孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头的应用研究

采用普通硬质合金钻头、PDC钻头或普通孕镶金刚石钻头钻进卵砾石层,钻头磨损特别快,使用寿命短,时效低,钻探成本高。本文介绍的孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头综合了普通孕镶金刚石钻头与自磨式硬质合金钻头的特点,胎体具有较高的耐磨性和抗冲击韧性。钻头胎体中孕镶的针状合金除了增韧外,还起硬支点的作用。该钻头与普通硬质合金钻头、PDC钻头、普通孕镶金刚石钻头相比,具有较好的钻进性能,使用寿命长,在卵砾石层钻进能保持较高的机械钻速和回次进尺长度。

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。

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 %。

电镀镍-铁金刚石钻头配方与工艺研究

国内采用镍-铁合金作为电镀金刚石钻头的胎体材料仍处于试验研究中。本文详细介绍了镍-铁合金镀液的主要成分及其作用,试验分析了电镀工艺对镀层质量的影响,采用正交回归试验设计方法对胎体成分与性能间的变化规律进行了试验研究。结果表明镍-铁合金镀层是电镀金刚石钻头的较理想的胎体材料。通过调整镀液成分及其含量和改变工艺参数,可以获得不同硬度与耐磨性的镍-铁镀层,可以满足电镀金刚石钻头的要求。依据研究结果试制了2个钻头,进行了室内实钻试验,在8~9级正长花岗岩中钻进,平均时效达到1.87 m/h,钻头平均寿命达到45.9 m,取得了较好的钻进效果。

电镀镍-铁胎体金刚石钻头的试验与研究

镀液配方实验是电镀金刚石工具研究中的重要内容。本论文在电镀镍-钴合金钻头的基础上,对镍-铁合金胎体钻头进行了试验与研究。从镍-铁合金的沉积机理,合金中镍与铁的含量的控制,到电镀工艺参数优选与阳极材料及其面积比,均进行了较全面、较深入的试验与分析,取得了有实际意义的研究成果。与此同时,研制了41/27 mm小型金刚石钻头,在室内进行了试验钻进,试验岩石为9级花岗岩,钻进小时效率平均达到1.88 m/h,钻头的使用寿命平均达48 m,钻头的制造成本下降约18%,取得了好的试验效果,为电镀金刚石的制造提供了理论指导。

电镀金刚石钻头胎体性能与电镀工艺的关系研究

电镀金刚石钻头的胎体性能对岩石的适应性显著影响钻头的钻进效果。为了确定电镀金刚石钻头胎体材料性能与镀液组成及电镀参数的关系 ,本文从研究镀液配方和优化工艺参数入手 ,采用正交试验方法研究了镀液中镍离子浓度、钴离子浓度、镀液pH值和阴极电流密度等四个因素对镀层耐磨性的影响。镀层耐磨性以硬度和孔隙率加权综合表示。采用极差分析法处理了试验结果 ,得出了影响镀层耐磨性的主次因素为 (从主到次 )镀液pH值→阴极电流密度→钴离子浓度→镍离子浓度 ,从而确定了可获得不同耐磨性镀层、适应不同地层的镀液配方和电镀工艺参数。

钻进坚硬致密岩层的金刚石钻头试验研究

文章对坚硬致密岩石的特点进行分析,研究了钻进这类岩石难的原因;在此基础上从金刚石钻头的结构、钻头性能及胎体材料、金刚石参数等方面进行了全面而深入的研究分析,提出压力-磨损因子概念,提出钻头主辅工作层复合结构设计,并研制了两个复合型试验钻头,在野外钻探生产中进行了实钻与测试,并与试验机台使用的其他厂家的普通金刚石钻头进行了对比。试验结果表明,本试验钻头比普通结构钻头的平均时效提高了0.30m,平均寿命提高了10.75m;试验研究表明,该试验钻头设计思路正确,为进一步提高钻进坚硬致密岩石钻头的开发研究提供了有益的经验。

三种卵砾石地层钻进用钻头的野外试验对比研究

针对卵砾石地层的钻进实践,先后设计与试验了三种类型的钻头;普通八角合金钻头、金刚石-硬质合金复合球齿钻头与孕镶金刚石-针状合金复合式钻头。本文在简要介绍三种钻头各自结构特点与设计原理的基础上,对三种类型钻头进行了对比试验,结果表明,金刚石-硬质合金复合球齿钻头与孕镶金刚石-针状合金复合式钻头比普通合金钻头寿命高5倍以上,单位成本(元/m)下降50%,取得了明显的效果,研究成果得到了推广应用。

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。