择、布置，镶齿及密封技术，滚刀钻头的结构设计及钻进参数的确定。经生产性试验取得了良好的效果。     

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。     

大口径金刚石取心钻头的研究及应用

在φ615mm大口径金刚石取心钻头中，采用了金刚石钻齿这一新的技术方案，介绍了钻齿结构及镶焊技术。经在黄河古贤水利枢纽坝址勘探中应用，取得了较好效果。     

专家系统在钻头设计及使用中的应用

运用人工智能技术、创造性地将设计及使用小口径金刚石钻头和大口径工程施工钻头的知识与经验编制成相应的专家系统，具有较高的实用价值。     

复合片取心钻头的研制及其应用

由金刚石共晶体与硬质合金基座制成的复合体是一种新型超硬研磨材料，用它和特制的钻头胎体制成的复合片取心钻头适用于可钻性小于Ⅶ级岩石的钻进，它的应用可大大提高煤系地层（特别是煤心）的采取率。     

高研磨性地层复合式钻头的研制与应用

金山气田、龙凤山构造、长岭断陷等登娄库组以下深部地层可钻性差,研磨性强,导致钻头磨损严重,使用效率低。在对牙轮钻头、PDC钻头及孕镶金刚石钻头在高研磨性地层中的适应性进行细致和全面分析的基础上,提出了把PDC钻头机械钻速高和孕镶金刚石钻头进尺多的技术优势相结合的研制思路,开展PDC+孕镶复合式钻头设计。现场应用取得了良好的试验效果。提出了合理化的建议。     

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。     

滚刀钻头在温州世贸中心大厦桩基工程中的应用

介绍了滚刀钻头在温州世贸中心大厦桩基工程中的应用情况，阐述了镶齿、焊齿两种滚刀钻头适应的地层和各自耐磨情况，并对各自的优缺点进行了分析、对比。     

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。     

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。     

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%。     

第六届全国岩土工程实录交流会专题报告之一桩基础理论与技术若干进展与问题探讨

介绍桩土相互作用理论若干进展和两种新桩型、新工艺后压浆灌注桩、挤扩灌注桩,并对有关问题进行探讨.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。