国外钻头新技术跟踪报告.doc

PAGE PAGE 9 国外钻头新技术跟踪报告 （2004年6月～2005年6月） 编 写：破岩技术研究中心 编写日期：2005、7、14 国外钻头新技术跟踪报告 （2004年6月～2005年6月） 破岩技术研究中心 国外钻头新技术发展概况 1、牙轮钻头发展概况 国外石油钻头新技术发展非常快，总体上来看，休斯公司仍然处于领先地位，2003年以前休斯有八大系列新产品，2004年又成功推出了一个新系列Mini-MX系列，使休斯公司的新产品系列达到9个。Mini-MX新系列是UltraMax系列与STAR/STX系列的完美结合，这个系列的诞生标志着休斯在单金属密封技术上又有了新突破，成功地将单金属密封技术应用到小尺寸钻头上。2005年6月接着又推出了三个新系列：GX、GX Hardrok和MXL系列，新产品系列达到12个。这三个新系列使用20多项新技术，其中必威体育精装版的单项新技术突破有： 合金齿材料的突破。改进碳化钨等级使合金齿在强度（韧性）基本保持不变的同时，耐磨性提高了50%多，提高了抵抗裂纹扩张的能力，降低了合金齿的破碎的可能性，延长了合金齿的使用寿命，也能使合金齿设计更具进攻性； 由于齿材的突破，使合金齿结构设计突破了传统的设计理念，合金齿露齿高度有了很大提高，齿形设计更为优化，高应力区有了很大改善； 单金属密封技术有了进一步发展，密封面的耐磨性有了提高，密封面也变宽了，增能圈的设计发生了变化，提供了更大的密封力，使单金属密封的可靠性有了进一步提高； 水力结构上的突破，由原来的后喷式改为前喷式，这一结构的设计的改变吸取了REED公司先进水力结构的优点，使钻头具有更好的清洗效果； 牙轮壳体保护技术的突破，牙轮壳体上镶有许多小的球头齿，这些齿露高很小，与我们公司的副齿技术有所区别，其主要作用是保护牙轮壳体； 掌背保护进一步加强，掌背敷焊面积加大。 从网站信息来看，史密斯公司到目前为止还没有推出新的产品系列，但不可小看该公司的技术进步，SMITH公司95年从西南院花费近五万美圆购置仿真软件和牙轮钻头复合破岩实验机设计，由黄书建和项英等人消化吸收转让成果，聘用印度软件博士组成后期开发小组，研制出了便携式岩屑测试仪，从岩石性质研究入手，建立了岩石性质与切削结构仿真、岩石性质与切削结构有限元分析、岩石性质与切削结构复合破岩实验验证和仿真软件再修正，以及钻头切削结构载荷分布和切削结构破碎功优化的完整的钻头运动学分析系统（IDEAS）和钻头用户服务的DBOS系统。IDEAS系统的建立，缩短了钻头个性设计周期，打破了传统的设计、试制、现场实验、再修改的设计路线，通过该系统能够预测钻头的使用，不断优化直到钻头最佳性能。另外，钻头用户服务系统DBOS，又可以不断补充IDEAS系统数据资源，两大系统相互补充，相互提升。 自2002年起，SMITH公司从专利数量来看，超出HUGHES，切削与保径结构专利层出不穷，在产品上成功推出了两种新的齿型，Magnum和Dogbone齿形，这两种齿形明显表现出良好的进攻性和抗折断性，使钻头机械钻速有了大幅度提高，由于齿型的优化设计和齿材的突破带来了SMITH公司钻头设计理念的变化，钻头偏移值的设计打破了传统设计思想，设计值进一步加大。 2005年史密斯公司申请了8项牙轮钻头方面的专利，其中切削齿结构方面的专利有2项，轴承密封方面的专利有6项，从这个数字可以看出史密斯公司在牙轮钻头密封技术方面在非常努力地追赶休斯，而在切削结构方面仍然具有领先休斯的水平。从这两项切削结构专利看，SMITH公司在切削结构方面正朝着精细化方向在发展，已经在针对不同齿排切削特征设计相应特征结构的齿形，而且反映其对外排齿及背锥齿的布置方式进行了深入研究，这些都说明SMITH公司在切削结构方面的领先优势。从休斯公司最近推出的三个新系列的核心新技术来看，也不难发现，休斯公司在切削结构方面，包括切削齿材料也在追赶史密斯，有趋同性。 此外，在钢齿敷焊技术上，SMITH公司推出了两项新的专利，其中一个专利是用一种带有保护层的硬质颗粒改善表面强化材料；另一个专利是将敷焊材料制成浆体采用涂敷的方式或预先成型的方式，将材料与牙轮钢齿基体粘结在一起，再通过一定的高温和压力使耐磨材料与钢齿基体形成冶金结合，也可以成形后烧结再钎焊到牙轮钢齿基体上。这种钢齿强化技术非常新颖，估计很快会得到推广应用。 从单项技术来看，牙轮钻头的技术格局仍然是：密封，以HUGHES的第三代金属密封—--必威体育精装版改进的单金属密封为领先；轴承，以SMITH公司的浮动轴承为领先；切削结构，以SMITH公司的复合齿、Magnum齿形和Dogbone齿形为领先；水力结构，以REED公司的斜向前喷射为领先。但值得一提的是HUGHES公司在水力结构和切削结构上已经