坚硬地层用低温电铸孕镶脉冲石油钻头的研制及其水力性能数值模拟

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油钻头 ， 并对 钻头 的流场进行 了数值模拟 。现场应用表明 ， 该钻头具有寿命 长 、 机械钻速高的特 点。 关键词 ： 孕镶钻头 ； 射流 ； 冲； 脉 数值模拟
中 图分 类 号 ：６ ４４ Ｐ ３ ． １ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２— ４ ８ ２ １ ）４—０６ ０ １７ ７ ２ （ ０２ ０ ０ ４— ５
始 终是新 的金刚石 ， 在地 层 和 钻进 参 数 不 变 的条 件
℃ 以上 高温 ， 而低 温 电铸 孕镶 脉 冲石 油钻 头 的全过 程是在 室温环 境 中进行 的 ， 只需 ２ ３ （的常温 ， Ｏ～ ０。 二 因而极 大地保 护 了金 刚 石 的原 有 强 度 ， 全避 免 了 完 金刚石 的高 温损伤 。
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途径 ， 研制了低温 电铸孕镶脉 冲石 油钻 头 （ １ 。 图 ） 该钻头完全有别于牙轮钻头和无压浸渍 Ｐ Ｃ钻头 ， Ｄ 不 仅外形 完 全不 同 ， 外表 连金 刚石也 看不 到 ， 产工 生
艺 也完全 不 同 。Ｐ Ｃ钻 头 是在 火 里 烧 出来 的 ， Ｄ 而低
温 电铸孕 镶 脉冲石 油 钻 头 是在 室 温 水 里长 出来 的。 钻 头上 的金 刚 石 在 工作 时是 一 层 一 层 地 出露 或 更
且含 有 石 英 和 砾 石 夹 层 的地 层 ， Ｄ Ｐ Ｃ钻 头 很 难 钻
进， 机械钻速较低 ， 其破坏形式磨损快， 且复合片容
易破 裂 ， 因此 寿命 很低 。而 牙轮 钻 头 钻进 也 因为 该 类地 层坚 硬等缘 故 ， 钻进效 率很 低 ， 容易造 成孔 内 且 掉 牙轮等 事故 出现 ， 是 目前 国 内外 石 油钻 探 中遇 这 到 的技术 难题 。针 对 上 述难 题 ， 们 探 索采 用 新 的 我
探矿工 程 （ 岩土钻 掘工程 ）
２１ ０２年第 ３ ９卷第 ４期
坚 硬地 层 用 低温 电铸 孕 镶脉 冲石 油钻 头 的研制
及其 水 力性 能 数值 模 拟
李 大佛 龙新平 李天明 ， ， ， 陈洪俊 艳 刘红旗 许 少宁 ， 雪龙 ，雷 ， ， 杨
（． １ 武汉地大长江钻头有限公 司， 湖北 武汉 ４０ ７ ； ． ３０ ４ ２ 武汉大学动力与机械 学院， 湖北 武汉 ４ ０７ ） ３０ ２ 摘 要： 针对 Ｐ Ｃ钻头和牙轮钻头在坚硬 、 Ｄ 研磨地层 中钻速较低 、 寿命 短 的问题 ， 研制 了一种低温 电铸孕镶脉 冲石
ＬＵＨ ｎ —ｉ， ＵＳ ａ —ｉ Ａ ＧＸ ｅｌｎ２ １Ｗｕ ａ ｉ ｈｎｊ ｎ ｉＣ ． ｔ． Ｗｕａ ｕ ｅ４ ０ ７ ，Ｃ ｉ Ｉ ｏｇｑ Ｘ ｈｏｎ ｇ ，Ｙ Ｎ ｕ— ｇ （ ． ｈｎＤｄ Ｃ ａｇｉ ｇＢｔ ｏ ，Ｌｄ ， ｈｎＨ ｂｉ ３０ ４ ｈ— ｎ ｏ ａ ａ
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１ 低 温 电铸 孕镶 脉 冲石油钻 头设 计特点
图 １ 低 温 电 铸 孕镶 脉 冲 石 油 钻 头 三 维 图
１ １ 低 温 ． 制造 无 压 浸 渍 Ｐ Ｃ钻 头 ， 产 过程 中需 １０ Ｄ 生 ００
新， 或者 说也 是一层 一层 地淘 汰或脱 落 ， 参与工 作 的
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０ 引 言
水道 的流场 分布对 钻头 的寿命 有很 大的影 响 。
众所周 知 ， 于 特别坚 硬 、 磨性 强 、 对 研 互层 频繁 、