仿生金刚石钻头工业化关键工艺研究

发布时间：2020-11-13 03:21

　　 钻头是钻探(钻井)工程的“先锋队”,所有的钻探装备、工具和工艺都围绕为钻头服务而展开。同时,钻头的质量影响着整个钻探进程和成本。对钻头质量的考核,使用方关注的重点是钻头的机械钻速和工作寿命,提供方则除了考虑钻头的质量外,还要考虑批量化生产效率、成品率和钻头生产成本等。钻头的生产质量决定着市场占有份额,生产规模决定着单件钻头产品的生产成本、销售价格、供销量和市场定位。为此,钻头的批量化生产须有对应的制造工艺、流程、质量检测和管理等配套,才能使钻头产品由“研发平台”走向“制造平台”,实现规模效益。本文主要针对仿生钻头要走向工业化生产,需要重点把握的关键技术和工艺。系统地论述了仿生钻头关键加工工艺技术和设备,仿生钻头工业化生产期间的质量控制和经济效益等。通过论文的研究,取得了如下研究成果:1.研究出一套详细、全面的仿生钻头工业化生产关键工艺技术方案。从仿生钻头的生物原形优选、理论计算、结构设计、模具制备与加工和烧结工艺的实践出发,使仿生钻头从研发阶段迈入生产阶段。2.提出了工艺、设备和自动化生产流程等能够稳定仿生钻头质量、提高仿生钻头生产效率的质量控制方案。从仿生钻头的工业化生产出发,开展仿生钻头模具精度控制、装料工艺质量控制、烧结工艺质量控制等,为仿生钻头的工业化生产把好质量关、降低次品率,使仿生钻头由小批量加工步入了规模化生产的转变。3.给出了仿生钻头与同类钻头的综合经济效益对比数据。从仿生钻头的原材料和加工生产成本、现场应用效果、钻探成本和钻探综合效益分析入手,用数字说话,突显出仿生钻头的质量优势和使用效果优势,使仿生钻头由理论成果向品牌产品过度。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG713.1
【部分图文】：

QuantecPDC钻头

6403APDC钻头

3图 1.3 Navigator 系列的 PDC 钻头图 1.3 为 Navigator 系列钻头[5]，由 Varel 国际公司设计。该钻头针对不同的钻进需求来设计合适的钻头结构，利用流体分析对水流通道进行优化设计，改善井底冲洗液流场分布。针对砾岩层用 PDC 钻头设计了分层冠部形状，减缓了岩石对 PDC 钻头的冲击载荷，钻头的钻速与寿命都有着显著提高。图 1.4 为 Ulterra 钻探技术公司研制一种钻头[6]，该钻头能够有效的抑制钻井液对钻头刀翼的侵蚀作用，在坚硬打滑地层有明显的效果。图 1.4 PDC 齿完全覆盖刀翼的 PDC 钻头美国 Novatek 国际公司研制一种锥形 PDC 齿[7]，并将其运用到 PDC 钻头上（图 1.5）
【参考文献】

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本文编号：2881648