提高金刚石复合片抗冲击性能的试验研究

针对聚晶金刚石复合片脱钴处理后,金刚石层出现微观空隙结构,抗冲击性能减弱的问题,利用微观粒子充填的方法,选取类金刚石作为充填剂,对金刚石层进行充填处理,利用扫描电子显微镜和PDC抗动载性能测试仪,对充填和未充填的复合片进行对比试验分析。试验表明,充填的复合片其金刚石层表面形成类金刚石薄膜,有利于分散冲击过程中形成的瞬间应力集中;充填的复合片其抗冲击性能得到显著提高,能承受30 J的冲击功4~5次,承受的总冲击功高达450 J;未充填的复合片能承受100 J的总冲击功,再经过1次20 J的冲击后,金刚石层会出现裂纹或脱落的现象。进一步分析试验条件对充填金刚石复合片的抗冲击性能影响,结果显示,射频功率越大,氩气、甲烷和氢气的流量比为5∶10∶30,沉积时间为180 min时,充填的金刚石复合片的抗冲击性能最佳。

煤系地层多层合压射孔层位及高度的优化

基于多层水力压裂三维模型,采用MFrac软件数值模拟求得裂缝形态和导流能力,结合模糊数学综合评判和专家估测加权法,考虑煤系地层各层物性和生产特性,优化了煤系多层合压射孔层位和射孔段高度。研究发现,射孔层位决定能否实现煤系多层合压,射孔段高度决定合压效果好坏。提出射孔层位优选的原则:射孔层位应避免煤层或在煤层少射孔,以降低煤层裂缝的过度优势扩展;对高应力层段适当射孔,以保证合压施工顺利和合压效果;考虑到支撑剂的重力沉降,合压裂缝尽可能从合压层段上部起裂;在满足前3个原则的基础上,尽可能以最大的射孔密度射开目的储层,增加目的储层压裂效果。认为通过射孔方案的加权优化,可保证煤层具有更高的裂缝面积导流能力。研究结果为煤系气共采多层合压射孔优化设计提供了新的方法和依据。