添加纳米Co的新型PDC复合片材料试验研究

发布时间：2017-12-14 18:21

  本文关键词：添加纳米Co的新型PDC复合片材料试验研究

  更多相关文章： 纳米Co 新型PDC复合片 制备工艺 性能测试 最佳Co含量范围

【摘要】：钻头技术直接影响着油气勘探的开发效益。据统计,PDC钻头所承担的钻井进尺占全部钻井进尺的80%以上,而聚晶金刚石复合片作为PDC钻头最主要的切削单元,其性能的优劣直接影响整个钻头的破岩效率和使用寿命。在PDC复合片烧结的过程中,Co粉作为粘结剂和催化剂起着金刚石颗粒间的缝隙填充和催化金刚石颗粒间直接成键的作用。Co对PDC复合片的性能影响较大,复合片失效与粘结剂Co的物理性能及Co在金刚石颗粒间的分布和作用方式有直接关系,同时,由于Co与金刚石之间的热膨胀系数差太大,导致复合片热稳定性较差。目前,国内外主要采用寻找聚晶金刚石层中粘结剂Co的替代品、研究新工艺进行脱Co以及改进制造工艺的方法以减少Co对复合片性能的不良影响,而有关将纳米Co引入PDC复合片的研究却鲜有报道。本文开展了添加纳米Co对PDC复合片性能影响机制的试验研究,通过理论分析、配方研究、性能测试和微观组织结构与复合片性能之间的关系研究的方式,找到添加纳米Co对PDC复合片性能的影响机制,同时掌握不同纳米Co含量对PDC复合片性能影响的关系,优化复合片综合性能,最终得到性能优异的PDC复合片,以提高钻井效率和钻头使用寿命。本论文开展的主要研究内容和取得的成果如下：(1)调研了国内外关于PDC复合片的材料配方技术研究现状。搜集了国内外PDC复合片研制及发展的资料,了解了PDC复合片材料技术的发展状况及研究水平。为提出在PDC复合片聚晶金刚石层中采用纳米Co为粘结剂提供了理论基础。(2)确定了关于PDC复合片的制造加工技术流程、性能测试方法及检测标准。本论文使用国产人造金刚石六面顶液压机,采用直接合成法,进行了Φ16×13 mm PDC复合片的烧结。同时,根据对国内外关于PDC复合片性能测试方法的比较分析,确定了PDC复合片的抗冲击性、耐磨性、热稳定性和SEM电镜的检测仪器、方法及标准。(3)研究了添加纳米Co对PDC复合片性能的影响和纳米Co对PDC复合片的强化机制。分别对纳米Co含量为3 vo1%和微米Co含量为3 vo1%的PDC复合片开展了抗冲击性、耐磨性和热稳定性的对比试验分析,性能测试结果表明,添加纳米Co的新型PDC复合片抗冲击性、耐磨性和热稳定性都大大提高,并且性能较添加微米Co的复合片更稳定。(4)对纳米Co含量为1 vol%、3 vol%、5 vol%和7 vo1%的PDC复合片开展了抗冲击性、耐磨性和热稳定性的对比试验分析,性能测试结果表明：纳米Co含量在3-5vo1%范围内时新型复合片的综合性能最好。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE921.1

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黎明发;张力;吴永桥;孙振亚;范端;田旭;叶先贤;;金刚石复合片的性能检测及发展趋势[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2007年06期

2 齐艳华;;一种适用于煤田地层钻探的超硬复合片的研制[J];西部探矿工程;2008年07期

3 王德新;卢炳秀;;对复合片生长型结构的理解与认识[J];超硬材料工程;2009年01期

4 李田军;鄢泰宁;勃其斯基А.М.;;复合片破碎岩石载荷分析及其试验[J];煤田地质与勘探;2012年04期

5 缪青维;钻井条件下复合片的自锐问题[J];磨料磨具与磨削;1992年01期

6 叶玉屏,周连科,蔡家品;带保护层新型金刚石复合片的研究[J];探矿工程;1992年03期

7 陈昌富;钻探用复合片抗动载性能的测试方法[J];探矿工程;1992年06期

8 李颖,郝兆印;复合片耐磨性能检测方法的研究[J];金刚石与磨料磨具工程;1997年03期

9 刘书锋;爪型聚晶金刚石复合片的研制[J];探矿工程(岩土钻掘工程);1997年06期

10 赵尔信,贾美玲,蔡家品;国内外钻探用金刚石复合片性能的研究[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2003年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 赵尔信;贾美玲;蔡家品;;国内外钻探用金刚石复合片性能的研究[A];探矿工程（岩土钻掘工程）技术与可持续发展研讨会论文集[C];2003年

2 赵永明;;复合片破碎不同岩石的分析[A];第四届全国岩石破碎学术讨论会论文集[C];1989年

3 张勤俭;曹凤国;翟力军;王先逵;;大面积聚晶金刚石复合片特种加工过程变形分析[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年

4 李端心;黎明发;张力;;聚晶金刚石复合片显微结构的SEM研究[A];全国首届青年复合材料学术交流会论文集[C];2007年

5 刘媛;张勤俭;叶书强;曹凤国;;聚晶金刚石复合片硬质合金层磨削过程数值模拟[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年

6 朱明宝;郑伟;;金刚石复合片无芯钻头在苗家坝水电站趾板灌浆钻孔中的应用[A];2013水利水电地基与基础工程技术——中国水利学会地基与基础工程专业委员会第12次全国学术会议论文集[C];2013年

7 贺端威;;金刚石聚晶、复合片在地质石油勘探中的应用综述[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 懿卿;2011年广西有色多个项目“结硕果”[N];中国冶金报;2012年

2 懿卿;广西有色金属研发中心取得显著成果[N];中国有色金属报;2012年

3 张文涛 段启国;呕心沥血为专利[N];中国矿业报;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 焦金旭;基于声学原理PDC复合片硬度表征方法的研究[D];中原工学院;2015年

2 金灿强;钻探用金刚石复合片抗冲击性能测试装置研究[D];吉林大学;2016年

3 袁媛;添加纳米Co的新型PDC复合片材料试验研究[D];西南石油大学;2016年

4 郑安;国内外复合片成分组织差异分析及机理研究[D];武汉理工大学;2004年

5 倪函;气流膨化马铃薯复合片的工艺研究[D];陕西师范大学;2010年

6 赵京;金刚石复合片温度场可视化测量研究[D];武汉理工大学;2007年

7 胡晓军;交流阻抗谱检测金刚石复合片性能的研究[D];武汉理工大学;2009年

8 贾洪声;熔渗法制备生长型金刚石复合片的研究[D];吉林大学;2008年

9 李丹;不同粘结剂PcBN复合片的研究[D];四川大学;2007年

10 韩磊;高热稳定性金刚石复合片的制备与性能研究[D];吉林大学;2015年

，

本文编号：1288902