深圳工厂国内品牌金刚石聚晶PDC复合片

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联系电话： 赵经理 金刚石复合片

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PDC 钻头是二十世纪八十年代钻井技术三大创新之一，现已广泛应用于钻探开发中， 但通过使用情况表明有些 PDC 钻头的使用寿命较低，主要原因是复合片切削齿磨损严重，尤其是非正常磨损， 如崩齿、聚晶金刚石层脱落、掉片、齿柱冲蚀造成钻头先期损坏，从而使钻头工作不正常；同时 PDC 钻头在设计时采用强制平衡设计，力求使每个复合片的受力、切削量、磨损量、受力冲洗力和扭矩尽量相等，因此一旦有一个切削齿出现先期损失，其余的切削齿就要承受额外的作用 力，加快磨损，钻头的使用寿命大大降低。 因此有必要对钻头切削齿的磨损情况进行分析，找出相应的改进措施，从而提高 PDC 钻头的使用寿命。
PDC 钻头工作原理
PDC 钻头工作时， 在钻压 W 扭矩 τ 的作用下以剪切的方式切削岩层，切削齿上聚晶金刚石复合片的圆形表面直接与地层接触，切削齿对齿前岩屑的作用分为两个阶段进行。 阶段：切削过程中，侧向偏转的切削齿齿刃上的点 P 对刃前地层的作用力使岩屑脱离地层基体，相对于地层具有初速度 V0，在切削平面内，V0 的投影方向与的切削齿对地层作用力的合力方向基本相同；二阶段：由于切削是在洗井液中进行的，切屑离开地层基体后切削过程中获得的初始动能，很快在周围泥浆的阻力作用下耗散，从而滞留在切削齿前方区域，并受到运动的切削齿表面的推力作用，此时，侧向偏转的切削齿除作用于切屑向前的推力外，还作用一个侧向推力，侧向偏转的切削齿对切屑两个作用阶段有两种作用方式，使切屑易于离开齿前工作面，能辅助洗吉液的冲洗劫作用，起到清洗切削齿的效果
切削齿磨损分析
从 PDC 钻头磨损特征来看，可以分两种磨损，一种是正常磨损， 即复合片切削齿和岩石产生连续或间歇的接触和摩擦，从而破碎岩石 的同时，切削齿也与岩石相摩擦的过程中产生微切削、刻划、擦痕等从而磨损而渐变钝，典型特征是聚晶金刚石层与地层接触的侧面以及齿 柱出现连续的沟槽状磨痕，而且沟槽处极度少见裂纹，而其余的聚晶 金刚石层未出现脱层现象； 另一种磨损是非正常磨损， 包括崩齿、掉片、聚晶金刚石层脱落、齿柱冲蚀。

崩齿
崩齿是指复合片齿柱碎裂或折断。 PDC 钻头在钻进过程中，从软地层钻至硬地层时，由于受钻头轮廓形状所限制，使得钻头表面切削齿接触地层硬度不一样，切削齿切削地层时受力不均，造成钻头工作不正常出现蹩钻跳钻现象，作用在钻头上的载荷在部分集中在切削硬 地层的几个切削齿上，蹩钻跳钻产生的瞬时载荷导致切削齿受力过大 碎裂或折断；另外井底有落物或者更换钻头井底未造型，钻头在钻进时就会受到瞬时载荷作用，导致切削齿受力过大碎裂或折断；同时在操作过程中出现顿钻、溜钻等送钻不均匀时，整个钻压就加到先与地层接触的切削齿上，导致这些切削齿受载过大而碎裂或折断。 钻头钻进硬地层时切削深度 h 比钻进软地层深度小，这时地层的反作用力集中在复合片边缘上，而非切削面上，因此同样的钻井参数下，切削齿在硬地层比在软地层磨损要快。

掉片
复合片切削齿整体从钻头胎体上脱落下来称为掉片。 从以上分析可知，PDC 钻头在钻进过程中，由于地层因素、井下有落物、操作不谨等原因，使得钻头工作不平稳，产生较大的冲击载荷；同时大多钻头制造厂家采用手工钎焊的方法把复合片切削齿镶焊到钻头基体，由于焊 接时焊接工艺参数常无法检测与控制、加热不均匀，产生热应力、焊接强度较低；这时在较大的冲击载荷作用下，复合片切削齿就会整体从钻头基体上脱落下来。

聚晶金刚石层脱落
聚晶金刚石层脱落即复合片过烧，这种磨损是复合片切削齿损坏 的主要方式，对回收的钻头分析统计约占 60%。 在分析这种磨损之前先来了解一下复合片的结构及物理性能特点： 复合片是由硬质合金衬底与聚晶金刚石层以某种方式结合在起，其中聚晶金刚石层是由金 刚石颗粒通过 CO 等中间相在高温高压下烧结而成， 而中间相 CO 在高温低压下与碳具有较强的亲和力，它空气中温度超过 700℃时，就促进金刚石转化为石墨，从而降低它的强度，再者，金刚石和钴的热膨胀系数不同，在高温下将导致应力增加，而在聚晶金刚石内部形成裂纹。因此 PDC 钻头在钻进过程中，遇到硬地层、井下落物或者操作时出现顿钻、溜钻等不正常操作时，有些复合片切削齿就会受到较大的冲击载荷，此时在较大摩擦力作用下，金刚石与地层或井下落物接触的表面温度较高，当温度超过 700℃时，金刚石就会出现碳化，并在聚晶金刚石内部出现微裂纹， 在冲击力作用下裂纹扩展导致金刚石层脱落； 同时在设计制造过程中，由于喷嘴安放的位置不合理，比水功率选择过少，复合片的清洗不利，这时就会加剧这种磨损；在复合片镶焊过程中，较高的焊接加热温度将会引起金刚石层损伤，对其组织产生不利影响，也加剧聚晶金刚石层的脱落。

齿柱冲蚀
在 PDC 钻头的设计制造过程中， 喷嘴的大小、 安放位置不合理时，喷射的流体就冲击井底后会反射直接冲蚀切削齿；同时在使用时比水功率选择过大，冲击压力梯度加大、漫流速度加快，这时切削齿的冲蚀加大。

联系电话： 赵经理 金刚石复合片

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