發(fā)布時間：2021-07-30 18:52

　　隨著地質(zhì)鉆探深度的不斷增加,鉆遇堅硬致密巖層的可能性越來越大。孕鑲金剛石鉆頭在堅硬致密巖層中鉆進時,一方面由于巖石的強度大、壓入硬度高,金剛石壓入巖石的深度很小,導致孕鑲金剛石鉆頭只能以表面磨損破碎的方式碎巖,鉆進效率低;另一方面,巖石的研磨性弱并且鉆頭產(chǎn)生的細巖屑對鉆頭胎體的磨損小,導致鉆頭中的金剛石不能及時出刃,容易出現(xiàn)“打滑”現(xiàn)象。針對孕鑲金剛石鉆頭在堅硬致密巖層中出現(xiàn)的“打滑”和鉆進效率低的問題,通過單顆金剛石壓入巖石全過程的室內(nèi)實驗,定量分析了孕鑲金剛石鉆頭在堅硬致密巖層中鉆進時的碎巖機理。從巖石單位體積破碎能耗、“自由切削面”和“局部體積破碎”角度出發(fā),提出了利用巖石局部體積破碎以增加鉆進效率的思路,并提出了掏槽式超前齒結(jié)構(gòu)和低位齒結(jié)構(gòu)相結(jié)合的唇面結(jié)構(gòu)設計方案。然后,以鉆頭水口流速、掏槽齒強度、低位壓頭直徑以及巖脊最優(yōu)尺寸為設計依據(jù),推倒出了相應的計算公式并做了相應模擬,最后設計了φ36-18孕鑲金剛石鉆頭。然后,用COMSOL軟件對所設計鉆頭的水口進行了流速模擬,驗證了鉆頭尺寸設計的合理性。通過室內(nèi)微鉆實驗平臺,設計了對比試驗,即平底鉆頭和新唇面鉆頭在花崗巖中以相同鉆速0... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

添加稀土和沒添加稀土的金剛石鍍層的形貌圖

用于堅硬致密巖層，可以通過增加鉆頭研磨性的方式解決鉆頭“打滑”問題。學通過室內(nèi)鉆進實驗，發(fā)現(xiàn)該種鉆頭在鉆進堅硬致密的剛玉時，鉆頭的時效提高了明顯提高，但是平均磨損量也增加了 38%，鉆進效率比較理想。北京探礦工程研究所提出納米超細胎體粉末，并對粉末材料進行氫還原脫工藝處理，以達到提高鉆頭胎體耐磨性和抗沖擊性的目的。鉆頭燒結(jié)采用熱壓結(jié)工藝，可以減少金剛石的熱損傷。用該思路制造的鉆頭在甘肅武山溫泉鉬礦用，鉆頭的壽命和時效得到很大的提高。納米超細胎體粉末和普通胎體粉末直的對比圖如圖 2.2 所示。

long year 球齒鉆頭 圖 1.4Atlas 高效水計是從水口和鉆頭單位比壓的角度出發(fā)頭唇面與巖石的接觸面積，從而增大了入巖石，并在剪切力產(chǎn)生較大的巖屑，從鉆井液過流面積大，能更好的沖洗孔底破碎。但是，齒輪型鉆頭在鉆進過程中，齒相當于懸臂梁很容易發(fā)生斷裂，鉆示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]WC添加對熱壓鐵基預合金粉末胎體性能的影響[J]. 孫吉偉,沈立娜.  探礦工程(巖土鉆掘工程). 2019(03)
[2]關于深孔巖心鉆探中相關問題的探討[J]. 陳古健.  中國高新區(qū). 2018(08)
[3]難鉆進地層金剛石鉆頭的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 蔡家品,賈美玲,沈立娜,歐陽志勇,阮海龍,張建元,趙爾信.  探礦工程(巖土鉆掘工程). 2017(02)
[4]堅硬地層NBS高效孕鑲金剛石鉆頭的研究與應用[J]. 沈立娜,路禝,尹建民,阮海龍,吳海霞,李春.  探礦工程(巖土鉆掘工程). 2017(01)
[5]堅硬致密弱研磨性地層孕鑲金剛石鉆頭性能優(yōu)化[J]. 王佳亮,張紹和.  煤田地質(zhì)與勘探. 2016(06)
[6]高胎體仿生異型齒孕鑲金剛石鉆頭[J]. 李夢,蘇義腦,孫友宏,高科.  吉林大學學報(工學版). 2016(05)
[7]基于打滑地層的孕鑲金剛石鉆頭設計[J]. 王佳亮,張紹和.  地球科學. 2016(05)
[8]新型孕鑲金剛石鉆頭研制及試驗[J]. 關舒?zhèn)?  石油鉆探技術(shù). 2015(04)
[9]胎體耐損性弱化孕鑲金剛石鉆頭的試驗及碎巖機理分析[J]. 王佳亮,張紹和.  中南大學學報(自然科學版). 2015(04)
[10]A new diamond bit for extra-hard, compact and nonabrasive rock formation[J]. 王佳亮,張紹和.  Journal of Central South University. 2015(04)

博士論文
[1]硬巖鉆進用仿生耦合金剛石取心鉆頭研究[D]. 徐良.吉林大學 2009

碩士論文
[1]主副交替水口高胎體孕鑲金剛石鉆頭的研制[D]. 肖麗輝.中國地質(zhì)大學(北京) 2012
[2]適應深孔條件的孕鑲金剛石鉆頭研究[D]. 鄧柏松.中國地質(zhì)大學 2011
[3]金剛石切削巖石的模擬[D]. 張林中.中國地質(zhì)大學（北京） 2008



本文編號：3311936