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胎体式复合片钻头保径方式的研究

王佳亮  
【摘要】:胎体式复合片钻头以其在中硬地层钻进效率高,使用寿命长等优点越来越广泛地被应用于地质钻探等领域。但是复合片钻头在中硬地层钻进时保径效果不稳定,直接影响了复合片钻头的地层适用性。因而如何针对地层性质和使用条件设计不同的保径方案是复合片钻头的一个重要研究方向。本课题通过分析岩屑与金刚石和胎体之间的摩擦磨损机理,以国内外现有的研究成果为基础,对复合片钻头保径孕镶块的胎体配方、金刚石聚晶类型及排列方式、金刚石浓度和粒度等影响保径孕镶块耐磨性能的因素进行分析。本课题通过室内试验最终优选出了保径孕镶块设计方案,并在现场试验阶段将采用优选保径方案保径的复合片钻头与常规方式保径的复合片钻头进行钻进性能对比,并根据实际使用情况对设计方案提出改进意见。 本课题主要研究了如下几个方面的问题: 1.从理论上探讨了复合片钻头的钻进机理,以及钻进过程中复合片与岩石、胎体与岩石、岩屑与复合片及胎体之间的摩擦磨损性能特征,寻找出了提高复合片钻头地层针对性的研究方向,为复合片钻头保径结构的设计提供理论指导。 2.从理论上分析比较了常规复合片钻头保径方案的优缺点,提出了保径孕镶块胎体中金刚石聚晶形状及排布方式的设计方案。 3.通过进行室内试验,测试了不同金刚石聚晶参数、金刚石参数、胎体配方对保径孕镶块胎体耐磨性能的影响。 4.指出了该课题可以进一步深入的领域。新型保径方案除了能应用在复合片钻头上之外,还可以在金刚石扩孔器上应用,一定程度上解决目前金刚石扩孔器耐磨性差的问题


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