中硬岩层钻进孕镶金刚石复合片钻头的研究与应用.pdf

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1、2009年1O月探矿工程(岩土钻掘工程)73中硬岩层钻进孕镶金刚石复合片钻头的研究与应用马杰，隆威，杨洪武，许华松(1．中南大学地学院有色金属成矿预测教育部重点实验室，湖南长沙410083；2．武汉金地探矿机械有限公司，湖北武汉430081)摘要：针对中硬岩层的特点设计了一种孕镶金刚石复合片钻头，介绍了其切削结构、特点及切削原理。在钻进中硬岩层时，复合片切削齿和孕镶金刚石后支撑能够共同发挥切削作用，提高钻头钻进效率和钻头的稳定性并且能使钻头具有较长的寿命。关键词：中硬岩层；孕镶金刚石；复合片；钻头中图分类号：P634．41文献标识码：A文章编号：1672—7428(2009)10—00

2、73—05ResearchandApplicationofDiamond-impregnatedPDCBitorDrillinginMediumHardRockFormation／MAJ／e，LONGWei，YANGHong—WU，XUHua—song2(1．KeyLab．ofNonferrousMetalMetallogenicPrognosis(CentralSouthUniversity)，MimstryofEducation，ChangshaHunan410083，China；2．WuhanGoldProspectingMachineryLimitedCompany，Wuhan

3、Hubei430081，China)Abstract：Anewtypeofdiamond·impregnatedPDCbitwasdevelopedaccordingtothecharacteristicsofmediumhardrockformation．Thecuttingstructure，andprinciplewereintroduced．ThePDCcuttingtoothandthediamond—impregnatedrearsupportCallstrengthentheroleofcuttingactiontoimprovethedrillingeficiencya

4、ndthebitstabilityinmediumhardrockwithlongservicelife．Keywords：mediumhardrockformation；diamond—impregnated；PDC；bit复合片钻头在钻进松软均质地层时具有钻速钻头单一的切削结构形式，采用主辅切削结构，主切快、效率高、寿命长等优势。但在中硬、研磨性较强削件为复合片切削齿，辅助切削件为孕镶金刚石后等非均质地层中，钻速低，寿命短。研究表明，复合支撑块(见图1)。这种切削结构的特点是在中硬地片钻头在钻进较硬或者研磨性较强地层时，复合片层中钻进时，有利于保证复合片连续切削岩石，减少切削齿切削

5、岩石需要有较大的压力和切削力，会产钻头由于地层变化引发各种振动的可能性，增加钻生较高的温度和较大的冲击载荷。残余应力、机械头工作的稳定性；同时，当复合片钻头进入较硬地层疲劳、冲击载荷等破坏形式的存在会使复合片上的后，复合片的磨损使辅助切削元件孕镶金刚石后支金刚石切削刃很快磨损或碎裂。复合片钻头在中硬撑与地层接触，辅助切削岩石，因而降低了作用在复地层钻进时，钻头不平稳、跳动、复合片崩裂、磨损消合片切削齿金刚石层上的载荷，减少了对复合片切耗快、机械钻速低、寿命短。为了进一步扩大复合片削齿的磨损破坏机率，因此增加了钻头的钻进效率，钻头的使用范围，需要研制一种新型的复合片钻头，提高了钻头的寿命

6、。充分提高切削齿的抗冲击破碎韧性，增加钻头的钻1．2复合片的选择进效率，增强钻头的稳定性，提高钻头的寿命。复合片作为钻头的主切削元件，其性能指标对钻头的整体性能好坏有着重要的影响。复合片的性1孕镶金刚石复合片钻头的结构设计能指标主要是耐磨性(亦称磨耗比)、抗冲击韧性、1．1结构简介热稳定性。国内复合片耐磨性的平均指标为(10～孕镶金刚石复合片钻头改变了以往地质复合片15)×10，抗冲击韧性平均水平在300—400J之间，收稿日期：2009—09—25；改回日期：2009—09—07作者简介：马杰(1984一)，女(汉族)，湖南益阳人，中南大学硕士研究生，地质工程专业，从事超硬材料与制品

7、、地质工程等方向的学习和研究工作，湖南省长沙市中南大学校本部地学楼100室，horsejie2005@163．com；隆威(1962一)，男(汉族)，重庆人，中南大学地学与环境工程学院副院长、教授，探矿工程专业，从事超硬材料与岩土工程设计等方面的教学、科研、设计及施工管理工作，湖南省长沙市中南大学校本部地学楼院长办公室；杨洪武(1960一)，男(汉族)，辽宁人，武汉金地探矿机械有限公司副总经理、教授级高级工程师，探矿工程专业，从事钻探机具及金刚