仿生耦合孕镶金刚石钻头的试验及碎岩机理分析

人造孕镶金刚石钻头的制作工艺 摘要：主要对煤矿和煤田勘探中常用的金刚石钻头的模具制作进行了分析， 并简要介绍了金刚石钻头的热压工艺，以及在制作过程中应注意的问题。 关键词：金刚石钻头热压模具 人造孕镶金刚石钻头是经过特种工艺把金刚石微粉与特殊配方的粉末焊接 在刚体上而制成的。它具有钻进效率高，使用寿命长等特点，它还具有很好的胎 体耐磨性、抗冲蚀性及冲击性，胎体的线膨胀系数较高，胎体与缸体结合强度高， 孕镶胎体金刚石分布均匀等优点。它的破岩作用是由金刚石颗粒完成的。在坚硬 地层中，单粒金刚石在钻压作用下，使岩石处于极高的应力状态下（约4200～ 5700mpa，有资料认为可达6300mpa），使岩石发生岩性转变，由脆性变为塑性。 单粒金刚石吃入地层，在扭矩作用下切削破岩，切削深度基本上等于金刚石颗粒 的吃入深度。 目前，金刚石钻头已被广泛应用在地质勘探中，也被

金刚石钻头的碎岩问题

金刚石钻头破岩机理

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0.5m左右提高到1.17m,钻头寿命由10m左右提高到21.31m,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。

研究发现仿生耦合钻头较普通钻头钻进时效提高很多。仿生耦合钻头一方面能使钻头唇面有较高的比压;另一方面能使钻头具有很好的冷却效果,因此在钻探工程中有很好的应用前景。应用数值模拟软件ansys,模拟分析了凸包型非光滑表面对金刚石钻头性能的影响。对比分析了4种不同非光滑度状况下,钻头在一定的钻压作用下在岩石表面产生滑动摩擦的过程。主要分析了该过程中岩层的等效应力、钻头底唇面的接触摩擦应力和接触压力的变化规律。研究发现,凸包型非光滑表面在一定程度上可以提高钻头的使用寿命和钻进效率。

孕镶金刚石钻头的性能对地质勘探钻进的效率和成本有很大的影响。为了提高钻头的性能,本文设计、制造了一种用cvd金刚石条作为硬支点材料的新型孕镶金刚石钻头。设计了cvd金刚石条的尺寸、数量及在钻头胎体上的排列方式。根据被钻岩样的可钻性及研磨性,设计了钻头胎体硬度、金刚石粒度、浓度及钻头结构。采用中频感应热压法制造了59mm硬支点孕镶金刚石钻头,并进行了冲击回转钻进试验。试验结果表明:与软支点孕镶金刚石钻头相比,在冲击回转钻进试验中,硬支点钻头的钻进效率、抗冲击性能均优于软支点钻头;与纯回转钻进试验相比,钻头的平均时效更高,达2.84m/h,且钻进性能更加稳定。

长沙清泉设备技术有限公司 金刚石钻头的结构及特点 长沙清泉钻机有限公司为您详细解析分析金刚石钻头的结构及特点 1、总体结构 金刚石材料钻头属一体式钻头，整个钻头无活动部件，主要有钻头体， 冠部，水力结构（包括水眼或喷嘴、水槽亦称流道，排屑槽），保径、切 削刃（齿）五部分 金刚石钻头的冠部是钻头切削岩石的工作部分，其表面（工作面）镶 装有金刚石材料切削齿，并布置有水力结构，其侧面为保径部分（镶装保 径齿）它和钻头体相连，由碳化钨胎体或钢质材料制成。 钻头体是钢质材料体，上部是丝扣和钻柱相连接，其下部与冠部胎体 连结在一起（钢质的冠部则与钻头体成为一个整体）。 金刚石材料钻头的水力结构分为两类。一类用于天然金刚石钻头和 tsp钻头，这类钻头的钻井液从中心水孔流出，经钻头表面水槽分散到钻 头工作面各处冷却、清洗、润滑切削齿，最后携带岩屑从侧

在钻探生产中经常遇到砂卵石层,砂卵石层中石英含量高,坚硬,研磨性强,形状各异,大小不一,钢粒钻进和硬质合金钻进都不适用钻进砂卵石层;普通金刚石钻头钻进中窜动厉害,对钻头胎体冲击大,钻头磨损特别快,寿命低,而且容易掉块,给钻进带来麻烦,使钻进成本上升。针对砂卵石地层特点,提出研制适用于砂卵石层金刚石钻头的设计与制造思路。

在钻探生产中经常遇到砂卵石层,砂卵石层中石英含量高,坚硬,研磨性强,形状各异,大小不一,钢粒钻进和硬质合金钻进都不适用钻进砂卵石层;普通金刚石钻头钻进中窜动厉害,对钻头胎体冲击大,钻头磨损特别快,寿命低,而且容易掉块,给钻进带来麻烦,使钻进成本上升。针对砂卵石地层特点,提出研制适用于砂卵石层金刚石钻头的设计与制造思路

为解决坚硬岩层钻进效率低下,研究设计一种复合胎体金刚石钻头,在软岩层进尺快,在硬岩层亦能获得相对较高的钻进速度,突破了单靠降低胎体硬度的传统设计理念,获得了满意钻进效率。

金刚石钻头成本分析.

金刚石钻头的保径简介.

在金刚石钻头应用研究过程中,高效率与长寿命经常是互相矛盾的,为协调两者的关系,研究者往往把如何提高钻进时效作为首要解决的问题。国内外学者对此进行了多方面的研究,如金刚石钻头人工出刃处理、优选金刚石参数、改变胎体耐磨性,以及研制出各种异形唇面钻头和弱包镶金刚石钻头。

介绍国内目前最先进的几种新型地质、石油金刚石钻头。对新型金刚石钻头的设计理念、制造工艺及特征进行简述,为金刚石钻头设计制造提供参考。

金刚石钻头的选择

本文针对金刚石钻头如何合理使用,结合多年生产实践,总结出系列措施,达到了提高生产效率的目的。

在金刚石钻头应用研究过程中,高效率与长寿命经常是互相矛盾的,为协调两者的关系,研究者往往把如何提高钻进时效作为首要解决的问题。国内外学者对此进行了多方面的研究,如金刚石钻头人工出刃处理、优选金刚石参数、改变胎体耐磨性,以及研制出各种异形唇面钻头和弱包镶金刚石钻头。

如何在实际工作中正确选择孕镶金刚石钻头设计参数 孕镶金刚石钻头广泛应用于小口径岩石钻探的施工中，而采用合理的钻头设计参数对 提高钻探效率发挥钻头最大功效至关重要。本文根据黑河象山电站帷幕灌浆工程岩石钻探实 例，初步阐述如何正确选择孕镶金刚石钻头设计参数及其实际意义。 孕镶金刚石钻头适用于硬至坚硬、可钻性ⅶ—ⅻ级、完整均质至破碎、裂隙性的、具 有研磨的岩层。钻头设计时应考虑的结构参数如下： 一、胎体 胎体高度h＝10～12mm，h值愈大，则钻头稳定性愈好。 胎体工作层高一般为4mm。 胎体厚度一般为8mm。壁厚影响钻进效率和钻头寿命；壁厚小，钻进效率高，金刚石 消耗量少；但不够耐磨，钻头寿命较短。 二、唇面形状 孕镶钻头的唇面形状要比表镶的多，它除了表镶钻头的那些以外，还可采用： 1．尖齿形，它又分同心圆尖齿形（见图3.13-5a）、阶梯尖齿形（见图3.13-5b）和交错 式尖

金刚石钻头

词目：表镶金刚石钻头 英文：surfacesetdiamondbit 释文：金刚石钻头的一种。钢质的圆筒状钻头体,上部车有丝扣,下部烧结有钻头胎体,金刚石 的颗粒是包镶在钻头胎体的表面上。胎体的外径略大于钢体直径、内径略小于钢体内径,内 外侧和底部都有可以过水的沟槽,在钻进时流过冲洗液带走岩粉和冷却钻头。表镶金刚石钻 头都是包镶的天然金刚石,故价格昂贵,因而只用在一些特殊难钻进的硬地层。石油钻井用表 镶金刚石钻头较多。 词目：孕镶金刚石钻头 英文：impregnateddiamondbit 释文：金刚石钻头的一种。钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒的钻头。钻进时胎体磨损,金 刚石不断出露克取岩石,可以一直将胎体全部磨完,都有新出露的金刚石进行工作,类似于砂 轮磨削金属材料。胎体有一定高度,外径略大于钻头体外径、内径也略小于钻头

金刚石钻头参数设计规律

第一章金刚石钻头基本知识 第一节概述 金刚石钻头的发展历史 金刚石钻头是不同于牙轮钻头的另一类钻井破岩工具，其使用可以追溯到19世纪60 年代。最初人们以天然金刚石为切削元件制作打炮眼和挖掘隧道的工具，后来出现了用于石 油钻井的钢体鱼尾式天然金刚石全面钻进钻头和取心钻头。早期的金刚石钻头是将天然金刚 石冷镶在低碳钢上的。由于天然金刚石来源有限，价格昂贵，加之本身尺寸、性能方面的原 因以及当时落后的制造工艺，大大限制了金刚石钻头在石油钻井工业中的应用。 随着粉末冶金技术的发展，出现了采用烧结碳化钨作为钻头体的胎体式金刚石钻头。这 种技术的出现使金刚石钻头的制造水平大大提高。胎体式金刚石钻头具有耐冲蚀、耐磨损的 特点，具有良好的使用性能，其制造工艺也不复杂，因此一经出现就迅速推广开来。 人造聚晶金刚石的研制成功，对金刚石钻头技术的发展起了巨大的推动作用。人造聚晶 金刚