Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОВЫХ ДОЛОТ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ И ТЕМПЕРАТУРАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ НОВЫХ АЛМАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-1-36-42

Полный текст:

Аннотация

Разработана оригинальная технология изготовления алмазных буровых долот диаметром до 212 мм при давлениях до 1,5 ГПа и температурах до 1250 °С, включающая спекание в теплэлектроизолирующей оболочке с электронагревателями в стальной камере высокого давления в течение 120 мин. При изготовлении долот методом спекания под высоким давлением в стальной камере высокого давления (КВД) установлено, что процесс спекания является производительным, оснастка для него может быть применена многократно. Разработана и изготовлена КВД типа цилиндр-поршень с рабочим диаметром до 280 мм. При изготовлении долот может быть использован как стальной корпус для напрессовки на него матричного материала с алмазами, так и целиком порошковый корпус с алмазами или отверстиями для последующего закрепления алмазов пайкой или механическим способом. Изготовлены долота с модельными режущими элементами из поликристаллических алмазов типа карбонадо, проверены их эксплуатационные свойства. При бурении блока мрамора при нагрузке до 50 кН и числе оборотов 355 об/мин была достигнута механическая скорость до 20 м/ч. Установлено, что разработанная технология позволяет сохранить режущие свойства алмазов типа карбонадо, по термостойкости являющихся аналогами алмазно-твердосплавных композитов PCD. Прочностные показатели долота обеспечивают возможность его эксплуатации при самых напряженных силовых режимах бурения, металлокерамическая матрица обеспечивает надежное закрепление режущих элементов алмазных композитов АСПК, является износостойкой и обладает высокой прочностью. Данная технология является энергосберегающей, экологически чистой и производительной. Она может быть применена для изготовления металлокерамического износостойкого, коррозионностойкого корпуса долота с последующим закреплением в нем режущих алмазных элементов методом пайки или механическим закреплением с использованием алмазных композиционных материалов типа PCD с различной термостойкостью.

Об авторах

В. И. Бугаков
Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН
Россия

д.т.н., зам. директора,

142190, Москва, Троицк, Калужское шоссе, 14 



А. И. Лаптев
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

д.т.н., ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории сверхтвердых материалов (НИЛ СТМ),

119049, Москва, Ленинский пр., 4



Список литературы

1. Бессон А., Берр Б., Диллард С. и др. Новый взгляд на режущие элементы буровых долот // Нефтегазовое обозрение. 2002. Т. 7. № 1. С. 4 – 31.

2. Hungerford F., Ren T. Poly-crystalline diamond drill bit development. In 14th Coal Operators’ Conference, University of Wollongong, The Australasian Institute of Mining and Metallurgy & Mine Managers Association of Australia. 2014. P. 293 – 300.

3. Scott D., Stockeydr D., Digiovanni A. Engineered geometries for PDC cutters extends the life and performance of PDC drill bits // Finer Points Superabrasive Industry Review. 2015. Summer. P. 19 – 20.

4. Шарипов А.Н., Мингазов Р.Р. Долота для бурения по твердым породам // Бурение и нефть. 2012. № 12. C. 46 – 48.

5. Трушкин О.Б., Попов А.Н. Выбор долот PDC в соответствии с твердостью и абразивностью горных пород // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2015. № 6. С. 34 – 38.

6. García-Marro F., Mestra A., Kanyanta V. etc. Contact damage and residual strength in polycrystalline diamond (PCD) // Diamond & Related Materials. 2016. Vol. 65. Р. 131 – 136.

7. Bellin F., Dourfaye A., King W., Thigpen M. The current state of PDC bit technology // World Oil. 2010. September Issue. P. 41 – 46.

8. Scott D. The history and impact of synthetic diamond cutters and diamond enhanced inserts on the oil and gas industry // Industrial Diamond Review. 2006. No. 1. P. 48 – 55.

9. Сергейчев К.Ф. Алмазные CVD-покрытия режущих инструментов (обзор) // Успехи прикладной физики. 2015. Т. 3. № 4. C. 342 – 376.

10. Sexton T.N., Cooley C.H. Polycrystalline diamond thrust bearings for down-hole oil and gas drilling tools // Wear. 2009. Vol. 267. P. 1041 – 1045.

11. Pat. 20140352228 US. Method of processing polycrystalline diamond material / Humphrey Samkelo Lungisani Sithebe, Andrew Ndlovu. 2014.

12. Pat. 20120152064 US. Protective system and chemical agents for leaching polycrystalline diamond elements / Ram L. Ladi, Carl Edward Wells, Bhupinder Kumar Kataria, Stephen W. Almond. 2012.

13. Pat. 7757791 US. Cutting elements formed from ultra hard materials having an enhanced construction / John Daniel Belnap, Stewart N. Middlemiss. 2010.

14. Yahiaoui M., Gerbaud L., Paris J.-Y. etc. A study on PDC drill bits quality // Wear. 2013. Vol. 298–299. P. 32 – 41.

15. Елютин А.В., Лаптев А.И., Манухин А.В. и др. Синтез поликристаллических алмазов «карбонадо» из пирографита // Доклады РАН. 2001. Т. 378. № 6. С. 1 – 6.

16. Лаптев А.И. Классификация синтетических поликристаллических алмазов «Баллас» и «карбонадо» // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 1. С. 51 – 55.

17. Бугаков В.И., Коняев Ю.С. Высокоэффективный алмазный инструмент, изготовленный по оригинальной технологии с применением высоких давлений и температур, новых связок и алмазных материалов // Сверхтвердые материалы. 2001. № 6. С. 54 – 63.

18. Довбня А.В., Бугаков В.И., Коняев Ю.С. Высокоэффективное бурение горных пород высокой твердости коронками на основе АСПК // Алмазы и сверхтвердые материалы. 1982. № 3. С. 7 – 8.

19. Бугаков В.И., Елютин А.В., Караваев К.М. и др. Новый тип связок на основе никеля, легированного дибаридами титана и хрома, для алмазного камнеразрушающего инструмента // Изв. вуз. Цветная металлургия. 1998. № 5. C. 61 – 68.

20. Зайцев А.А., Вершинников В.И., Панов В.С. и др. Влияние технологических параметров спекания на структуру и свойства твердого сплава ВК5 из СВС- порошка карбида вольфрама // Изв. вуз. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2013. № 3. С. 21 – 27.

21. Zaytsev A.A., Borovinskaya I.P., Vershinnikov V.I. etc. Near-nano and coarse-grain WC powders obtained by the self-propagating high-temperature synthesis and cemented carbides on their basis. Part I. Structure, composition and properties of WC powders // Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2015. Vol. 50. P. 146 – 151.


Для цитирования:


Бугаков В.И., Лаптев А.И. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОВЫХ ДОЛОТ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ И ТЕМПЕРАТУРАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ НОВЫХ АЛМАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(1):36-42. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-1-36-42

For citation:


Bugakov V.I., Laptev A.I. MANUFACTURING TECHNOLOGY OF DRILL BITS UNDER HIGH PRESSURE AND TEMPERATURE WITH THE APPLICATION OF NEW DIAMOND MATERIALS. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(1):36-42. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-1-36-42

Просмотров: 327


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)