激光-PDC钻头联合破岩机理及特性研究 被引量：1

1

作者 黄志强 梁耀文 +2 位作者 陈科 翟预立 雷雨薇 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期315-324,共10页

随着我国油气勘探逐步向深层、超深层和复杂难钻岩层转移,现有的机械钻头存在着破岩效率低及作业成本高等问题。因此,提出了一种新型激光-PDC钻头,以实现高效破岩和节能降耗。采用有限元方法,基于岩石HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模... 随着我国油气勘探逐步向深层、超深层和复杂难钻岩层转移,现有的机械钻头存在着破岩效率低及作业成本高等问题。因此,提出了一种新型激光-PDC钻头,以实现高效破岩和节能降耗。采用有限元方法,基于岩石HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型,建立了激光-PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头联合破岩非线性动力学模型,开展了激光-PDC钻头联合破岩仿真研究。仿真结果表明:激光的辐射作用使岩石表面受辐射区域产生了较高的温度和较大的预应力,进而在岩石表面形成了相互贯穿的损伤带,降低了岩石强度,更有利于切削齿破碎岩石;与无激光单PDC钻头相比,激光-PDC钻头在破岩过程中受到的反扭矩降低了24.8%,钻头轴向加速度波动幅度降低了10.5%,钻进位移增加了8.67 mm,钻进速度提升了112.79%。搭建了激光-机械联合破岩实验台架,进行了激光-PDC钻头联合破岩实验。实验结果表明,激光-PDC钻头联合破岩有着更好的钻进稳定性和连续性,大大提高了破岩效率。研究结果为激光-机械破岩技术的发展和应用提供了一定的理论支撑和技术支持。 展开更多

关键词 激光-PDC(polycrystalline diamond compact 聚晶金刚石复合片)钻头 联合破岩 激光辐射 破岩特性

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聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的失效分析 被引量：18

2

作者 李国安 宋全胜 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期62-64,共3页

对PDC钻井钻头的失效形式进行了分析 ,并对每种失效形式的形成机理进行了研究 .结果表明 ,PDC钻头切削齿的微断屑、宏观破裂及剥离失效形式是造成PDC钻头早期失效的主要形式和原因 .预防PDC钻头的早期失效 ,应从设计。

关键词 PDC 失效分析 微断屑 宏观破裂 剥离 聚晶金刚石复合片钻头 失效形式 钻井钻探钻头

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锥形PDC单齿破岩试验研究 被引量：17

3

作者 邹德永 郭玉龙 +3 位作者 赵建 陈修平 王家骏 于金平 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期122-125,共4页

为优化锥形PDC齿钻头的结构设计并提高其钻进硬地层的能力,通过锥形PDC切削齿在玄武岩上的破岩试验,分析了切削角、锥顶角及钻压等因素对锥形PDC切削齿破岩效率的影响规律。结果表明:锥形PDC齿适合其锥尖指向钻头轴线安装在钻头上;随着... 为优化锥形PDC齿钻头的结构设计并提高其钻进硬地层的能力,通过锥形PDC切削齿在玄武岩上的破岩试验,分析了切削角、锥顶角及钻压等因素对锥形PDC切削齿破岩效率的影响规律。结果表明:锥形PDC齿适合其锥尖指向钻头轴线安装在钻头上;随着切削角增大,切削深度先增大后减小,当切削角为25°时,切削深度最深;破碎相同体积的岩石,锥顶角小的锥形PDC齿所需的水平切削力小,更易破碎岩石;切削深度与钻压呈指数关系,随着钻压增加而增大。试验结果可为锥形PDC齿钻头结构设计提供依据。 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 锥形切削齿 破岩 切削角 锥顶角 切削深度

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锥形聚晶金刚石复合片钻头(PDC)齿与常规PDC齿破岩效果对比试验 被引量：12

4

作者 孙源秀 邹德永 +1 位作者 徐城凯 郭玉龙 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第36期159-162,共4页

为对比分析锥形PDC齿与常规PDC齿在不同岩样上的破岩效果,通过单齿破岩试验,分析了不同磨损高度的常规PDC齿与锥形PDC齿在钻压影响下的破岩规律。结果表明:在一定的钻压下,锥形齿在钻进硬度较小的岩石(灰板岩、绿板岩、大理岩)时,相比... 为对比分析锥形PDC齿与常规PDC齿在不同岩样上的破岩效果,通过单齿破岩试验,分析了不同磨损高度的常规PDC齿与锥形PDC齿在钻压影响下的破岩规律。结果表明:在一定的钻压下,锥形齿在钻进硬度较小的岩石(灰板岩、绿板岩、大理岩)时,相比无磨损PDC复合片的切削深度较小,但远大于磨损了的PDC复合片的切深;随着岩石硬度的增大,锥形齿的切削深度越接近无磨损的PDC齿;在钻进较硬的岩石(石灰岩、玄武岩)时,当钻压小于某一值时,锥形齿的切削深度小于无磨损PDC复合片;当钻压大于该值时,锥形齿的切削深度则大于无磨损PDC复合片。试验结果为复合片-锥形齿混合钻头设计提供了理论支撑。 展开更多

关键词 锥形聚晶金刚石复合片钻头(polycrystallic DIAMOND COMPACT bit PDC)齿 磨损高度 切削深度 破岩效率

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全局力平衡PDC钻头布齿优化设计 被引量：6

5

作者 马亚超 张鹏 +2 位作者 黄志强 邓嵘 喻洪梅 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期2412-2419,2428,共9页

针对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在钻井破岩过程中因受力不平衡,导致钻井倾斜、井径扩大、钻头产生横向振动和涡动,造成钻头早期失效的问题,基于已有PDC钻头切削力学知识,构建了PDC钻头弯曲力矩及全局力平衡布齿优化设计模型,并提出模型... 针对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在钻井破岩过程中因受力不平衡,导致钻井倾斜、井径扩大、钻头产生横向振动和涡动,造成钻头早期失效的问题,基于已有PDC钻头切削力学知识,构建了PDC钻头弯曲力矩及全局力平衡布齿优化设计模型,并提出模型求解方法。布齿设计实例结果表明,采用全局力平衡布齿设计方法得到的布齿结构可使PDC钻头在不同进尺条件下均能保持全局力平衡状态,尤其低进尺(小于1 mm)时的力平衡状态得到极大改善,提高了PDC钻头的钻井稳定性,对于改善钻头受力、提升钻头使用寿命、提高钻井质量与效率具有重要意义。 展开更多

关键词 全局力平衡 聚晶金刚石复合片钻头 布齿 克里金模型

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仿生非光滑PDC片钻头设计与应用 被引量：4

6

作者 娄新见 何东 +1 位作者 韩霖 汪嘉伟 《石油天然气学报》 CAS CSCD 2012年第10期148-152,172,共5页

针对目前钻井过程中使用PDC钻头情况,提出并设计加工出仿生非光滑PDC片钻头。重点介绍了仿生非光滑PDC片的设计原理和结构,以及用仿生PDC片制造出的钻头在现场应用的情况。结果表明,非光滑PDC片钻头比常规PDC钻头、牙轮钻头寿命长,平均... 针对目前钻井过程中使用PDC钻头情况,提出并设计加工出仿生非光滑PDC片钻头。重点介绍了仿生非光滑PDC片的设计原理和结构,以及用仿生PDC片制造出的钻头在现场应用的情况。结果表明,非光滑PDC片钻头比常规PDC钻头、牙轮钻头寿命长,平均机械钻速提高60%以上,特别适合配合螺杆钻具使用,具有较好的推广应用前景。 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 聚晶金刚石复合片 仿生非光滑 钻头设计

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PDC钻头真空扩散焊机液压系统的节能改造 被引量：5

7

作者 杨雄 《石油天然气学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期143-145,共3页

采用气囊式蓄能器对PDC钻头用真空扩散焊机的液压系统进行了节能改造,分析了其节能原理,对其进行了节能计算。结果表明,气囊式蓄能器能起到贮存能量、补偿泄漏、保持恒压的作用;使用后,系统性能稳定,工作可靠,节能效果明显。通过与实际... 采用气囊式蓄能器对PDC钻头用真空扩散焊机的液压系统进行了节能改造,分析了其节能原理,对其进行了节能计算。结果表明,气囊式蓄能器能起到贮存能量、补偿泄漏、保持恒压的作用;使用后,系统性能稳定,工作可靠,节能效果明显。通过与实际测量值比较,节能计算方法具有较强的应用价值,可广泛应用于油气田各种液压保压节能系统设计中。 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 焊接设备 液压系统 蓄能器 节能

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胎体式PDC钻头基体制作新工艺 被引量：3

8

作者 徐玉超 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期126-129,共4页

为降低胎体式PDC钻头的制造成本,并保证钻头的强度,利用计算机三维设计技术重新设计了PDC钻头内部钢芯的结构。分步进行了烧结刀翼小样和PDC钻头基体试验,并进行了相应的温度试验、强度试验、复合片焊接试验和现场试验,未发生基体表面... 为降低胎体式PDC钻头的制造成本,并保证钻头的强度,利用计算机三维设计技术重新设计了PDC钻头内部钢芯的结构。分步进行了烧结刀翼小样和PDC钻头基体试验,并进行了相应的温度试验、强度试验、复合片焊接试验和现场试验,未发生基体表面破裂、碳化钨胎体脱落现象,验证了新工艺的可靠性。对比了采用新工艺和原有工艺制作215.9mm 5刀翼胎体式PDC钻头基体的成本,结果表明,采用新工艺钻头基的制作体成本降低了54%。研究表明,采用新工艺制作胎体式PDC钻头基体的成本明显降低,强度可靠,完全可以满足现场使用要求,具有推广应用价值。 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 胎体 制作工艺 碳化钨

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高造斜率定向CDE钻头设计与应用 被引量：1

9

作者 徐建飞 陈晖 +1 位作者 邹德永 黄勇 《机械设计与制造工程》 2023年第9期117-120,共4页

为解决常规聚晶金刚石复合片钻头在深部非均质地层钻进及定向时机械钻速低、造斜率低、工具面不稳等问题,设计一种具有复合切削结构的新型高造斜率钻头。新型钻头以圆柱形聚晶金刚石复合片为主切削齿、锥型齿为副切削齿,二者同轨布齿并... 为解决常规聚晶金刚石复合片钻头在深部非均质地层钻进及定向时机械钻速低、造斜率低、工具面不稳等问题,设计一种具有复合切削结构的新型高造斜率钻头。新型钻头以圆柱形聚晶金刚石复合片为主切削齿、锥型齿为副切削齿,二者同轨布齿并保持一定的出露高差,具有定向效果好、破岩效率高的特点。在涪陵页岩气深部储层进行的试验表明:与邻井使用效果最好的史密斯MDi516钻头相比,新型钻头机械钻速同比提高33.8%,造斜段钻进效率提高34.9%,具有显著的经济及社会效益。 展开更多

关键词 锥型金刚石齿 聚晶金刚石复合片钻头 高造斜率 页岩气

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PDC钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索 被引量：1

10

作者 童思友 石辉 +3 位作者 徐秀刚 王延光 谷玉田 孙超 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期152-161,共10页

本文分析了聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystalline diamond compact bit,PDC)破岩机制以及钻进过程中所产生的波场特征,采集获得了波场信息丰富的三分量随钻地震数据,经精细预处理后,成功分离获得高信噪比横波信息,基于此求取了精度较... 本文分析了聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystalline diamond compact bit,PDC)破岩机制以及钻进过程中所产生的波场特征,采集获得了波场信息丰富的三分量随钻地震数据,经精细预处理后,成功分离获得高信噪比横波信息,基于此求取了精度较高的横波层速度,进而实现了PDC钻头随钻地震资料反射波成像,实现了PDC钻头随钻地震在胜利油田某井区的成功应用。本文技术的成功探索,为我国石油钻井中PDC钻头随钻地震的工程应用指明了方向。 展开更多

关键词 随钻地震 聚晶金刚石复合片钻头 横波成像 波场分离

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国外钻头新技术综述 被引量：1

11

作者 申守庆 《江汉石油科技》 2002年第1期54-57,50,共5页

本文以美国十大天然气和石油钻头制造厂商为主线，对这些厂商当前所开发的钻头制造新技术及其推出的各类新产品进行了简要的描述，产品及技术范围涉及牙轮钻头、金刚石钻头、随钻扩眼钻具、双中心钻头、以及相关钻头零部件等，这些新技... 本文以美国十大天然气和石油钻头制造厂商为主线，对这些厂商当前所开发的钻头制造新技术及其推出的各类新产品进行了简要的描述，产品及技术范围涉及牙轮钻头、金刚石钻头、随钻扩眼钻具、双中心钻头、以及相关钻头零部件等，这些新技术和新产品可满足当前各种钻井方式的不同需求，并都已在世界范围内各种钻井环境下得到了验证，使钻井效率得到大幅度提高。 展开更多

关键词 国外 石油钻头 新技术 综述 聚晶金刚石复合片钻头 牙轮钻头 钻具 定向钻井

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我国PDC钻头的“下海”之路

12

《磨料磨具通讯》 2012年第7期22-23,共2页

PDC钻头是20世纪80年代研制出的一种以人造聚晶金刚石为切削齿的聚晶金刚石复合片钻头。由于其显著的高钻井效率和较长的使用寿命得到了广泛的应用。PDC钻头、井下马达、随钻测试以及计算机在钻井上的应用称为80年代四大钻井技术。

关键词 PDC钻头 聚晶金刚石复合片钻头 人造聚晶金刚石 钻井效率 使用寿命 钻井技术 随钻测试 切削齿

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专利信息

13

《磨料磨具通讯》 2009年第5期36-37,共2页

CN200710053616．5热压高磷铁基金刚石钻头及其制备方法，CN200710094215．4地质勘探用聚晶金刚石钻头的制造方法，CN200610062842．5聚晶金刚石复合片钻头胎体的制备方法，CN200710189998．4金刚石微粉整形球磨机的钢球配比方法，CN200... CN200710053616．5热压高磷铁基金刚石钻头及其制备方法，CN200710094215．4地质勘探用聚晶金刚石钻头的制造方法，CN200610062842．5聚晶金刚石复合片钻头胎体的制备方法，CN200710189998．4金刚石微粉整形球磨机的钢球配比方法，CN200710190139．7钎焊金刚石热管砂轮，CN200710012258．3爆炸合成纳米聚晶金刚石的方法及专用爆炸装置。 展开更多

关键词 专利信息 聚晶金刚石钻头 聚晶金刚石复合片钻头 制备方法 金刚石微粉 制造方法 地质勘探 配比方法

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CN200510126333．X胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具加工方法

14

作者 王镇全 《磨料磨具通讯》 2008年第5期37-38,共2页

一种胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具加工方法，步骤为：a．按设计要求在钻头烧结底模上将切削齿焊接部分的石墨替代齿的位置作出标记;b．将制作出的与切削齿焊接部分尺寸一致的石墨替代块粘贴在标记位置上，即完成钻头模具的加工。... 一种胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具加工方法，步骤为：a．按设计要求在钻头烧结底模上将切削齿焊接部分的石墨替代齿的位置作出标记;b．将制作出的与切削齿焊接部分尺寸一致的石墨替代块粘贴在标记位置上，即完成钻头模具的加工。本发明提供的加工方法克服了现有的胎体PDC钻头模具加工工艺复杂、加工精度差、复杂形状无法加工、材料利用率低等不足， 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 加工方法 模具 烧结 胎体 PDC钻头 材料利用率 加工工艺

原文传递

PDC钻头材料问题的一些分析研究

15

作者 李天增 徐玉江 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1992年第S1期64-68,共5页

本文分析研究了PDC托的材料成分、钻头胎体的材料成分和钎焊合金的材料成分,并讨论了与之相关的一些钻井工艺参数问题。

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 钎焊合金 石墨化

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碳化钨粉末对聚晶金刚石复合片钻头胎体组织与力学性能的影响 被引量：5

16

作者 谢焕文 刘辛 +1 位作者 胡可 蔡一湘 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1235-1243,共9页

以铸造碳化钨粉末混合镍粉作为骨架粉末,采用无压浸渍工艺制备了聚晶金刚石复合片(PDC)钻头胎体材料。研究了碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数对PDC钻头胎体的微观组织和力学性能的影响。结果表明,碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数是... 以铸造碳化钨粉末混合镍粉作为骨架粉末,采用无压浸渍工艺制备了聚晶金刚石复合片(PDC)钻头胎体材料。研究了碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数对PDC钻头胎体的微观组织和力学性能的影响。结果表明,碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数是影响胎体微观组织和力学性能的重要因素。与破碎碳化钨相比,粉末粒度适中的球形碳化钨作为骨架制备的胎体组织更均匀、更致密,胎体的力学性能明显提高。采用150～180μm的球形碳化钨混合13wt%的镍粉作为骨架粉末制备的胎体力学性能优于石油天然气行业标准SY/T 5217—2000,其硬度、冲击韧性和抗弯强度分别为HRC 34、6.7J/cm^2和820MPa。 展开更多

关键词 球形铸造碳化钨 无压浸渍 聚晶金刚石复合片(PDC)钻头 胎体 骨架 力学性能

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圆弧锯形仿生PDC齿的破岩机理及钻头钻进分析

17

作者 吴泽兵 袁若飞 +3 位作者 张文溪 刘家乐 胡诗尧 姜雯 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第24期10280-10286,共7页

为进一步提升聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond composite, PDC)钻头在深部硬地层的钻井性能,抑制黏滞滑动现象的发生,以鼹鼠爪趾为原型,在仿生相似原理和锯形齿结构基础上提出一种圆弧锯形仿生齿。基于弹塑性力学和有限元非... 为进一步提升聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond composite, PDC)钻头在深部硬地层的钻井性能,抑制黏滞滑动现象的发生,以鼹鼠爪趾为原型,在仿生相似原理和锯形齿结构基础上提出一种圆弧锯形仿生齿。基于弹塑性力学和有限元非线性动力学理论建立了切削齿、钻头破岩的仿真模型,对比锯形齿与圆弧锯形齿的破岩过程,并对比了布置两种齿形钻头的整体钻进过程。结果表明:圆弧锯形齿破碎岩石主要以犁削和铲削为主,能够将载荷集中一点,更容易达到岩石的屈服极限,同时使岩石受拉应力更容易破碎,相比锯形齿所受切削力减小15.8%,效率更高。使用圆弧锯形仿生PDC齿的钻头破岩量更大,进尺提升明显,所受扭矩更小,能有效解决钻头的黏滞滑动。研究结果对国内高性能钻头的设计具有重要参考价值。 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片(PDC)钻头 仿生 仿真 有限元 破岩

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智能仿生PDC钻头的破岩数值模拟 被引量：1

18

作者 吴泽兵 袁若飞 +1 位作者 张文溪 黄俊杰 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第16期6870-6880,共11页

为解决普通孕镶金刚石钻头(普通钻头)破岩效率低、钻进不稳定、不耐磨以及不能根据地层选择合适形态破岩等问题,结合仿生原理和非平面结构设计了新型聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)齿和钻头底唇面,提出一种在... 为解决普通孕镶金刚石钻头(普通钻头)破岩效率低、钻进不稳定、不耐磨以及不能根据地层选择合适形态破岩等问题,结合仿生原理和非平面结构设计了新型聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)齿和钻头底唇面,提出一种在钻头底唇面安装传感器进行岩性识别,可选择合适形态破岩的智能仿生PDC钻头(智能钻头)。利用机器学习,基于现场钻井数据对岩石性质进行分类。分析了智能钻头切削结构针对软中硬地层和硬地层具有两种工作形态,基于建立的切削模型和岩石失效准则,对智能钻头和普通钻头的破岩过程进行数值模拟对比,结果表明:机器学习的加权KNN(K-nearest neighbor)算法可很好避免样本重叠问题,可精确对岩石性质分类,其训练模型可提供给传感器进行岩性识别。破碎砂岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面和仿生底唇面保持同一高度破岩,对比普通钻头,其破岩比能和切削力明显更小,表明其效率更高、切削更稳定;破碎花岗岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面下放破岩,其破岩效率明显高于普通钻头,也更稳定。研究成果对石油钻井设备智能化发展有重要意义。 展开更多

关键词 仿生 非平面结构 机器学习 智能 聚晶金刚石复合片(PDC)钻头

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“璇玑”系统钻头选型研究

19

作者 田文 《现代制造技术与装备》 2023年第5期102-104,共3页

“璇玑”系统是中海油服自研旋转导向及随钻测井系统,目前已经完成1000口井的作业。为了使“璇玑”系统保持竞争力并得到进一步推广,“璇玑”系统配接的钻头选型至关重要。基于“璇玑”系统导向工具的结构特征和导向机理,阐述钻头选型... “璇玑”系统是中海油服自研旋转导向及随钻测井系统,目前已经完成1000口井的作业。为了使“璇玑”系统保持竞争力并得到进一步推广,“璇玑”系统配接的钻头选型至关重要。基于“璇玑”系统导向工具的结构特征和导向机理,阐述钻头选型的原则和方法,从“璇玑”系统应用角度提出适合该系统应用的钻头选型方法,并通过实钻实验分析得到钻头选型的特征参数,从而总结出“璇玑”系统在钻头选型方面的原则,可为“璇玑”系统推广应用提供技术参考和理论依据。 展开更多

关键词 旋转导向系统 纵横弯曲连续梁理论 聚晶金刚石复合片(PDC)钻头 机械钻速

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四方达：乘风破浪谱钻探新篇章

20

《磨料磨具通讯》 2015年第4期15-15,共1页

聚晶金刚石复合片最早用于油田开采、煤田钻探等领域。随着复合片性能及钻头设计水平的不断改进提升，钻头能够适应的地层范围也越来越广，聚晶金刚石复合片钻头的应用越来越广，已经不再局限于普通地质、油田勘探等传统领域，并且在天... 聚晶金刚石复合片最早用于油田开采、煤田钻探等领域。随着复合片性能及钻头设计水平的不断改进提升，钻头能够适应的地层范围也越来越广，聚晶金刚石复合片钻头的应用越来越广，已经不再局限于普通地质、油田勘探等传统领域，并且在天然气、页岩气、海洋钻探等新领域获得广泛应用，有力地推动了工业技术的发展。 展开更多

关键词 煤田钻探 聚晶金刚石复合片钻头 油田开采 设计水平 油田勘探 海洋钻探 工业技术 天然气

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