石油钻头技术现状及发展方向.pptVIP

二次烧结硬质合金材料（Double Cemented Tungsten Carbide）由具有较高硬度和研磨性的微粒和具有较高韧性的基体材料共同组成。微粒是由更小的硬质合金粉末和粘接剂烧结而成；基体材料一般是钴合金粘接剂，其中加入了碳化物、氮化物、硼化物等以提高基体材料的耐磨性。硬质微粒和基体材料在一定的压力和温度下烧结后所形成的新材料在保持（或更好）原有耐磨性的基础上，韧性大大提高。因此，二次烧结硬质合金牙齿可用于高研磨性、高硬度地层的钻头。 近年来，用于牙轮钻头的金刚石加强牙齿技术在国内外钻头产品中应用越来越广。所谓“金刚石加强牙齿”（Diamond Enhanced Insert）实际上就是与PDC钻头复合片类似的聚晶金刚石复合牙齿。这种牙齿耐磨性非常好，但成本也高，所以一般多用于保径结构。但也开始出现全部使用金刚石加强牙齿的钻头产品，用于钻进研磨性极强的地层。 滚滑轴承技术是江汉石油钻头股份有限公司的专利技术，是目前世界上最有特色的钻头轴承技术之一。江钻股份的SMD系列钻头就采用了这种新轴承技术，该系列钻头能适应高达400rpm的高转速。就高转速适应能力而言，这是世界上最出色的钻头轴承技术。该系列钻头在俄罗斯等海外油田配合涡轮钻具钻进，取得了令人瞩目的成绩。 Hughes公司于1988年取得牙轮钻头金属密封专利，并经不断改进。近年，在SEM单金属密封的基础上，开发出新一代单金属密封（SEM II?）。SEM II?进行了金属表面特殊强化处理，改进了密封系统的结构，明显挺高了密封效率，延长钻头使用寿命，并能提高整个轴承系统的可靠性。 HAR橡胶密封是Hughes公司近年来在橡胶密封基础上不断改进推出的新型橡胶密封结构。这种密封技术的优点在于其形状特殊的密封圈能实现较高的压缩比，因而能更有效地补偿密封面的磨损，为轴承提供更稳定的密封性能。 Gemini?双密封技术（Gemini Dynamic Twin Seal System）是Smith公司的一项特色技术。密封系统包括两道密封圈——主密封和保护主密封的次密封，如图6所示。该密封系统在高压、高温、腐蚀性井底环境中能保持良好的持久性和可靠性。自推出至今，密封系统的材料和结构两方面均在不断改进。 总体而言，新一代复合片的共同特点主要表现在热稳定性、抗研磨性和抗冲击性明显增强。特别是热稳定性的改进，已经成为尖端复合片技术的重点攻关目标。这对提高PDC齿在难钻地层的工作寿命十分重要。此外，复合片的自锐性能也有了阶跃式的进步，金刚石层表层的磨损速度明显低于深层，因而能够使复合片的切削刃更加锐利。这对提高PDC齿在高强度地层钻进时的损态吃入能力是十分有益的。 西南石油大学岩石破碎学与钻头研究实验室自2004年开始进行模拟实钻条件下的PDC钻头破岩仿真分析技术研究，迄今为止已经开发成功《PDC钻头数字化钻进仿真分析系统》，并在国内钻头企业中的应用中初见成效。该系统的主要特点是能够针对包括导向钻进在内的各种复杂钻头运动条件、复杂钻头切削结构以及变化的地层条件开展模拟钻进分析，评价钻头工作性能。 除了PDC复合片材质的改进以外，切削结构的创新也是提高PDC钻头综合性能（特别是在难钻地层中的性能）的有效手段。 2005年，西南石油大学研究开发了一项对提高复杂难钻地层PDC钻头性能的新技术——内镶后备齿（亦称内镶二级齿）技术。 加长异形PDC齿具有可磨损长度大、吃入地层性能好、占据布齿空间小的优势，因此是一项提高深部地层钻井速度的很有潜力的新技术。 高耐磨、高韧性的牙齿和长寿命钻头轴承是牙轮钻头永恒的追求目标。牙齿技术的关键在于材料，轴承技术的关键在于密封。所以，牙齿材料技术和轴承密封技术仍旧是未来牙轮钻头技术发展的主旋律。随着技术的完善和制造成本的降低，金刚石复合牙齿在牙轮钻头产品中的应用将更加普遍。 金刚石钻头特别是PDC钻头的强劲发展势头仍将持续进行。随着PDC钻头对高强度、高研磨性、高非均质性等难钻地层的适应能力逐步增强，PDC钻头在油气钻井破岩工具市场的主导地位将继续加强。 谢谢！ 石油钻头技术现状及发展方向 杨迎新 况雨春 陈炼 ( 西南石油大学，成都，610500 ) Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation onl