復(fù)合鍍金剛石及其在鋼齒牙輪鉆頭齒面強(qiáng)化應(yīng)用

研制的人造金剛石單晶與wc-co硬質(zhì)合金復(fù)合球齒鉆頭,具有高耐磨性、高硬度、高沖擊韌性,其超硬復(fù)合部分在鉆進(jìn)大硬度的卵礫石地層時,能象孕鑲金剛石鉆頭那樣切削巖石。野外鉆進(jìn)試驗表明,復(fù)合齒鉆頭和普通合金鉆頭相比,回次進(jìn)尺提高1倍以上,小時效率提高1.5倍以上,平均壽命增加2.5倍以上,而每m進(jìn)尺鉆頭成本降低了35%。

金剛石復(fù)合齒是一種由硬質(zhì)合金本體和金剛石復(fù)合層組合燒結(jié)連接而成的一種高強(qiáng)度、高耐磨性切削齒[1]。隨著金剛石復(fù)合齒制造工藝的不斷改進(jìn),其力學(xué)性能和切削學(xué)性能不斷進(jìn)步,目前已在牙輪鉆頭、潛孔錘等鉆探設(shè)備中廣泛應(yīng)用。牙輪鉆頭通過沖擊-刮切復(fù)合作用破碎井底巖石。肯尼亞地?zé)徙@井地層屬中硬地層、高研磨性、高井底溫度,通過應(yīng)用金剛石復(fù)合齒提高牙輪鉆頭抗研磨性、進(jìn)而大幅延長牙輪鉆頭的使用壽命,是一種有效的技術(shù)手段。通過室內(nèi)實驗研究,從牙齒結(jié)合結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性能等方面優(yōu)選高性能金剛石復(fù)合齒,為肯尼亞高效牙輪鉆頭的研發(fā)創(chuàng)造條件。

通過對普通硬質(zhì)合金潛孔鉆頭的缺點進(jìn)行分析,論證了聚晶金剛石復(fù)合柱齒在潛孔鉆頭上應(yīng)用的可行性,并確定了聚晶金剛石復(fù)合柱齒潛孔鉆頭的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和工藝要點。

采用有限元技術(shù)對鑲齒牙輪鉆頭壓齒力進(jìn)行了計算,論述了81/2xhp3型鉆頭壓齒力有限元模擬的關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn)方法,建立了有限元計算模型,獲得壓齒力的變化規(guī)律。結(jié)果表明方法有實用價值。

本文從牙輪鉆頭在硬塑性地層的破巖機(jī)理出發(fā),闡述了寬齒牙輪鉆頭對海相硬塑性地層的適應(yīng)特點,通過增大牙輪鉆頭偏移值,采用寬頂楔形齒和加強(qiáng)鉆頭保徑實現(xiàn)了提高牙輪鉆頭在海相硬塑性地層機(jī)械鉆速的目的。

針對卵礫石鉆進(jìn)的特殊情況,通過室內(nèi)鉆進(jìn)試驗檢驗金剛石增強(qiáng)型硬質(zhì)合金復(fù)合齒的碎巖情況,說明適當(dāng)配方的復(fù)合齒具有良好的抗沖擊和研磨能力,同時通過野外實際鉆進(jìn),進(jìn)一步說明金剛石增強(qiáng)型硬質(zhì)合金復(fù)合齒鉆頭在卵礫石地層鉆進(jìn)過程中,具有高時效的優(yōu)點,克服了其它鉆具鉆進(jìn)卵礫石層的缺陷,解決了卵礫石鉆進(jìn)的難題

段六拔油田φ215．9mm井段需要鉆穿明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營組、沙河街組及孔店組地層,其中館陶組地層因富含研磨性很強(qiáng)的礫石,對pdc鉆頭和普通鋼齒牙輪鉆頭的破壞性很大,只能應(yīng)用鑲齒牙輪鉆頭鉆進(jìn)。該油田通常采取用1～2只普通鋼齒牙輪鉆頭鉆穿明化鎮(zhèn)地層．然后用1只鑲齒牙輪鉆頭鉆穿館陶組地層的措施,導(dǎo)致應(yīng)用鉆頭數(shù)量較多、起下鉆時間及鉆井周期較長。為此,該油田在nan203dir井試驗應(yīng)用了φ215．9mmtuffcuttertm新型鋼齒鉆頭tc11,成功地實現(xiàn)了用一只牙輪鉆頭鉆穿明化鎮(zhèn)組及館陶組地

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

4電鍍金剛石鉆頭(1)

針對現(xiàn)有牙輪(鋼齒、鑲齒)鉆頭已難以對一些復(fù)雜地層進(jìn)行有效鉆進(jìn)這一現(xiàn)狀,根據(jù)對牙輪鉆頭破巖機(jī)理的新認(rèn)識,研制了一種新型復(fù)合齒形牙輪鉆頭。該新型鉆頭是一種具有新型齒面結(jié)構(gòu)的牙輪鉆頭,其牙輪上的牙齒由齒形齒和盤式齒復(fù)合而構(gòu)成,并且各牙輪上齒形齒和盤式齒的布置方式可根據(jù)硬地層等復(fù)雜地層的特性和鉆井要求進(jìn)行調(diào)整。兩種齒對巖石的破碎作用將會互相影響,使得破碎巖石更加容易。為此,概述了國內(nèi)外在復(fù)合齒形牙輪鉆頭方面所做的研究工作,并詳細(xì)分析了這種新型鉆頭的結(jié)構(gòu)特點和破巖機(jī)理,指出要研制出具有良好性能的復(fù)合齒形牙輪鉆頭,主要應(yīng)從破巖機(jī)理、布齒方法與齒面結(jié)構(gòu)、齒面強(qiáng)化工藝、鉆頭整體性能臺架試驗及復(fù)合齒形牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面進(jìn)行深入研究。

牙輪鉆頭齒頂線往往和牙輪錐面母線方向一致。國內(nèi)外有些公司的做法是把齒頂線偏轉(zhuǎn),使之與刮切方向垂直以增大刮切巖石的面積和體積,但觸底齒在井底的刮切方向變化多端,確定牙齒的刮切方向并非易事。鑒于此,探討牙輪鉆頭齒頂線方向問題,得出3點結(jié)論(1)牙輪鉆頭牙齒齒頂線與它在井底的橫向刮切方向的夾角對牙齒受力和破巖體積有直接影響,齒頂總是沿牙輪錐面母線方向是不妥的;(2)準(zhǔn)確計算牙輪瞬時角速度,從而算得牙齒瞬時刮切距離,累計得到其總的刮切距離的方向,據(jù)此確定齒頂線方向,此思路正確;(3)用牙輪的平均角速度求得觸底齒的平均刮切速度方向,從而確定齒頂線方向,在尚不能準(zhǔn)確計算瞬時角速度的現(xiàn)狀下,此做法比較穩(wěn)妥。

基于有限元的牙輪鉆頭鑲齒過盈量研究 摘要：以常用81/2-in三牙輪鉆頭鑲裝?14mm牙齒為研究對象，分析牙齒與 齒孔裝配時的過盈量影響規(guī)律，過盈量范圍選擇0.040～0.100mm，運(yùn)用有限元 軟件abaqus模擬計算不同過盈量時的齒孔受力和變形，通過相互對比選擇合 理的過盈量范圍。分析結(jié)果表明：隨著過盈量增大齒孔受力增加，過盈量理想的 取值范圍在0.070～0.080mm之間，該結(jié)果對三牙輪鉆頭設(shè)計制造具有重要的參 考作用。 關(guān)鍵詞：三牙輪鉆頭；過盈量；齒孔受力；abaqus有限元 0引言 三牙輪鉆頭自問世以來就以優(yōu)良的性能得到了廣泛應(yīng)用，三牙輪鉆頭一直以 來都是重要破巖工具，而在鉆井過程中出現(xiàn)鉆頭掉齒嚴(yán)重影響了潛孔鉆頭的工作 性能和使用壽命，同時牙齒與齒孔的裝配過盈量直接影響牙齒固緊強(qiáng)度[1，2]。 裝配過盈量太大，增加裝配難度的同時也可能將牙輪本體

將一種含鈷10％的wc—co硬質(zhì)合金齒進(jìn)行表面韌化處理工藝實驗研究，通過對比硬質(zhì)合金齒在進(jìn)行了表面韌化處理后和未進(jìn)行表面韌化處理的磁性能、抗靜壓能力、抗壓縮疲勞能力和抗沖擊疲勞能力，分析了表面韌化處理對硬質(zhì)合金齒性能的影響。研究證明，硬質(zhì)合金齒在經(jīng)過表面韌化處理后，抗靜壓能力、抗壓縮疲勞能力和抗沖擊疲勞能力均有明顯提高。

將一種含鈷10％的wc—co硬質(zhì)合金齒進(jìn)行表面韌化處理工藝實驗研究，通過對比硬質(zhì)合金齒在進(jìn)行了表面韌化處理后和未進(jìn)行表面韌化處理的磁性能、抗靜壓能力、抗壓縮疲勞能力和抗沖擊疲勞能力，分析了表面韌化處理對硬質(zhì)合金齒性能的影響。研究證明，硬質(zhì)合金齒在經(jīng)過表面韌化處理后，抗靜壓能力、抗壓縮疲勞能力和抗沖擊疲勞能力均有明顯提高。

鑲齒牙輪鉆頭牙齒與牙輪殼體的聯(lián)結(jié),是用一定大小的壓齒力將牙齒壓入牙輪內(nèi)孔中,并通過過盈量的配合來保證的。關(guān)于壓齒力的計算方法未見有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行公開報道過,目前壓齒力大小的確定方法一般是初定一經(jīng)驗值,通過實驗不斷調(diào)整來確定最終所用的壓齒力。本文采用有限元法來進(jìn)行壓齒力大小的計算,并與實際壓齒力進(jìn)行比較,驗證了該方法的可行性。

牙輪鉆頭

牙輪鉆頭簡介

牙輪鉆頭詳解

河南四方達(dá)超硬材料股份有限公司 聚晶金剛石復(fù)合片（pdc）截齒及潛孔鉆頭產(chǎn)業(yè)化項目 可行性研究報告 目錄 1.總論......................................................................................................................-1- 1.1項目名稱及承辦單位..................................................................................-1– 1.2項目承辦單位概況......................................................................................-1- 2.

金剛石鉆頭選型與應(yīng)用

牙輪鉆頭的選型與應(yīng)用++

本文簡述了鋼體式pdc鉆頭的特點,并對鋼體pdc與胎體pdc進(jìn)行了全面比較.列舉應(yīng)用實例證明鋼體式pdc鉆頭制造工藝的高度可靠性,為勘探者選擇新型鉆探工具提供了途徑.