仿生耦合孕鑲金剛石鉆頭的試驗及碎巖機理分析

人造孕鑲金剛石鉆頭的制作工藝 摘要：主要對煤礦和煤田勘探中常用的金剛石鉆頭的模具制作進行了分析， 并簡要介紹了金剛石鉆頭的熱壓工藝，以及在制作過程中應注意的問題。 關鍵詞：金剛石鉆頭熱壓模具 人造孕鑲金剛石鉆頭是經(jīng)過特種工藝把金剛石微粉與特殊配方的粉末焊接 在剛體上而制成的。它具有鉆進效率高，使用壽命長等特點，它還具有很好的胎 體耐磨性、抗沖蝕性及沖擊性，胎體的線膨脹系數(shù)較高，胎體與缸體結(jié)合強度高， 孕鑲胎體金剛石分布均勻等優(yōu)點。它的破巖作用是由金剛石顆粒完成的。在堅硬 地層中，單粒金剛石在鉆壓作用下，使巖石處于極高的應力狀態(tài)下（約4200～ 5700mpa，有資料認為可達6300mpa），使巖石發(fā)生巖性轉(zhuǎn)變，由脆性變?yōu)樗苄浴?單粒金剛石吃入地層，在扭矩作用下切削破巖，切削深度基本上等于金剛石顆粒 的吃入深度。 目前，金剛石鉆頭已被廣泛應用在地質(zhì)勘探中，也被

金剛石鉆頭的碎巖問題

金剛石鉆頭破巖機理

針對在堅硬致密巖石中鉆進時效低和鉆頭使用壽命短的技術難題,分析了熱壓鉆頭的金剛石出刃與巖石研磨性等巖性之間的內(nèi)在聯(lián)系,認為鉆頭的胎體成分及其性能是關鍵,硬而帶脆性的胎體性能有利于金剛石出刃,從而能提高鉆進速度。因此,從熱壓金剛石鉆頭的胎體成分與性能研究入手,經(jīng)過反復的試驗研究,試制出了熱壓鐵基孕鑲金剛石鉆頭,取得了突破性的進展。在堅硬致密巖層中鉆進,鉆進時效由0.5m左右提高到1.17m,鉆頭壽命由10m左右提高到21.31m,解決了在堅硬致密巖層中鉆進難的問題。試驗研究結(jié)果說明,鐵基合金是一種新型的金剛石鉆頭胎體材料,熱壓鐵基孕鑲?cè)嗽旖饎偸@頭是一種新類型的金剛石鉆頭。

研究發(fā)現(xiàn)仿生耦合鉆頭較普通鉆頭鉆進時效提高很多。仿生耦合鉆頭一方面能使鉆頭唇面有較高的比壓;另一方面能使鉆頭具有很好的冷卻效果,因此在鉆探工程中有很好的應用前景。應用數(shù)值模擬軟件ansys,模擬分析了凸包型非光滑表面對金剛石鉆頭性能的影響。對比分析了4種不同非光滑度狀況下,鉆頭在一定的鉆壓作用下在巖石表面產(chǎn)生滑動摩擦的過程。主要分析了該過程中巖層的等效應力、鉆頭底唇面的接觸摩擦應力和接觸壓力的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),凸包型非光滑表面在一定程度上可以提高鉆頭的使用壽命和鉆進效率。

孕鑲金剛石鉆頭的性能對地質(zhì)勘探鉆進的效率和成本有很大的影響。為了提高鉆頭的性能,本文設計、制造了一種用cvd金剛石條作為硬支點材料的新型孕鑲金剛石鉆頭。設計了cvd金剛石條的尺寸、數(shù)量及在鉆頭胎體上的排列方式。根據(jù)被鉆巖樣的可鉆性及研磨性,設計了鉆頭胎體硬度、金剛石粒度、濃度及鉆頭結(jié)構。采用中頻感應熱壓法制造了59mm硬支點孕鑲金剛石鉆頭,并進行了沖擊回轉(zhuǎn)鉆進試驗。試驗結(jié)果表明:與軟支點孕鑲金剛石鉆頭相比,在沖擊回轉(zhuǎn)鉆進試驗中,硬支點鉆頭的鉆進效率、抗沖擊性能均優(yōu)于軟支點鉆頭;與純回轉(zhuǎn)鉆進試驗相比,鉆頭的平均時效更高,達2.84m/h,且鉆進性能更加穩(wěn)定。

長沙清泉設備技術有限公司 金剛石鉆頭的結(jié)構及特點 長沙清泉鉆機有限公司為您詳細解析分析金剛石鉆頭的結(jié)構及特點 1、總體結(jié)構 金剛石材料鉆頭屬一體式鉆頭，整個鉆頭無活動部件，主要有鉆頭體， 冠部，水力結(jié)構（包括水眼或噴嘴、水槽亦稱流道，排屑槽），保徑、切 削刃（齒）五部分 金剛石鉆頭的冠部是鉆頭切削巖石的工作部分，其表面（工作面）鑲 裝有金剛石材料切削齒，并布置有水力結(jié)構，其側(cè)面為保徑部分（鑲裝保 徑齒）它和鉆頭體相連，由碳化鎢胎體或鋼質(zhì)材料制成。 鉆頭體是鋼質(zhì)材料體，上部是絲扣和鉆柱相連接，其下部與冠部胎體 連結(jié)在一起（鋼質(zhì)的冠部則與鉆頭體成為一個整體）。 金剛石材料鉆頭的水力結(jié)構分為兩類。一類用于天然金剛石鉆頭和 tsp鉆頭，這類鉆頭的鉆井液從中心水孔流出，經(jīng)鉆頭表面水槽分散到鉆 頭工作面各處冷卻、清洗、潤滑切削齒，最后攜帶巖屑從側(cè)

在鉆探生產(chǎn)中經(jīng)常遇到砂卵石層,砂卵石層中石英含量高,堅硬,研磨性強,形狀各異,大小不一,鋼粒鉆進和硬質(zhì)合金鉆進都不適用鉆進砂卵石層;普通金剛石鉆頭鉆進中竄動厲害,對鉆頭胎體沖擊大,鉆頭磨損特別快,壽命低,而且容易掉塊,給鉆進帶來麻煩,使鉆進成本上升。針對砂卵石地層特點,提出研制適用于砂卵石層金剛石鉆頭的設計與制造思路。

在鉆探生產(chǎn)中經(jīng)常遇到砂卵石層,砂卵石層中石英含量高,堅硬,研磨性強,形狀各異,大小不一,鋼粒鉆進和硬質(zhì)合金鉆進都不適用鉆進砂卵石層;普通金剛石鉆頭鉆進中竄動厲害,對鉆頭胎體沖擊大,鉆頭磨損特別快,壽命低,而且容易掉塊,給鉆進帶來麻煩,使鉆進成本上升。針對砂卵石地層特點,提出研制適用于砂卵石層金剛石鉆頭的設計與制造思路

為解決堅硬巖層鉆進效率低下,研究設計一種復合胎體金剛石鉆頭,在軟巖層進尺快,在硬巖層亦能獲得相對較高的鉆進速度,突破了單靠降低胎體硬度的傳統(tǒng)設計理念,獲得了滿意鉆進效率。

金剛石鉆頭成本分析.

金剛石鉆頭的保徑簡介.

在金剛石鉆頭應用研究過程中,高效率與長壽命經(jīng)常是互相矛盾的,為協(xié)調(diào)兩者的關系,研究者往往把如何提高鉆進時效作為首要解決的問題。國內(nèi)外學者對此進行了多方面的研究,如金剛石鉆頭人工出刃處理、優(yōu)選金剛石參數(shù)、改變胎體耐磨性,以及研制出各種異形唇面鉆頭和弱包鑲金剛石鉆頭。

介紹國內(nèi)目前最先進的幾種新型地質(zhì)、石油金剛石鉆頭。對新型金剛石鉆頭的設計理念、制造工藝及特征進行簡述,為金剛石鉆頭設計制造提供參考。

金剛石鉆頭的選擇

本文針對金剛石鉆頭如何合理使用,結(jié)合多年生產(chǎn)實踐,總結(jié)出系列措施,達到了提高生產(chǎn)效率的目的。

在金剛石鉆頭應用研究過程中,高效率與長壽命經(jīng)常是互相矛盾的,為協(xié)調(diào)兩者的關系,研究者往往把如何提高鉆進時效作為首要解決的問題。國內(nèi)外學者對此進行了多方面的研究,如金剛石鉆頭人工出刃處理、優(yōu)選金剛石參數(shù)、改變胎體耐磨性,以及研制出各種異形唇面鉆頭和弱包鑲金剛石鉆頭。

如何在實際工作中正確選擇孕鑲金剛石鉆頭設計參數(shù) 孕鑲金剛石鉆頭廣泛應用于小口徑巖石鉆探的施工中，而采用合理的鉆頭設計參數(shù)對 提高鉆探效率發(fā)揮鉆頭最大功效至關重要。本文根據(jù)黑河象山電站帷幕灌漿工程巖石鉆探實 例，初步闡述如何正確選擇孕鑲金剛石鉆頭設計參數(shù)及其實際意義。 孕鑲金剛石鉆頭適用于硬至堅硬、可鉆性ⅶ—?級、完整均質(zhì)至破碎、裂隙性的、具 有研磨的巖層。鉆頭設計時應考慮的結(jié)構參數(shù)如下： 一、胎體 胎體高度h＝10～12mm，h值愈大，則鉆頭穩(wěn)定性愈好。 胎體工作層高一般為4mm。 胎體厚度一般為8mm。壁厚影響鉆進效率和鉆頭壽命；壁厚小，鉆進效率高，金剛石 消耗量少；但不夠耐磨，鉆頭壽命較短。 二、唇面形狀 孕鑲鉆頭的唇面形狀要比表鑲的多，它除了表鑲鉆頭的那些以外，還可采用： 1．尖齒形，它又分同心圓尖齒形（見圖3.13-5a）、階梯尖齒形（見圖3.13-5b）和交錯 式尖

金剛石鉆頭分類匯總 金剛石復合片（pdc）是在高溫條件下，有人造金剛石與硬質(zhì)合金一次性合成的額數(shù)超硬材 料，它不但具有金剛石硬度高、耐磨等優(yōu)點，同時還具備了硬質(zhì)合金抗沖擊性強、出刃大等 特點，用它做鉆頭的刀翼可大大提高鉆頭的工作效率，是鉆進中硬巖層和堅硬巖層的理想鉆 頭。 行號規(guī)格mm 鉆進規(guī)程參數(shù) 鉆壓(kg)鉆速（rpm）泵量（1/min） 1φ28300-700300-350150-200 2φ30300-700300-350150-200 3φ32300-700300-350150-200 4φ48300-700300-350120-160 5φ65320-800250-350130-180 6φ75480-1200200-300150-200 7φ94640-1600150-25020

金剛石鉆頭選型與應用

金剛石鉆頭選型資料

以不同鉆進條件下金剛石鉆頭的主要類型為基礎,針對金剛石鉆頭優(yōu)選的多目標、多層次性,利用層次分析法建立了金剛石鉆頭選型方案的優(yōu)化模型,并在已知地質(zhì)資料和測井資料的基礎上得出了金剛石鉆頭選型的測井解釋方法,分析總結(jié)了金剛石鉆頭選型的總體依據(jù)和特定情況下的選型。