钻进打滑地层时造孔剂对镶金刚石钻头性能的影响

庞丰^1,2，段隆臣^1,2，童牧³，梅冬^1,2，刘强^1,2

1. 岩土钻掘与防护教育部工程研究中心2. 中国地质大学工程学院3. 铁道第三勘察设计院集团有限公司

摘 要：基于孕镶金刚石钻头在低钻压下或钻进弱研磨性地层时,出现钻进"打滑"的现象,提出向钻头胎体中添加造孔剂,降低胎体耐磨性的思路,以增强金刚石的出刃,提高钻进时效。通过对造孔剂的结构分析表明,A、B型造孔剂在冲洗液的冲蚀和岩层的研磨作用下,均会有造孔功能,且A型造孔剂在热压时能紧密堆砌,使得其具有更好的力学性能。胎块和钻头的性能测试结果表明,含造孔剂胎块的各项力学性能均有所下降,含A型造孔剂胎块力学性能下降的幅度小于B型造孔剂,当造孔剂的含量不超过30%时,胎块的力学性能下降幅度较小。加入A型造孔剂后,孕镶金刚石钻头的钻速明显增大,当造孔剂含量为30%时,钻速提高了1.4倍。含造孔剂胎块唇面分析表明,含A型造孔剂的胎块表面孔隙分布均匀,且加入的造孔剂具有造孔功能。分析了造孔剂对金刚石出刃的影响,结果表明,胎体中加入造孔剂后可增强胎体底唇面的粗糙度,降低钻头胎体对金刚石的包镶程度,促进金刚石的出刃,提高钻进时效。

关键词：打滑地层;造孔剂;粗糙度;孕镶金刚石钻头;