复合镀金刚石及其在钢齿牙轮钻头齿面强化应用

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%。

金刚石复合齿是一种由硬质合金本体和金刚石复合层组合烧结连接而成的一种高强度、高耐磨性切削齿[1]。随着金刚石复合齿制造工艺的不断改进,其力学性能和切削学性能不断进步,目前已在牙轮钻头、潜孔锤等钻探设备中广泛应用。牙轮钻头通过冲击-刮切复合作用破碎井底岩石。肯尼亚地热钻井地层属中硬地层、高研磨性、高井底温度,通过应用金刚石复合齿提高牙轮钻头抗研磨性、进而大幅延长牙轮钻头的使用寿命,是一种有效的技术手段。通过室内实验研究,从牙齿结合结构、物理力学性能等方面优选高性能金刚石复合齿,为肯尼亚高效牙轮钻头的研发创造条件。

通过对普通硬质合金潜孔钻头的缺点进行分析,论证了聚晶金刚石复合柱齿在潜孔钻头上应用的可行性,并确定了聚晶金刚石复合柱齿潜孔钻头的结构、生产工艺和工艺要点。

采用有限元技术对镶齿牙轮钻头压齿力进行了计算,论述了81/2xhp3型钻头压齿力有限元模拟的关键技术与实现方法,建立了有限元计算模型,获得压齿力的变化规律。结果表明方法有实用价值。

本文从牙轮钻头在硬塑性地层的破岩机理出发,阐述了宽齿牙轮钻头对海相硬塑性地层的适应特点,通过增大牙轮钻头偏移值,采用宽顶楔形齿和加强钻头保径实现了提高牙轮钻头在海相硬塑性地层机械钻速的目的。

针对卵砾石钻进的特殊情况,通过室内钻进试验检验金刚石增强型硬质合金复合齿的碎岩情况,说明适当配方的复合齿具有良好的抗冲击和研磨能力,同时通过野外实际钻进,进一步说明金刚石增强型硬质合金复合齿钻头在卵砾石地层钻进过程中,具有高时效的优点,克服了其它钻具钻进卵砾石层的缺陷,解决了卵砾石钻进的难题

段六拔油田φ215．9mm井段需要钻穿明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组及孔店组地层,其中馆陶组地层因富含研磨性很强的砾石,对pdc钻头和普通钢齿牙轮钻头的破坏性很大,只能应用镶齿牙轮钻头钻进。该油田通常采取用1～2只普通钢齿牙轮钻头钻穿明化镇地层．然后用1只镶齿牙轮钻头钻穿馆陶组地层的措施,导致应用钻头数量较多、起下钻时间及钻井周期较长。为此,该油田在nan203dir井试验应用了φ215．9mmtuffcuttertm新型钢齿钻头tc11,成功地实现了用一只牙轮钻头钻穿明化镇组及馆陶组地

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。

4电镀金刚石钻头(1)

针对现有牙轮(钢齿、镶齿)钻头已难以对一些复杂地层进行有效钻进这一现状,根据对牙轮钻头破岩机理的新认识,研制了一种新型复合齿形牙轮钻头。该新型钻头是一种具有新型齿面结构的牙轮钻头,其牙轮上的牙齿由齿形齿和盘式齿复合而构成,并且各牙轮上齿形齿和盘式齿的布置方式可根据硬地层等复杂地层的特性和钻井要求进行调整。两种齿对岩石的破碎作用将会互相影响,使得破碎岩石更加容易。为此,概述了国内外在复合齿形牙轮钻头方面所做的研究工作,并详细分析了这种新型钻头的结构特点和破岩机理,指出要研制出具有良好性能的复合齿形牙轮钻头,主要应从破岩机理、布齿方法与齿面结构、齿面强化工艺、钻头整体性能台架试验及复合齿形牙轮钻头结构设计等方面进行深入研究。

牙轮钻头齿顶线往往和牙轮锥面母线方向一致。国内外有些公司的做法是把齿顶线偏转,使之与刮切方向垂直以增大刮切岩石的面积和体积,但触底齿在井底的刮切方向变化多端,确定牙齿的刮切方向并非易事。鉴于此,探讨牙轮钻头齿顶线方向问题,得出3点结论(1)牙轮钻头牙齿齿顶线与它在井底的横向刮切方向的夹角对牙齿受力和破岩体积有直接影响,齿顶总是沿牙轮锥面母线方向是不妥的;(2)准确计算牙轮瞬时角速度,从而算得牙齿瞬时刮切距离,累计得到其总的刮切距离的方向,据此确定齿顶线方向,此思路正确;(3)用牙轮的平均角速度求得触底齿的平均刮切速度方向,从而确定齿顶线方向,在尚不能准确计算瞬时角速度的现状下,此做法比较稳妥。

基于有限元的牙轮钻头镶齿过盈量研究 摘要：以常用81/2-in三牙轮钻头镶装?14mm牙齿为研究对象，分析牙齿与 齿孔装配时的过盈量影响规律，过盈量范围选择0.040～0.100mm，运用有限元 软件abaqus模拟计算不同过盈量时的齿孔受力和变形，通过相互对比选择合 理的过盈量范围。分析结果表明：随着过盈量增大齿孔受力增加，过盈量理想的 取值范围在0.070～0.080mm之间，该结果对三牙轮钻头设计制造具有重要的参 考作用。 关键词：三牙轮钻头；过盈量；齿孔受力；abaqus有限元 0引言 三牙轮钻头自问世以来就以优良的性能得到了广泛应用，三牙轮钻头一直以 来都是重要破岩工具，而在钻井过程中出现钻头掉齿严重影响了潜孔钻头的工作 性能和使用寿命，同时牙齿与齿孔的装配过盈量直接影响牙齿固紧强度[1，2]。 装配过盈量太大，增加装配难度的同时也可能将牙轮本体

将一种含钴10％的wc—co硬质合金齿进行表面韧化处理工艺实验研究，通过对比硬质合金齿在进行了表面韧化处理后和未进行表面韧化处理的磁性能、抗静压能力、抗压缩疲劳能力和抗冲击疲劳能力，分析了表面韧化处理对硬质合金齿性能的影响。研究证明，硬质合金齿在经过表面韧化处理后，抗静压能力、抗压缩疲劳能力和抗冲击疲劳能力均有明显提高。

将一种含钴10％的wc—co硬质合金齿进行表面韧化处理工艺实验研究，通过对比硬质合金齿在进行了表面韧化处理后和未进行表面韧化处理的磁性能、抗静压能力、抗压缩疲劳能力和抗冲击疲劳能力，分析了表面韧化处理对硬质合金齿性能的影响。研究证明，硬质合金齿在经过表面韧化处理后，抗静压能力、抗压缩疲劳能力和抗冲击疲劳能力均有明显提高。

镶齿牙轮钻头牙齿与牙轮壳体的联结,是用一定大小的压齿力将牙齿压入牙轮内孔中,并通过过盈量的配合来保证的。关于压齿力的计算方法未见有关文献进行公开报道过,目前压齿力大小的确定方法一般是初定一经验值,通过实验不断调整来确定最终所用的压齿力。本文采用有限元法来进行压齿力大小的计算,并与实际压齿力进行比较,验证了该方法的可行性。

牙轮钻头

牙轮钻头简介

牙轮钻头详解

牙轮钻头分类

河南四方达超硬材料股份有限公司 聚晶金刚石复合片（pdc）截齿及潜孔钻头产业化项目 可行性研究报告 目录 1.总论......................................................................................................................-1- 1.1项目名称及承办单位..................................................................................-1– 1.2项目承办单位概况......................................................................................-1- 2.

金刚石复合片取芯钻头镶齿方式属于潜铸式钻钻头，是将金刚石pdc复合片通 过高温银焊固定在钻头体的刀翼槽内，因其刀翼设计，复合片一般采用 1304/1305复合片，针对f≤10以内岩层使用。主要用于煤矿及地质勘探施工取 芯使用，在我们所针对的煤矿行业，金刚石复合片取芯钻头被大量使用。钻进比 较松软的泥岩类岩层时，推荐使用金刚石复合片取芯钻头，因为这类钻头的耐磨 性能突出，水口大，对于泥土层有比较好的进尺效率和工作时间。

金刚石钻头选型与应用