本文關(guān)鍵詞：添加納米Co的新型PDC復(fù)合片材料試驗研究

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【摘要】：鉆頭技術(shù)直接影響著油氣勘探的開發(fā)效益。據(jù)統(tǒng)計,PDC鉆頭所承擔(dān)的鉆井進尺占全部鉆井進尺的80%以上,而聚晶金剛石復(fù)合片作為PDC鉆頭最主要的切削單元,其性能的優(yōu)劣直接影響整個鉆頭的破巖效率和使用壽命。在PDC復(fù)合片燒結(jié)的過程中,Co粉作為粘結(jié)劑和催化劑起著金剛石顆粒間的縫隙填充和催化金剛石顆粒間直接成鍵的作用。Co對PDC復(fù)合片的性能影響較大,復(fù)合片失效與粘結(jié)劑Co的物理性能及Co在金剛石顆粒間的分布和作用方式有直接關(guān)系,同時,由于Co與金剛石之間的熱膨脹系數(shù)差太大,導(dǎo)致復(fù)合片熱穩(wěn)定性較差。目前,國內(nèi)外主要采用尋找聚晶金剛石層中粘結(jié)劑Co的替代品、研究新工藝進行脫Co以及改進制造工藝的方法以減少Co對復(fù)合片性能的不良影響,而有關(guān)將納米Co引入PDC復(fù)合片的研究卻鮮有報道。本文開展了添加納米Co對PDC復(fù)合片性能影響機制的試驗研究,通過理論分析、配方研究、性能測試和微觀組織結(jié)構(gòu)與復(fù)合片性能之間的關(guān)系研究的方式,找到添加納米Co對PDC復(fù)合片性能的影響機制,同時掌握不同納米Co含量對PDC復(fù)合片性能影響的關(guān)系,優(yōu)化復(fù)合片綜合性能,最終得到性能優(yōu)異的PDC復(fù)合片,以提高鉆井效率和鉆頭使用壽命。本論文開展的主要研究內(nèi)容和取得的成果如下：(1)調(diào)研了國內(nèi)外關(guān)于PDC復(fù)合片的材料配方技術(shù)研究現(xiàn)狀。搜集了國內(nèi)外PDC復(fù)合片研制及發(fā)展的資料,了解了PDC復(fù)合片材料技術(shù)的發(fā)展狀況及研究水平。為提出在PDC復(fù)合片聚晶金剛石層中采用納米Co為粘結(jié)劑提供了理論基礎(chǔ)。(2)確定了關(guān)于PDC復(fù)合片的制造加工技術(shù)流程、性能測試方法及檢測標準。本論文使用國產(chǎn)人造金剛石六面頂液壓機,采用直接合成法,進行了Φ16×13 mm PDC復(fù)合片的燒結(jié)。同時,根據(jù)對國內(nèi)外關(guān)于PDC復(fù)合片性能測試方法的比較分析,確定了PDC復(fù)合片的抗沖擊性、耐磨性、熱穩(wěn)定性和SEM電鏡的檢測儀器、方法及標準。(3)研究了添加納米Co對PDC復(fù)合片性能的影響和納米Co對PDC復(fù)合片的強化機制。分別對納米Co含量為3 vo1%和微米Co含量為3 vo1%的PDC復(fù)合片開展了抗沖擊性、耐磨性和熱穩(wěn)定性的對比試驗分析,性能測試結(jié)果表明,添加納米Co的新型PDC復(fù)合片抗沖擊性、耐磨性和熱穩(wěn)定性都大大提高,并且性能較添加微米Co的復(fù)合片更穩(wěn)定。(4)對納米Co含量為1 vol%、3 vol%、5 vol%和7 vo1%的PDC復(fù)合片開展了抗沖擊性、耐磨性和熱穩(wěn)定性的對比試驗分析,性能測試結(jié)果表明：納米Co含量在3-5vo1%范圍內(nèi)時新型復(fù)合片的綜合性能最好。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE921.1

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本文編號：1288902