金刚石复合片钻头的优缺点
2017-04-14 09:56 来源:矿材网 编辑:矿材网

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 金刚石复合片(PDC-Polycrystalline Diamond Compact)是采用金刚石微粉与硬质合金衬底为原料,在超高压高温条件下烧结而成的复合超硬材料,它既具有金刚石的硬度与耐磨性,又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性,是一种卓越的切削工具与耐磨工具材料,现已广泛地应用于金属与非金属切削刀具、木材加工刀具、石油与天然气钻头等许多领域。

 在地质钻探、煤田钻探和油气钻井中,聚晶金刚石复合片(PDC)钻头因其出色的切削岩石速度和较长的使用寿命已经成为最常用的破岩工具之一。

 金刚石复合片(PDC)钻头的优点

 1、力平衡设计使钻头具有良好的导向性,适应配合井下马达应用于定向钻井,具有较小的径向震动;

 2、不同结构的专利PDC复合片在钻头不同位置的合理布置使钻头具有较强的攻击性和抗研磨性;

 3、强攻击性设计可使钻头获得较高的机械钻速;

 4、在岩层中的钻进能力是普通合金钻头的10-30倍,提高了作业效率;

 5、因为PDC钻头的材料主要为铸造碳化钨和金刚石复合片,所以它寿命长,价值高。

 金刚石复合片(PDC)钻头的缺点

 常规 PDC 钻头存在几点不足:

 ①由于聚晶金刚石与硬质合金的线膨胀系数相差较大(金刚石为0.634×10?6K?1,聚晶金刚石为0.90×10?6~1.18×10?6K?1,硬质合金为 4.1×10?6~6.0×10?6K?1),使得聚晶金刚石与硬质合金在二者交接面处热力学特性匹配不好,存在较大的残余热应力,极易导致金刚石与硬质合金分层;②PDC表面大多为平面,为减少切屑黏附现象和质量检查次数,一般采取抛光处理磨成镜面以提高表面光洁度,但成本高且防黏效果并不明显;③随着 PDC 钻头工作刃部的不断磨损,其表面形成平面或弧面,与岩石接触面积急增,对岩石产生的压强急降,破岩速度降低,磨损加快,尤其对于深井、超深井钻进,频繁更换钻头将增加钻井周期和钻井成本。

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