[其他]堅(jiān)硬致密“打滑”地層低溫電鍍金剛石異形鉆頭以及低溫電鍍復(fù)合片石油鉆頭

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85108125
• 申請(qǐng)日: 1985-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN85108125A
• 公開（公告）日: 1987-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李大偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢地質(zhì)學(xué)院
• 主分類號(hào): E21B10/46
• 分類號(hào): E21B10/46;C25D15/00;C25D3/56;B23K5/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 陳申賢

本發(fā)明與地質(zhì)勘探領(lǐng)域內(nèi)壽命長(zhǎng)、時(shí)效高的人造金鋼石鉆頭有關(guān)，尤其適用于典型的堅(jiān)硬致密“打滑”地層。

常規(guī)鉆頭在“打滑地層”使用，很難鉆進(jìn)，時(shí)效極低而且壽命短。不同性能的鉆頭在同樣地層鉆進(jìn)其打滑程度並不一樣，說明打滑與鉆頭性能有關(guān)，常規(guī)鉆頭在堅(jiān)硬、致密、研磨性弱的地層鉆進(jìn)之所以打滑，主要原因是金鋼石與胎體消耗不匹配。突出表現(xiàn)是鉆頭底唇金鋼石不能自動(dòng)出刃或出刃高度不夠。因此，要克服鉆頭打滑。一方面必須改變鉆頭性能，使胎體易于消耗而促使金鋼石出刃;既降低鉆頭胎體耐磨性同時(shí)，環(huán)狀孔底的巖石性能也是可以改變的。因?yàn)閹r石的基本性質(zhì)是單向應(yīng)力最小，二向應(yīng)力次之，三向應(yīng)力最大。而且?guī)r石的抗拉強(qiáng)度大大地小于巖石的抗壓強(qiáng)度。利用這些性質(zhì)改變鉆頭結(jié)構(gòu)。能夠達(dá)到改變破碎巖石的性質(zhì)，即部分轉(zhuǎn)化或降低巖石的力學(xué)性能。使之易于破碎巖石。改進(jìn)就從這二方面著手。在“打滑”地層鉆進(jìn)，主要矛盾首先是時(shí)效，因此新型、改進(jìn)的鉆頭要具有較高的時(shí)效，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)指出在這種“打滑”地層中不可望有較高的機(jī)械鉆速，而且時(shí)效與壽命或其乘積在一定條件下是一個(gè)常數(shù)。這就決定了鉆頭性能的各參數(shù)間須有一個(gè)合理的搭配。達(dá)到即能有效地克服鉆頭打滑又能使鉆頭具有一定的壽命，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，首先是降低鉆頭胎體耐磨性，亦即提高其磨損率或磨料的磨損率。因此在相同條件下要促使鉆頭底唇金鋼石出露。就得沒法降低包鑲金鋼石的胎體硬度，也就是提高其磨損速率。

在鎳鈷溶液配方中，通過控制鈷離子和鎳離子的濃度比值，可以控制電鍍層或胎體合金的成分比值。試驗(yàn)表明合金成分比值改變，其胎體硬度性能也相應(yīng)改變。這樣，根據(jù)電鍍工藝的不同，便可獲得堅(jiān)硬致密“打滑”地層中所需的鉆頭胎體性能。

電鍍過程中，若不隨時(shí)添加鈷鹽，補(bǔ)充鈷離子，硫酸鈷將隨電鍍時(shí)間的增長(zhǎng)而降低其濃度，因?yàn)殁掚x子在陰極還原沉積后，得不到補(bǔ)充。而硫酸鎳的含量基本上不受電鍍時(shí)間的影響。

根據(jù)上述的規(guī)律所研制的鉆頭胎體通過化學(xué)分析得出下圖的規(guī)律。

Ⅰ為硫酸鎳濃度變化曲線

Ⅱ?yàn)榱蛩徕挐舛茸兓€

從上圖測(cè)知硫酸鈷的含量基本上勻速遞減，遞減速率均為1.5克/72小時(shí)，硫酸鎳的含量基本不變。

若改變?nèi)芤撼煞直?，如降低硫酸鈷濃度，所測(cè)定的硫酸鎳或硫酸鈷的變化曲線。其變化趨勢(shì)與上圖相仿所不同的只是硫酸鈷的遞減速率降低約0.4克/72小時(shí)下圖為硫酸鈷、硫酸鎳溶液所沉積胎體金屬成分連續(xù)變化時(shí)的硬度變化曲線。

Ⅰ為鈷含量較高時(shí)的硬度變化曲線

Ⅱ?yàn)殁捄枯^低時(shí)的硬度變化曲線

從上述圖表說明改變?nèi)芤撼煞挚梢垣@得性能不同的胎體金屬，胎體硬度H_RC45和H_RC35兩種電鍍鉆頭分別適用于堅(jiān)硬、研磨性強(qiáng)和研磨性中等的巖石而H_RC25的電鍍?nèi)嗽旖痄撌需傘@頭適用于堅(jiān)硬、致密、研磨性弱的“打滑”地層。

根據(jù)所需的胎體性能要求及上述試驗(yàn)測(cè)定的變化規(guī)律便可確定溶液配方、電鍍規(guī)范及工藝規(guī)程如下：

對(duì)用于研磨性弱的巖石胎體的電鍍?nèi)芤撼煞旨芭浔龋?/p>

硫酸鎳（NiSO₄·7H₂O） 100～200克/升

硫酸鈷（CoSO₄·7H₂O） 10～20克/升

硼酸（H₃BO₃） 10～30克/升

氯化鈉（NaCl）????15～25克/升

其余為水

對(duì)用于研磨中等的巖石，胎體的電鍍?nèi)芤撼煞旨芭浔?/p>

硫酸鎳（NiSO₄·7H₂O） 150～300克/升

硫酸鈷（CoSO₄·H₂O） 20～40克/升

硼酸（H₃BO₃） 10～30克/升

氯化鈉（NaCl）????15～25克/升

其余為水

對(duì)用于研磨性強(qiáng)的巖石胎體的電鍍?nèi)芤撼煞旨芭浔?/p>

硫酸鎳（NiSO₄·7H₂O） 150～300克/升

酸硫錳（MnSO₄·7H₂O） 10～20克/升

硼酸（H₃BO₃） 10～30克/升