高胎体金刚石钻头设计制造中的几个关键技术.pdf

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1、2012年第39卷第6期探矿工程(岩土钻掘工程)77高胎体金刚石钻头设计制造中的几个关键技术肖丽辉，李国民，刘宝林(1．中煤科工集团重庆研究院，重庆400039；2．中国地质大学(北京)地质超深钻探国家专业实验室，北京100083)摘要：为满足深部钻探需求，市场上出现了多种高胎体金刚石钻头。在野外钻进中，与普通金刚石钻头相比，高胎体金刚石钻头的使用寿命虽有提高，但并没有取得预期的理想效果。通过分析国内外几种高胎体金刚石钻头的优缺点，找出了影响高胎体钻头寿命的关键技术，并对这几点关键技术作了进一步的分析与研究。关键词：高胎体金刚石钻头；胎体；保径；水口中图

2、分类号：P634．41文献标识码：A文章编号：1672—7428(2012)06—0077—03SeveralKeyTechnologiesintheDesignandManufactureofDiamondDrillBitwithHjghMatrix／XIAOLi—hui．LIGuo—rain，LIUBao—lin(1．ChongqingResearchInstituteofChinaCoalTechnologyandEngineeringGroup，Chongqing400039，China；2．NationalLabonScientificDril

3、ling，ChinaUniversityofGeoseiences，Beijing100083，China)Abstract：Avarietyofhigh-matrixdiamonddrillbitspresentinthemarkettomeettherequirementsofdeep-holedrilling．Inthefielddrilling．althoughtheservicelifeofhigh—matrixdiamondbithasbeenfurtherimprovedcomparedwiththecon—ventionalones，it

4、didnotachievethedesiredeffects．Byanalyzingtheadvantagesanddisadvantagesofhigh-matrixdia—mondbitsbothinChinaandabroad．thekeytechnologiesafectingbitservicelifehavenbeenfoundandfurtherdiscussionandresearchweremadeonthem．Keywords：hi【gh—matrixdiamondbit；matrix；radiusretention；waterway

5、0引言折、断裂。因此对高胎体金刚石钻头而言，保证胎体为满足深部、超深部钻探的需要，国内外许多单有足够的抗弯强度显得特别重要。可通过调整、优位和公司都开始研制高胎体金刚石钻头。高胎体金化胎体材料和改变钻头结构等方式来提高胎体的强刚石钻头与传统钻头相比，寿命提高的幅度更加明度以及综合性能，保证胎体在井下作业时不发生弯显，而且还可与传统提高寿命方法相结合，进一步提折、断裂。高钻头的使用寿命。但目前市场上出现的高胎体金杨凯华教授等试验研究得出在铁基胎体中添加刚石钻头在野外钻进中并没有取得预期的理想效适当的稀土元素(La、Ce、Gd等)均可提高纯胎体和果，不能充分

6、发挥高胎体金刚石钻头长寿命的优势。金刚石复合材料的抗弯强度和硬度，特别是铁基胎综合分析看来，主要是由于钻头达不到足够的胎体体的抗弯强度与冲击韧性提高的更为明显⋯。郑强度和持久有效的保径，以及水口设计不合理等方超进一步采用雾化法对这些添加的稀土元素合金粉面的因素限制了其长寿命优势的发挥。因此，要想末进行处理，经试验得出胎体抗弯强度在一定范围让高胎体金刚石钻头更好的为深部钻探服务，必须内随着稀土合金粉末含量的增加而提高。当添加量加强对以下几点关键技术的研究。达到1％时，纯胎体材料抗弯强度达到最大值640MPa，高于未加La—Ni合金粉末胎体材料的抗弯强1保证

7、胎体强度度(514MPa)；当添加量超过1％时，抗弯强度又呈金刚石钻头胎体起着连接钻头钢体和金刚石的现降低趋势J。超细粉末已较为普遍的应用于钻作用，同时钻头胎体又包镶着金刚石，这就要求金刚头制造中，采用纳米级超细粉末制作的胎体与使用石钻头胎体在牢固地包镶住金刚石颗粒的同时保证传统材料制作的胎体相比，纳米级超细粉末胎体可金刚石的正常出刃，并具有一定的冲击韧性、抗冲蚀获得更高的耐磨性与抗冲击韧性。在以往的试验中性、耐磨性、硬度、强度。与普通钻头相比，随着高胎还采用了氢还原脱氧法来提高胎体粉末的性能，从体金刚石钻头胎体高度成倍的增加，井下作业时间而使胎体获得更

8、高的金刚石包镶能力、抗弯强度以也变长，相应地胎体抗弯强度会降低，胎体易发生弯及与