物探气动冲旋钻头牙齿纳米复合材料试验研究

针对目前物探气动冲击钻头在工作的过程中,遇到牙齿容易出现磨损和断裂失效的问题。应用纳米复合材料的相关理论和制备技术开展了Al₂O₃/WC-Co纳米/微米复合材料的系列试验研究,采用纳米改性技术,在硬质合金中掺杂纳米Al₂O₃制备出Al₂O₃/WC-Co纳米/微米复合材料,并测试其性能,进行组织结构分析和耐磨性、耐冲击性能等试验研究,结果表明：加入3%的纳米Al₂O₃并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al₂O₃/WC-Co纳米/微米复合材料的组织结构,晶粒明显得到细化;耐磨性和耐冲击性能得到很大提高,较硬质合金YG8提高了7~10倍;为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性,能较好地满足石油物探冲旋钻井的需要。     

物探气动冲击钻头热处理工艺试验研究

物探气动冲击钻头本体失效的主要形式有:冲击端面的疲劳破坏;花键的塑性变形、压溃剥落;钻头本体的磨损。钻头本体失效,一方面导致能量传递效率下降,另一方面导致钻头牙齿的脱落,危害很大。选择低碳超高强度钢22SMi nNi2CrMoA作为新型钻头本体材料,经试验研究,确定其最佳的热处理工艺为:锻造毛坯、均匀化处理及退火、890℃淬火、300℃回火。最佳淬硬层深度范围为: 1. 8 ~ 2. 0mm。经过热处理后,其强度、硬度和冲击韧性都接近或高于国外钻头,且明显高于国内钻头。