强化热压烧结孕镶金刚石钻头试验研究

叶宏煜，谭松成，杨 展，谢 涛，杨凯华，

(1.武汉万邦激光金刚石工具有限公司，武汉 430056；2.中国地质大学(武汉)，武汉 430074)

我国的地质勘探、页岩气新能源勘探和地热勘探工作迅速发展，钻孔深度大，钻遇的岩石可钻性差别大，岩性复杂，需要高性能的金刚石钻头来适应这种变化；特别是深部岩层的硬度高，研磨性强，钻头磨耗快，换钻头的频率较高，提下钻次数亦明显增加，造成钻探施工成本高；同时，钻头的使用寿命和钻进时效很难同时兼顾。前期的研究与实践表明，金刚石钻头的性能及质量与制造钻头的工艺方法密切相关，并与钻头的胎体材料体系和制造工艺参数的优化配合密切相关。因此，从钻头的制造方法及其工艺参数以及密切配合胎体材料体系方面来进行研究试验，是一条提高孕镶金刚石钻头质量和提升钻头对岩层适应性的切实可行的途径[1-3]。

1 研究思路

1.1 常规方法的不足

热压方法是我国制造孕镶金刚石钻头的主要方法，钻头胎体材料多采用铁、镍、锰、钴等单质金属粉以及骨架材料WC与YG8材料，必须配合较高含量的粘结金属铜合金粉材料。该类型胎体材料中的物理力学性能相差很大，在传统观念和设计思路的影响、束缚下，所设计的与之相配合的热压温度与压力参数偏低，温度在940℃～980℃，压力在14～18MPa之间，期望达到的胎体力学性能必然有限，对于硬至坚硬岩层和硬、脆、碎岩层，钻头的钻进时效不高，钻头的使用寿命较短；金刚石钻头的质量和普适性能一直停留在不理想的水平上。……