本文關鍵詞：鉆探用金剛石復合片抗沖擊性能測試裝置研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在過去的三十年中,聚晶金剛石復合片(PDC)鉆頭對油氣及地質巖心鉆井(探)在提高經濟效益與鉆井效率上貢獻十分巨大。PDC切削巖石時,接觸壓力與壓入深度呈非線性比例關系。使用PDC鉆頭時,應合理控制鉆壓。在失效形式上,單個PDC齒的失效形式主要包括斷裂、脫落和碎齒。鉆頭邊齒受力最大,其折斷或者碎裂的幾率也最大,因此在使用PDC鉆頭時應注意對邊齒定期檢查。聚晶金剛石復合片的性能測試方法主要有耐磨性測試、抗沖擊性能測試等�？箾_擊性能反映了PDC韌性和粘結強度,是一個綜合性指標,也是決定其使用效果好壞的關鍵所在。因此,對PDC抗沖擊性能測試方法及測試裝置進行研究具有非常重要的實際意義。目前,國內外常用的PDC抗沖擊性能測試方法主要有高速運動顆粒沖蝕法、PDC車削帶槽花崗巖棒旋轉撞擊法、重砣沖擊法及可變換沖擊功落球式沖擊法等。對于PDC抗沖擊性能測試方法的改進,關鍵在于對測試的儀器設備性能進行改進,使得測試方法更先進,儀器操作及數(shù)據(jù)記錄上更簡便,以及在最重要的受力模擬情況上更貼合實際孔內受力情況。本論文設計、制造了一種大沖擊功的電磁吸附式沖擊性能測試裝置,并對PDC抗沖擊性能進行評價。電磁吸附式沖擊測試儀的工作原理是利用一個大功率電磁線圈通電把沖錘吸起,再斷電,沖錘靠自重下落產生沖擊能量作用于PDC,PDC承受一定沖擊次數(shù)后被破壞,此時儀器控制部分即能顯示沖擊次數(shù),用沖擊次數(shù)乘以落錘的單次沖擊功,即可得到復合片的抗沖擊性能。由于沖錘重量固定,可通過調節(jié)定位螺桿和橫梁高度來調節(jié)沖錘行程和單次沖擊功,以適用于不同規(guī)格及不同性能PDC的測試。落錘重量為6Kg,最大下落高度為160mm,即最大沖擊功為9.41焦耳。為實現(xiàn)此沖擊功,本文對儀器的核心器件電磁線圈的參數(shù)進行了設計計算。確定了銅線的直徑為0.8mm,漆包線直徑為0.85mm,線圈匝數(shù)為8344匝。為解決沖擊性能測試儀長時間工作過程中線圈溫度升高導致儀器不能正常工作的問題,本文設計了一套水冷系統(tǒng),對線圈進行降溫。試驗結果表明,通過使用該水冷系統(tǒng),沖錘在連續(xù)沖擊2300次后,線圈溫度可控制在105℃,儀器還可以正常工作,可滿足不同規(guī)格及性能的PDC的測試需求。利用所研制的抗沖擊性能測試裝置,對具有不同規(guī)格尺寸及金剛石粒度的PDC及金剛石復合球齒的抗沖擊性能進行了測試。設定沖錘下落的高度為160mm,沖錘的重量為6kg。測試結果表明,隨著PDC中金剛石層厚度增加,其抗沖擊性能增強;PDC中金剛石聚晶粒度越大,其抗沖擊的性能越好,金剛石聚晶粒度越小,PDC的抗沖擊性能越差。
【關鍵詞】：聚晶金剛石復合片 抗沖擊性能 落錘式沖擊裝置 電磁線圈設計
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P634
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 金剛石復合片的性能及在鉆探中的應用10-13
• 1.2 鉆探用金剛石復合片的失效形式13-14
• 1.3 力學分析評價（測試）金剛石復合片抗沖擊性能的意義14-20
• 第2章 電磁吸附式沖擊試驗儀的研制20-51
• 2.1 電磁吸附式沖擊試驗儀的工作原理20
• 2.2 電磁吸附式沖擊試驗儀的機械設計20-23
• 2.2.1 電磁吸附式沖擊試驗儀用途20
• 2.2.2 電磁吸附式沖擊試驗儀主要組成部分20-22
• 2.2.3 電磁吸附式沖擊試驗儀的儀器參數(shù)22-23
• 2.3 電磁吸附式沖擊試驗儀電磁鐵理論設計計算23-43
• 2.3.1 電磁吸附式沖擊試驗儀電磁鐵概述23-24
• 2.3.2 電磁吸附式沖擊試驗儀電磁鐵的分類24-26
• 2.3.3 電磁鐵設計26-35
• 2.3.4 電磁鐵復算35-41
• 2.3.5 電磁鐵其它結構設計計算41-43
• 2.4 冷卻系統(tǒng)設計43-45
• 2.5 電磁吸附式沖擊試驗儀的電控設計45-51
• 2.5.1 控制箱外觀說明45-47
• 2.5.2 控制箱電控原理47-48
• 2.5.3 各項功能介紹48-51
• 第3章 鉆探用金剛石復合片抗沖擊性能測試51-59
• 3.1 PDC抗沖擊性能檢測方法51
• 3.2 PDC抗沖擊性能試驗51-59
• 3.2.1 檢測原理51-52
• 3.2.2 檢測方案52-54
• 3.2.3 沖錘上下夾具的設計與制作54-56
• 3.2.4 實驗結果與分析56-59
• 第4章 結論與展望59-60
• 參考文獻60-64
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及取得的科研成果64-65
• 致謝65

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