钴的脱除工艺对聚晶金刚石复合片性能的影响

聚晶金刚石复合片(PDC)是一种用于油气钻采、矿物开采的超硬复合材料,需要通过脱除金刚石层中的钴来提高耐磨性和抗冲击性能。本文以盐酸、硫酸和路易斯酸(FeCl3)作为脱钴试剂,使用加压化学沉淀法对金刚石复合片进行脱钴,研究脱钴试剂的原料配比、脱钴反应压力、脱钴反应时间对金刚石复合片脱钴效率及性能的影响。结果表明,使用加压化学沉淀法可以高效脱除PDC中的钴。将1片PDC和60 mL脱钴试剂进行反应,脱钴试剂中HCl浓度为6 mol/L,硫酸加入量为60 mL/L、路易斯酸加入量为50 g/L,反应温度为160℃,反应压力控制在0.8 MPa为最优脱钴工艺条件,反应时间72 h,脱钴深度可达580μm,达到了1.2 mm金刚石复合片脱钴要求(脱钴深度>0.5 mm)。使用加压化学沉淀法比常规酸浸出法脱钴效率更高,脱钴后金刚石复合片耐磨性更高,抗冲击韧性更好。

钻探用聚晶金刚石复合片的显微组织及性能

采用上层为细粒度金刚石、下层与硬质合金接触的为粗细度金刚石的分层设计理念,制备钻探用多金刚石层的聚晶金刚石复合片(PDC),对比不同粒度的单层金刚石PDC与多层金刚石PDC的显微组织与性能的差异。利用超声波扫描、扫描电子显微镜(SEM)表征每种PDC的内部缺陷和表面形貌等,并分别对PDC的耐热性、抗冲击性和耐磨性进行测试。结果表明:多层金刚石PDC的综合性能良好,其表层耐磨,下层更耐冲击,且其具有更加均衡的耐热性、抗冲击性和耐磨性。细粒度金刚石层PDC的耐磨性更高,但耐热性和抗冲击性较低,而粗粒度金刚石层PDC的耐热性和抗冲击性能更好,但耐磨性较差。

宣页1井新型PDC钻头设计与应用

为了提高宣页1井二开井段印渚埠组地层的机械钻速、减小井斜角,以加强PDC钻头的稳定性、耐磨性、降斜性为设计目标,设计出了新型311.1mm六刀翼PDC钻头。设计钻头时采用了小锥角、浅内锥冠部及短保径、短接头结构、高密度布齿、硬质合金限位减振齿等方法。设计的PDC钻头配合垂直钻井系统AVDS,在宣页1井805.61～1 017.18m井段进行了现场应用,平均机械钻速达到3.28m/h,与同地层常规PDC钻头相比提高8.61%;最小井斜角达到1.09°,与常规PDC钻头钻进井段相比减小明显,井斜问题得到了很好的控制。现场应用表明,设计的新型PDC钻头具有较好的井斜控制能力、稳定性及岩石切削效果,可达到防斜打快的目的。

聚晶金刚石复合片耐磨性的表征

耐磨性是聚晶金刚石复合片(PDC)的一个重要性能指标,现有的烧结体质量磨耗比实验和称量方法存在明显的缺陷,为此建立了PDC体积磨耗比的计算方法,能够用它评测PDC耐磨性的优劣。PDC车削花岗岩时的磨损过程可以分为初始磨损阶段、快速磨损阶段和稳定磨损阶段。PDC车削花岗岩过程中,刀具的磨损是由于冲击与磨削同时作用的结果,且以"磨为主,冲为辅"。

金刚石-硬质合金复合片的耐磨性测试方法研究

金刚石-硬质合金复合片的耐磨性是一个非常重要的技术指标,但迄今为止国际上尚无统一的PDC耐磨性测试标准。本文在分析我国和乌克兰评价PDC耐磨性方法优缺点的基础上进行了对比性研究,指出乌克兰超硬材料研究所按复合片在实验台上切削岩块的磨损高度和面积来评价的方法,更接近于孔底岩石破碎过程,PDC的几何磨耗量可更全面真实地反映复合片在钻探生产中的工作寿命。同时,讨论了乌克兰方法需要完善的地方。