新型耦合仿生孕镶金刚石石油钻头的研制.pdf

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1、Vo1．43No．6第43卷第6期吉林大学学报(工学版)JournalofJiiinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)Nov．20132013年¨月新型耦合仿生孕镶金刚石石油钻头的研制孙友宏，刘A-g1一，高科，谢晓波，马银龙，高军辉。(1．吉林大学建设X-程学院，长春130026；2．中节能环保投资发展(江西)有限公司，江西南昌330096；3．大连市旅顺口区环境监测站，辽宁大连116041)摘要：将耦合仿生理论应用到孕镶金刚石石油钻头切削齿的结构设计中，从仿生非光滑结构、材

2、料和钻头整体结构3种主要影响因素入手，采用无压浸渍法、热压法和镶焊法等烧制方法和工艺，研制了新型三元耦合仿生孕镶金刚石石油钻头(简称仿生石油钻头)，并在普光D一103井须g-河组层段进行现场钻进试验。试验结果表明：仿生石油钻头与在须家河层段发挥平稳的三牙轮钻头相比，钻进速度更高、使用寿命更长、整体性能更稳定。关键词：仿生石油钻头；耦合仿生；孕镶金刚石；切削齿中图分类号：TE921文献标志码：A文章编号：1671—5497(2013)06—1566—08DoI：10．7964／jdxbgxb201306022Development

3、ofcouplingbionicsimpregnateddiamondbitSUNYou—hong，LIUDa—jun．一，GAOKe，XIEXiao—bo，MAYin—long，GAOJun—hui。(1．Colleg0／Consr“ctio”EnginPPring，JilinUnivPrsity，Changfhun130026，China；2．CECEPEnvir0nⅢ”“￡Protecti。Inves￡7nen￡Dee￡。preent(Jiangxi)Co．，Ltd，Nanchang330096，China；3．Dalia

4、nLvshunkouDistrictEr0打z“ZMonitoringStation，Dalian116041，China)Abstract：Thehardnessofrock，stronggrindandbreakofdrillbit，andhar~t／softinterlayerformationarealIfactorstoslowdownthedrillingspeed，shortenservicelifeofthedrillbit，resultinginlongdrⅢingcyc1e．Soilanimalsmaypro

5、videinspirationstosolvesuchproblemastheycandigholeonthegroundeffectively．Thecouplingbionictheory，thenon—pressureimmersionmethod，hotpressingandweldingmethodsareusedinthedesignandmanufacturingofternarycouplingbionicimpregnateddiamondoi1bit(calledbionicoilbits)．Threepar

6、ameters，includingbionicnon—smoothstructure，materia1andthewho1ebitstructure，wereconsideredinthedesignandmanufacturing．DrillingtextofthebionicoilbitwasconductedinPuguangD一103Wells．Testresultsshowthatthepenetrationrateandservicelifeofthebionicoilbitarehigherthantrieoneb

7、it，anditsperformance1sstable．Keywords：bionicoilbit；couplingbionics；impregnateddiamond；cuttingteeth目前，在油气钻井中常用的破岩钻头主要有时钻进速度低、寿命短、能耗大，已经很难满足我PDC钻头、牙轮钻头、表镶金刚石钻头和孕镶金国油气资源勘探快速开发的需要，研制一种高效、刚石钻头等。这些常规钻头在钻进硬至坚硬地层耐磨的新型破岩钻头势在必行。任露泉院士带领收稿日期：2012—09—27．基金项目：国家自然科学青年基金项目(51004052

8、)；国土资源部公益性行业科研专项项目(SinoProbm09—05)“863”国家高技术研究发展计划项目(2009AA06Z201)．作者简介：孙友宏(1965一)，男，教授，博士生导师．研究方向：超硬材料及机具．E-mail：syh@jlu·edu·cn通信作