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国际油气井钻头进展概述(三)——PDC钻头发展进程及当今态势(上) 被引量:28
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作者 左汝强 《探矿工程(岩土钻掘工程)》 2016年第3期1-8,共8页
自1973年PDC钻头应用以来,油气钻井发生了很大变化。但是PDC钻头在早期约15年时间内发展缓慢。此后,由于加强技术创新,如多层聚晶金刚石层、非平面界面专利、防回旋技术、滤钴工艺、优化水力学设计以及计算机建模等,促进了PDC钻头迅猛... 自1973年PDC钻头应用以来,油气钻井发生了很大变化。但是PDC钻头在早期约15年时间内发展缓慢。此后,由于加强技术创新,如多层聚晶金刚石层、非平面界面专利、防回旋技术、滤钴工艺、优化水力学设计以及计算机建模等,促进了PDC钻头迅猛发展、广泛应用。目前,PDC钻头在世界上所钻进尺数已占到约90%。NOV公司近年推出4种太阳神PDC切削齿,由其制作的PDC钻头提高了热稳定性、抗研磨性、抗冲击韧性与导向性等。这类钻头可以钻进硬岩与研磨性地层,以及一些难钻地层,具有较高的钻进效率和较好的耐用性。Helios太阳神系列PDC钻头成功地应用于挪威、中东、澳大利亚以及美国等地的油气田。斯伦贝谢公司推出的ONYX玛瑙360°滚动PDC可保持刀齿锐利、相对冷却及延长寿命,显著地提高了钻头耐用性。在美国许多油气田应用表明,这种滚动PDC制造的钻头比固定齿PDC钻头平均钻进效率可提高40%以上,而钻头的工作寿命则可提高40%~70%。 展开更多
关键词 复合片 聚晶金刚石复合片 非平面界面 滤钴工艺 太阳神PDC齿 热韧性 玛瑙360°滚动PDC齿
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仿生耦合聚晶金刚石复合片钻头 被引量:20
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作者 高科 李梦 +3 位作者 董博 孙友宏 孙阳 刘婧 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期485-489,共5页
基于仿生耦合理论设计了仿生耦合聚晶金刚石复合片(PDC),通过摩擦磨损实验研究其性能,制备出仿生耦合PDC钻头并将其用于现场试验。以自然界生物(竹子、人类牙齿、贝壳、树木年轮、蝼蛄等)为仿生原型,从聚晶金刚石和硬质合金材料、聚晶... 基于仿生耦合理论设计了仿生耦合聚晶金刚石复合片(PDC),通过摩擦磨损实验研究其性能,制备出仿生耦合PDC钻头并将其用于现场试验。以自然界生物(竹子、人类牙齿、贝壳、树木年轮、蝼蛄等)为仿生原型,从聚晶金刚石和硬质合金材料、聚晶金刚石-硬质合金交接面结构及聚晶金刚石表面非光滑形态3方面入手设计仿生耦合PDC,并开展室内摩擦磨损实验。结果表明:与同尺寸的常规PDC相比,仿生耦合PDC磨耗比提高约18.4%,磨损砂轮速度提高约1.67倍,耐磨性和切削效率都显著提高。现场钻井试验中,根据地层情况和井身结构设计制备了仿生耦合PDC钻头,并与邻井同层常规PDC钻头进行了对比。结果表明:仿生耦合PDC钻头的机械钻速约为常规PDC钻头的2.5倍,可大幅缩短钻井周期、节约钻井成本,经济效益显著。 展开更多
关键词 仿生耦合 聚晶金刚石复合片 钻井 钻头
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梯度结构聚晶金刚石复合片残余热应力的有限元分析 被引量:11
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作者 曹品鲁 刘宝昌 殷琨 《探矿工程(岩土钻掘工程)》 2006年第3期50-53,共4页
利用Ansys有限元分析软件,对梯度结构聚晶金刚石复合片在制造过程中产生的残余热应力进行了分析,并与传统的双层结构金刚石-硬质合金复合片的残余热应力进行了对比。结果表明,和双层结构复合片相比,梯度结构聚晶金刚石复合片的轴向拉应... 利用Ansys有限元分析软件,对梯度结构聚晶金刚石复合片在制造过程中产生的残余热应力进行了分析,并与传统的双层结构金刚石-硬质合金复合片的残余热应力进行了对比。结果表明,和双层结构复合片相比,梯度结构聚晶金刚石复合片的轴向拉应力由698 MPa降到了283 MPa,径向拉应力由1470 MPa降低到880 MPa,剪应力由653 MPa降到368 MPa,此外还改善了界面处的应力分布,大大提高了界面的结合强度。 展开更多
关键词 功能梯度材料 聚晶金刚石复合片 残余热应力 有限元分析
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金刚石烧结体(PCD与PDC)的发展概况(一) 被引量:12
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作者 赵云良 赵爽之 闫森 《超硬材料工程》 CAS 2013年第4期24-28,共5页
简单介绍了金刚石烧结体的发明、合成机理、制造方法、品种规格、性能检测、应用效果及其发展前景,可供超硬材料科研与生产人员学习参考。
关键词 金刚石烧结体 聚晶 复合片 钻头 刀具 拉丝模
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金刚石烧结体(PCD与PDC)的发展概况(四) 被引量:9
5
作者 赵云良 赵爽之 闫森 《超硬材料工程》 CAS 2014年第1期48-51,共4页
简单介绍了金刚石烧结体的发明、合成机理、制造方法、品种规格、性能检测、应用效果及其发展前景,可供超硬材料科研与生产人员学习参考。
关键词 金刚石烧结体 聚晶 复合片 钻头 刀具 拉丝模
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金刚石烧结体(PCD与PDC)的发展概况(五) 被引量:7
6
作者 赵云良 赵爽之 闫森 《超硬材料工程》 CAS 2014年第2期45-49,共5页
简单介绍了金刚石烧结体的发明、合成机理、制造方法、品种规格、性能检测、应用效果及其发展前景,可供超硬材料科研与生产人员学习参考。
关键词 金刚石烧结体 聚晶 复合片 钻头 刀具 拉丝模
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梯度聚晶金刚石复合材料的开发 被引量:8
7
作者 贾志宏 王贵成 +1 位作者 刘菊东 李钦奉 《工具技术》 北大核心 2004年第10期31-33,共3页
应用粉末层铺法制备梯度聚晶金刚石复合片材料 ,并通过SEM、XRD、显微硬度等对该材料进行组织与性能分析。结果表明 ,在以钴作粘结剂的聚晶金刚石层中金刚石相实现了D D结合 ,通过梯度过渡层与硬质合金基体结合既保证了聚晶金刚石的硬... 应用粉末层铺法制备梯度聚晶金刚石复合片材料 ,并通过SEM、XRD、显微硬度等对该材料进行组织与性能分析。结果表明 ,在以钴作粘结剂的聚晶金刚石层中金刚石相实现了D D结合 ,通过梯度过渡层与硬质合金基体结合既保证了聚晶金刚石的硬度 ,又改善了界面的结合状况 。 展开更多
关键词 聚晶金刚石复合片 组织与性能 硬质合金 显微硬度 梯度 基体 过渡层 片材 复合材料 开发
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聚晶金刚石复合片(PDC)残余应力的检测方法 被引量:7
8
作者 徐国平 尹志民 陈启武 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2007年第2期30-33,共4页
本文介绍了三种近期国外检测PDC残余应力的方法:应变片测试法、中子衍射法和带高能同步加速器X射线衍射法。三种方法均能有效检测出PDC的残余应力且各有其特点。应变片测试法比较直观、简单,不过这种方法是破坏性的,而且在材料去除过程... 本文介绍了三种近期国外检测PDC残余应力的方法:应变片测试法、中子衍射法和带高能同步加速器X射线衍射法。三种方法均能有效检测出PDC的残余应力且各有其特点。应变片测试法比较直观、简单,不过这种方法是破坏性的,而且在材料去除过程中容易引入误差;中子衍射具有较深穿透力,然而较弱的散射使其取样体积不能小于1 mm3;高能同步加速器产生的散射X射线能穿透直径19 mm的PDC样品,空间分辨率高,测量体积可精确至0.014 mm3,能详细地呈现出金刚石层、D/WC界面以及WC基体外径部分的二维应变分布情况,但测试易受Co峰的干扰。 展开更多
关键词 PDC 残余应力 检测
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聚晶金刚石复合片高频感应钎焊的试验研究 被引量:5
9
作者 王适 张弘弢 于宏图 《工具技术》 北大核心 2002年第8期19-22,共4页
采用部分不等间隙接头设计方案和Ag Cu Zn Cd钎料 ,通过在空气中高频感应加热 (钎焊温度 6 90℃ ) ,成功实现了PCD复合片与 4 5钢刀杆的高强度焊接。根据钎焊试验结果 ,分析了钎料润湿性、钎焊温度。
关键词 聚晶金刚石 复合片 钎焊 高频感应加热 刀具
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油田钻探用金刚石复合片热残余应力分析 被引量:6
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作者 徐根 陈枫 +1 位作者 肖建清 徐国平 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2008年第4期49-52,共4页
目前国内外PDC钻头所使用的金刚石复合片有80%的非正常失效断裂是由其残余应力和界面结构问题引起的,热残余应力是造成金刚石复合片非正常失效的主要因素。根据金刚石复合片制造过程中的热力学工艺条件,对其平面界面热残余应力进行了详... 目前国内外PDC钻头所使用的金刚石复合片有80%的非正常失效断裂是由其残余应力和界面结构问题引起的,热残余应力是造成金刚石复合片非正常失效的主要因素。根据金刚石复合片制造过程中的热力学工艺条件,对其平面界面热残余应力进行了详尽的数值计算和分析,对其热残余应力的分布规律和温度变化引起的变形规律进行了深入研究。研究结果表明,界面残余应力形态及其与金刚石复合片断裂失效存在内在关联,聚晶金刚石层厚度与残余应力及变形之间也密切相关。据此,提出了有效降低界面残余应力的措施。 展开更多
关键词 聚晶金刚石复合片 残余应力 有限元法
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聚晶金刚石复合片耐磨性的表征 被引量:7
11
作者 汪冰峰 王绍斌 +2 位作者 杨扬 唐三川 陈潮勉 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期94-96,100,共4页
耐磨性是聚晶金刚石复合片(PDC)的一个重要性能指标,现有的烧结体质量磨耗比实验和称量方法存在明显的缺陷,为此建立了PDC体积磨耗比的计算方法,能够用它评测PDC耐磨性的优劣。PDC车削花岗岩时的磨损过程可以分为初始磨损阶段、快速磨... 耐磨性是聚晶金刚石复合片(PDC)的一个重要性能指标,现有的烧结体质量磨耗比实验和称量方法存在明显的缺陷,为此建立了PDC体积磨耗比的计算方法,能够用它评测PDC耐磨性的优劣。PDC车削花岗岩时的磨损过程可以分为初始磨损阶段、快速磨损阶段和稳定磨损阶段。PDC车削花岗岩过程中,刀具的磨损是由于冲击与磨削同时作用的结果,且以"磨为主,冲为辅"。 展开更多
关键词 金刚石 聚晶金刚石复合片 耐磨性 体积磨耗比
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Ti中介的聚晶金刚石复合片(PDC)界面结构与性能研究 被引量:6
12
作者 王明智 王艳辉 臧建兵 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 1996年第3期236-239,共4页
本文在高温、超高压条件下,制出了以Ti为中介物的金刚石聚晶与硬质合金衬底的复合片(PolycrystalineDiamondCompact,PDC)用剪切、压溃、淬火急冷等方法测定了PDC的结合性能及抗热冲击性能,用... 本文在高温、超高压条件下,制出了以Ti为中介物的金刚石聚晶与硬质合金衬底的复合片(PolycrystalineDiamondCompact,PDC)用剪切、压溃、淬火急冷等方法测定了PDC的结合性能及抗热冲击性能,用XRD、SEM、EPMA等方法研究了复合界面处的结构,并分析了对PDC复合性能的影响与Ti在界面的作用及存在形式。 展开更多
关键词 金刚石 界面结构 磨具 磨料
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?58mm聚晶金刚石复合片的合成及表征 被引量:7
13
作者 李思成 屈继来 方海江 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2016年第1期38-42,共5页
利用国产六面顶压机,合成出了?58mm的聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明,样品无分层、裂纹、金刚石层厚度不均等缺陷。导电性及切削测试显示,实验合成的粒度尺寸为25μm的58GD-025刀片及混合粒度的58GM-253的切割速度与耐磨性均... 利用国产六面顶压机,合成出了?58mm的聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明,样品无分层、裂纹、金刚石层厚度不均等缺陷。导电性及切削测试显示,实验合成的粒度尺寸为25μm的58GD-025刀片及混合粒度的58GM-253的切割速度与耐磨性均表现优异。 展开更多
关键词 大直径 聚晶金刚石复合片 超声波微成像 导电性 耐磨性
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影响聚晶金刚石复合片性能的因素及改进方法 被引量:5
14
作者 高万夫 焦淑静 高伟 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2003年第4期33-36,40,共5页
聚晶金刚石复合片作为PDC钻头的切削元件 ,其质量的好坏直接影响着整个钻头的钻进速率及使用寿命。影响复合片质量和性能的主要因素是金刚石与粘接剂的配比、粘接剂的种类、金刚石的粒度、金刚石 硬质合金界面结构以及烧结工艺等。本... 聚晶金刚石复合片作为PDC钻头的切削元件 ,其质量的好坏直接影响着整个钻头的钻进速率及使用寿命。影响复合片质量和性能的主要因素是金刚石与粘接剂的配比、粘接剂的种类、金刚石的粒度、金刚石 硬质合金界面结构以及烧结工艺等。本文探讨了不同种类粘接剂的优、缺点 ;介绍了如何通过改变金刚石颗粒的粒度分布提高复合片的耐磨性和抗冲击性能 ;在金刚石 硬质合金界面处添加碳化物形成元素薄片以及采用金属镀层 (如W等 )实现界面的冶金结合 ,从而提高界面的结合强度 ;采用锯齿形界面并伴随成分梯度过渡、以及采用正弦曲线形界面结构可明显改善复合片的性能。这些方法可为工业上生产优质复合片提供参考。 展开更多
关键词 聚晶金刚石复合片 粘接剂 成分 结构 粒度 性能
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聚晶金刚石复合片钻头钻进岩层的仿真研究 被引量:6
15
作者 罗德 黎明发 +1 位作者 吴波 范端 《武汉理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期112-115,共4页
在聚晶金刚石复合片钻头的钻进过程中,其钻进效率受到很多因素的制约。考虑钻头切削角度、切削速度和钻进速度对钻进过程的影响,利用LS-DYNA对聚晶金刚石复合片钻头钻进岩层的过程进行了模拟。通过仿真计算建立了聚晶金刚石复合片钻头... 在聚晶金刚石复合片钻头的钻进过程中,其钻进效率受到很多因素的制约。考虑钻头切削角度、切削速度和钻进速度对钻进过程的影响,利用LS-DYNA对聚晶金刚石复合片钻头钻进岩层的过程进行了模拟。通过仿真计算建立了聚晶金刚石复合片钻头切削角度的变化与钻进效率之间的关系,比较分析了切削速度和钻进速度对钻进过程的影响。 展开更多
关键词 LS-DYNA 钻进过程 聚晶金刚石复合片 仿真
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金刚石烧结体(PCD与PDC)的发展概况(三) 被引量:3
16
作者 赵云良 赵爽之 闫森 《超硬材料工程》 CAS 2013年第6期53-56,共4页
简单介绍了金刚石烧结体的发明、合成机理、制造方法、品种规格、性能检测、应用效果及其发展前景,可供超硬材料科研与生产人员学习参考。
关键词 金刚石烧结体 聚晶 复合片 钻头 刀具 拉丝模
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PDC刀具切削花岗岩过程的微裂纹扩展 被引量:2
17
作者 魏昕 王成勇 谭哲丽 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 1996年第1期71-76,共6页
采用偏光显微镜观察PDC(聚晶金刚石复合片)刀具切削花岗岩的微观过程,研究切削过程微裂纹产生和扩展的规律。分析了矿物特性如矿物成份、晶粒大小及初始裂纹等对微观裂纹扩展路径的影响。研究结果表明:在切削深度较小时,矿物特... 采用偏光显微镜观察PDC(聚晶金刚石复合片)刀具切削花岗岩的微观过程,研究切削过程微裂纹产生和扩展的规律。分析了矿物特性如矿物成份、晶粒大小及初始裂纹等对微观裂纹扩展路径的影响。研究结果表明:在切削深度较小时,矿物特性对花岗岩微裂纹的产生与扩展过程起主导作用。 展开更多
关键词 PDC刀具 花岗岩切削 微裂纹
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聚晶金刚石复合片聚晶层的冲击破坏研究 被引量:4
18
作者 汪冰峰 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期100-102,共3页
提出了一种倾斜冲击破坏实验方法,能够实现对聚晶金刚石复合片(PDC)聚晶层的冲击破坏试验。采用数显工具显微镜和扫描电子显微镜对PDC聚晶层冲击破坏断口进行观测,结果表明,新的实验方法使PDC处于近刚性接触的环境下,实现对PDC聚晶层点... 提出了一种倾斜冲击破坏实验方法,能够实现对聚晶金刚石复合片(PDC)聚晶层的冲击破坏试验。采用数显工具显微镜和扫描电子显微镜对PDC聚晶层冲击破坏断口进行观测,结果表明,新的实验方法使PDC处于近刚性接触的环境下,实现对PDC聚晶层点-面的冲击破坏,能够评价聚晶层抗冲击破坏能力的大小;在冲击破坏过程中,聚晶层冲击点边缘部分形成多条形变带,沿形变带破坏产生裂纹并长大而形成断裂面。并对PDC聚晶层冲击破坏的机理进行了讨论。 展开更多
关键词 聚晶金刚石复合片 聚晶层 冲击破坏
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室内岩石破岩机制试验及应用研究 被引量:5
19
作者 王敏生 李祖奎 +1 位作者 耿应春 唐洪林 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期711-716,共6页
聚晶金刚石复合片切削齿钻头的合理选取与使用,关系到它技术优势的发挥。在简要介绍国内研发的聚晶金刚石复合片切削齿钻头岩石可钻性测定方法与分级标准的基础上,详细叙述了室内试验的情况、数据处理分析过程及其获取的定性定量结论;... 聚晶金刚石复合片切削齿钻头的合理选取与使用,关系到它技术优势的发挥。在简要介绍国内研发的聚晶金刚石复合片切削齿钻头岩石可钻性测定方法与分级标准的基础上,详细叙述了室内试验的情况、数据处理分析过程及其获取的定性定量结论;从利于实际应用出发,提出了基于有效吃入岩石、岩石种类与切削齿相融、钻进技术参数互补三原则的聚晶金刚石复合片切削齿钻头的选取和使用原则与基本方法。 展开更多
关键词 聚晶金刚石复合片 钻头 可钻性 测定方法 相关关系 切削齿
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PDC刀具切削参数对切削力和表面粗糙度的影响 被引量:5
20
作者 王进保 李立惟 +1 位作者 姜伟 李吉刚 《工具技术》 2010年第10期26-29,共4页
研究了PDC刀具的切削参数对切削力和表面粗糙度的影响。结果表明进给量和背吃刀量是影响切削力的主要因素,切削速度对切削力的影响较小。小进给量、高切削速度有助于提高工件表面光洁度。
关键词 金刚石复合片 PDC刀具 切削力 表面粗糙度
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