坚硬致密弱研磨性地层孕镶金刚石钻头性能优化

王佳亮¹，张绍和²

1. 湖南科技大学海洋矿产资源探采装备与技术湖南省工程实验室2. 中南大学地球科学与信息物理学院

摘 要：基于金刚石钻头在坚硬致密弱研磨性地层钻进时易出现进尺效率低的现象,将Si C磨粒作为胎体耐磨损性弱化颗粒添加至胎体中,采用室内钻进及正交试验设计法从金刚石粒度、金刚石浓度、胎体耐磨损性弱化颗粒浓度、胎体硬度4方面对钻头性能进行优化,并探讨了钻进工艺参数对钻进效率的影响。结果表明:将适当材质的胎体耐磨损性弱化颗粒添加至钻头胎体中,能够有效提高钻头的钻进效率,避免钻头打滑的现象;胎体硬度HRC 25,金刚石粒度40/50目、金刚石体积分数55%,胎体弱化颗粒体积分数30%是本次试验最优的设计方案;在相同主轴转速条件下,轴向压力不宜超过3.5 MPa,在相同轴向压力的条件下,其主轴转速以750~850 r/min为宜。

关键词：正交试验法;孕镶金刚石钻头;碎岩机理;胎体弱化颗粒;打滑地层;