國(guó)外鉆頭新技術(shù)跟蹤報(bào)告

1、國(guó)外鉆頭新技術(shù)跟蹤報(bào)告（2004年6月2005年6月）編 寫(xiě)：破巖技術(shù)研究中心 編寫(xiě)日期：2005、7、14國(guó)外鉆頭新技術(shù)跟蹤報(bào)告（2004年6月2005年6月）破巖技術(shù)研究中心一、 國(guó)外鉆頭新技術(shù)發(fā)展概況1、牙輪鉆頭發(fā)展概況國(guó)外石油鉆頭新技術(shù)發(fā)展非?？?，總體上來(lái)看，休斯公司仍然處于領(lǐng)先地位，2003年以前休斯有八大系列新產(chǎn)品，2004年又成功推出了一個(gè)新系列Mini-MX系列，使休斯公司的新產(chǎn)品系列達(dá)到9個(gè)。Mini-MX新系列是UltraMax系列與STAR/STX系列的完美結(jié)合，這個(gè)系列的誕生標(biāo)志著休斯在單金屬密封技術(shù)上又有了新突破，成功地將單金屬密封技術(shù)應(yīng)用到小尺寸鉆頭上。2005年6

2、月接著又推出了三個(gè)新系列：GX、GX Hardrok和MXL系列，新產(chǎn)品系列達(dá)到12個(gè)。這三個(gè)新系列使用20多項(xiàng)新技術(shù)，其中最新的單項(xiàng)新技術(shù)突破有：1） 合金齒材料的突破。改進(jìn)碳化鎢等級(jí)使合金齒在強(qiáng)度（韌性）基本保持不變的同時(shí)，耐磨性提高了50%多，提高了抵抗裂紋擴(kuò)張的能力，降低了合金齒的破碎的可能性，延長(zhǎng)了合金齒的使用壽命，也能使合金齒設(shè)計(jì)更具進(jìn)攻性；2） 由于齒材的突破，使合金齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，合金齒露齒高度有了很大提高，齒形設(shè)計(jì)更為優(yōu)化，高應(yīng)力區(qū)有了很大改善；3） 單金屬密封技術(shù)有了進(jìn)一步發(fā)展，密封面的耐磨性有了提高，密封面也變寬了，增能圈的設(shè)計(jì)發(fā)生了變化，提供了更大的密封

3、力，使單金屬密封的可靠性有了進(jìn)一步提高；4） 水力結(jié)構(gòu)上的突破，由原來(lái)的后噴式改為前噴式，這一結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的改變吸取了REED公司先進(jìn)水力結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使鉆頭具有更好的清洗效果；5） 牙輪殼體保護(hù)技術(shù)的突破，牙輪殼體上鑲有許多小的球頭齒，這些齒露高很小，與我們公司的副齒技術(shù)有所區(qū)別，其主要作用是保護(hù)牙輪殼體；6） 掌背保護(hù)進(jìn)一步加強(qiáng)，掌背敷焊面積加大。從網(wǎng)站信息來(lái)看，史密斯公司到目前為止還沒(méi)有推出新的產(chǎn)品系列，但不可小看該公司的技術(shù)進(jìn)步，SMITH公司95年從西南院花費(fèi)近五萬(wàn)美圓購(gòu)置仿真軟件和牙輪鉆頭復(fù)合破巖實(shí)驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)，由黃書(shū)建和項(xiàng)英等人消化吸收轉(zhuǎn)讓成果，聘用印度軟件博士組成后期開(kāi)發(fā)小組，研制出了

4、便攜式巖屑測(cè)試儀，從巖石性質(zhì)研究入手，建立了巖石性質(zhì)與切削結(jié)構(gòu)仿真、巖石性質(zhì)與切削結(jié)構(gòu)有限元分析、巖石性質(zhì)與切削結(jié)構(gòu)復(fù)合破巖實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和仿真軟件再修正，以及鉆頭切削結(jié)構(gòu)載荷分布和切削結(jié)構(gòu)破碎功優(yōu)化的完整的鉆頭運(yùn)動(dòng)學(xué)分析系統(tǒng)（IDEAS）和鉆頭用戶服務(wù)的DBOS系統(tǒng)。IDEAS系統(tǒng)的建立，縮短了鉆頭個(gè)性設(shè)計(jì)周期，打破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、試制、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、再修改的設(shè)計(jì)路線，通過(guò)該系統(tǒng)能夠預(yù)測(cè)鉆頭的使用，不斷優(yōu)化直到鉆頭最佳性能。另外，鉆頭用戶服務(wù)系統(tǒng)DBOS，又可以不斷補(bǔ)充IDEAS系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，兩大系統(tǒng)相互補(bǔ)充，相互提升。自2002年起，SMITH公司從專利數(shù)量來(lái)看，超出HUGHES，切削與保徑結(jié)構(gòu)專利層

5、出不窮，在產(chǎn)品上成功推出了兩種新的齒型，Magnum和Dogbone齒形，這兩種齒形明顯表現(xiàn)出良好的進(jìn)攻性和抗折斷性，使鉆頭機(jī)械鉆速有了大幅度提高，由于齒型的優(yōu)化設(shè)計(jì)和齒材的突破帶來(lái)了SMITH公司鉆頭設(shè)計(jì)理念的變化，鉆頭偏移值的設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)值進(jìn)一步加大。2005年史密斯公司申請(qǐng)了8項(xiàng)牙輪鉆頭方面的專利，其中切削齒結(jié)構(gòu)方面的專利有2項(xiàng)，軸承密封方面的專利有6項(xiàng)，從這個(gè)數(shù)字可以看出史密斯公司在牙輪鉆頭密封技術(shù)方面在非常努力地追趕休斯，而在切削結(jié)構(gòu)方面仍然具有領(lǐng)先休斯的水平。從這兩項(xiàng)切削結(jié)構(gòu)專利看，SMITH公司在切削結(jié)構(gòu)方面正朝著精細(xì)化方向在發(fā)展，已經(jīng)在針對(duì)不同齒排切削特征設(shè)計(jì)相

6、應(yīng)特征結(jié)構(gòu)的齒形，而且反映其對(duì)外排齒及背錐齒的布置方式進(jìn)行了深入研究，這些都說(shuō)明SMITH公司在切削結(jié)構(gòu)方面的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。從休斯公司最近推出的三個(gè)新系列的核心新技術(shù)來(lái)看，也不難發(fā)現(xiàn)，休斯公司在切削結(jié)構(gòu)方面，包括切削齒材料也在追趕史密斯，有趨同性。此外，在鋼齒敷焊技術(shù)上，SMITH公司推出了兩項(xiàng)新的專利，其中一個(gè)專利是用一種帶有保護(hù)層的硬質(zhì)顆粒改善表面強(qiáng)化材料；另一個(gè)專利是將敷焊材料制成漿體采用涂敷的方式或預(yù)先成型的方式，將材料與牙輪鋼齒基體粘結(jié)在一起，再通過(guò)一定的高溫和壓力使耐磨材料與鋼齒基體形成冶金結(jié)合，也可以成形后燒結(jié)再釬焊到牙輪鋼齒基體上。這種鋼齒強(qiáng)化技術(shù)非常新穎，估計(jì)很快會(huì)得到推廣應(yīng)用。

7、從單項(xiàng)技術(shù)來(lái)看，牙輪鉆頭的技術(shù)格局仍然是：密封，以HUGHES的第三代金屬密封-最新改進(jìn)的單金屬密封為領(lǐng)先；軸承，以SMITH公司的浮動(dòng)軸承為領(lǐng)先；切削結(jié)構(gòu)，以SMITH公司的復(fù)合齒、Magnum齒形和Dogbone齒形為領(lǐng)先；水力結(jié)構(gòu)，以REED公司的斜向前噴射為領(lǐng)先。但值得一提的是HUGHES公司在水力結(jié)構(gòu)和切削結(jié)構(gòu)上已經(jīng)在努力突破對(duì)手的技術(shù)，而SMITH公司和REED公司在金屬密封上沒(méi)有看到突破的跡象，完全在走另外一條技術(shù)道路，不知道是否受20多年前這場(chǎng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)官司的影響？2、金剛石鉆頭發(fā)展概況在金剛石鉆頭方面，技術(shù)的發(fā)展更快，2003年末，PDC鉆頭已占到鉆頭市場(chǎng)總份額的45%，到今天

8、世界各地已經(jīng)有不少區(qū)塊PDC金剛石鉆頭占居了主導(dǎo)地位，金剛石鉆頭的進(jìn)尺已經(jīng)超過(guò)了50%，業(yè)內(nèi)大多數(shù)專家都認(rèn)為這種發(fā)展態(tài)勢(shì)還會(huì)持續(xù)。2005年在金剛石鉆頭產(chǎn)品方面，僅休斯公司推出了套管鉆井鉆頭，我們國(guó)家近幾年也在多個(gè)油田使用了他們?cè)撔吞?hào)的套管鉆頭，這種鉆井方式在一些井壁不穩(wěn)定的表層直井段鉆進(jìn)中，可以降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)，降低鉆井成本。傳統(tǒng)的PDC金剛石鉆頭新產(chǎn)品仍然是2004年6月前介紹的這些產(chǎn)品，沒(méi)有查到新的產(chǎn)品，這也許是由于PDC金剛石鉆頭個(gè)性化太強(qiáng)，每一只PDC金剛石鉆頭都有新的東西，所以不象牙輪鉆頭那樣能夠非常典型的組成幾個(gè)新系列。金剛石鉆頭的快速發(fā)展，不僅從市場(chǎng)占有率說(shuō)明了這點(diǎn)，從復(fù)合片方面的

9、專利申請(qǐng)量上也能說(shuō)明這一點(diǎn)，2004年6月至2005年6月申請(qǐng)的復(fù)合片專利一共有17件，這17件復(fù)合片專利主要有Smith，Hughes，ReedHycalog，Rockbit等幾家大的鉆頭公司擁有，說(shuō)明PDC金剛石鉆頭的競(jìng)爭(zhēng)主要是復(fù)合片技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。復(fù)合片的技術(shù)思路和發(fā)展方向都是圍繞著如何最大程度的提高硬質(zhì)合金和金剛石之間的匹配，以便提高其耐磨性和韌性之間的最佳搭配。各家思路和方向雖然一致，但方法和手段略有差異。ReedHycalog 公司重點(diǎn)在提高復(fù)合片的抗高溫能力，其方法和制造TSP的方法相似，通過(guò)去除金剛石之間的結(jié)合金屬Co等，以降低非金剛石相和金屬相的不同的膨脹效應(yīng)，進(jìn)而提高復(fù)合片抗高

10、溫能力。Rockbit 公司通過(guò)增加金剛石層的方法來(lái)提高復(fù)合片的抗磨能力。Smith 公司是通過(guò)在金剛石層和硬質(zhì)合金之間增加一個(gè)過(guò)渡層來(lái)提高金剛石和硬質(zhì)合金的匹配性，過(guò)渡層具有中等的膨脹系數(shù)。Hughes公司是通過(guò)改變硬質(zhì)合金基片的層厚、結(jié)構(gòu)等來(lái)改善復(fù)合片的殘余應(yīng)力，此外值得注意的是，該公司關(guān)于孕鑲鉆頭方面的研制，由于在堅(jiān)硬巖層中孕鑲鉆頭具有較高的鉆進(jìn)速度，可以猜測(cè)該種鉆頭可能是用于極堅(jiān)硬巖層的鉆進(jìn)。GE（Diamond Innovations）該公司是世界上最早進(jìn)行復(fù)合片制造的公司，從該公司最近的專利來(lái)看，他們注重的是從材料本身改變來(lái)提高產(chǎn)品的性能。該公司生產(chǎn)金剛石、CBN等超硬材料。在復(fù)合

11、片方面，是通過(guò)改變金剛石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、改變復(fù)合片金剛石層金剛石的粒度組合。目前美國(guó)合成公司是生產(chǎn)復(fù)合片較權(quán)威的公司，他們研制了一種在復(fù)合片，這種復(fù)合在金剛石層表面上壓成有兩層金屬，最外層為鉬，次外層為鉬鈮合金層。據(jù)稱，該種復(fù)合片具有較強(qiáng)的抗拉能力、抗磨損能力和結(jié)合能力。該公司在復(fù)合片方面的工作做的非常細(xì)致，包括基片界面結(jié)構(gòu)參數(shù)、金剛石原料、金剛石粒度、復(fù)合片的倒角、燒結(jié)工藝參數(shù)等對(duì)復(fù)合片的影響，以及對(duì)復(fù)合片的試驗(yàn)手段有沖擊試驗(yàn)、磨損試驗(yàn)、線性切削力試驗(yàn)等都做了大量的工作，并采用有限元分析軟件對(duì)復(fù)合片的參與應(yīng)力進(jìn)行了大量分析研究。詳細(xì)的技術(shù)情況參見(jiàn)附件一附件十。二、我們公司鉆頭技術(shù)現(xiàn)狀及差距1、公

12、司技術(shù)現(xiàn)狀江鉆自引進(jìn)末期到現(xiàn)在，新技術(shù)開(kāi)發(fā)走過(guò)了十幾個(gè)春秋，取得了一些可喜的成績(jī)，成功推出了浮動(dòng)鉆頭、副齒鉆頭、單牙輪鉆頭、寬齒鉆頭四大系列三牙輪鉆頭和工程類TBM盤(pán)形滾刀、沖擊器、潛孔鉆頭、盾構(gòu)機(jī)刮刀、及多個(gè)型號(hào)的礦用三牙輪鉆頭等。同時(shí)，我們還逐步建立起了我們的研發(fā)手段，在單元試驗(yàn)設(shè)備上我們建立了第二代180軸承試驗(yàn)機(jī)、第二代密封試驗(yàn)機(jī)、單齒圈試驗(yàn)機(jī)、新型復(fù)合破巖試驗(yàn)機(jī)、MTS材料試驗(yàn)機(jī)、掃描電鏡和600KN鉆頭試驗(yàn)臺(tái)架的二期改造等。在軟件方面，我們還引進(jìn)了I-DEAS和PRO/E三維設(shè)計(jì)軟件，F(xiàn)LUENT流體分析軟件、ABAQUS有限元分析軟件、與西南院合作開(kāi)發(fā)的三牙輪鉆頭仿真軟件、自行開(kāi)

13、發(fā)的單牙輪鉆頭軌跡仿真軟件、與烏孜別克專家合作開(kāi)發(fā)的牙輪鉆頭運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算軟件等。目前我們?cè)诮ǖ脑囼?yàn)設(shè)備還有：便攜式巖屑測(cè)試儀、復(fù)合片復(fù)合齒性能檢測(cè)設(shè)備、材料研究的端面摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、數(shù)字化沖擊試驗(yàn)機(jī)等，這些設(shè)備建成后我們基本具備了牙輪鉆頭、金剛石鉆頭結(jié)構(gòu)研究的條件和手段。目前正在推廣的新技術(shù)還有：硬地層弧頂橢凸楔齒技術(shù)、第二代浮動(dòng)軸承技術(shù)、低溫離子滲硫技術(shù)等。目前在研的科研項(xiàng)目有：?jiǎn)谓饘倜芊饧夹g(shù)、流道防沖蝕技術(shù)、切削結(jié)構(gòu)破巖效率機(jī)理研究、耐高溫橡膠密封圈技術(shù)、三牙輪鉆頭水力結(jié)構(gòu)研究、復(fù)合片復(fù)合齒新技術(shù)，以及五大工藝改進(jìn)項(xiàng)目，兩孔熱前加工工藝研究、高壓內(nèi)冷卻鉆鉸齒孔工藝研究、三點(diǎn)定位加工工藝研究、

14、刷鍍銀技術(shù)、自動(dòng)化焊B4工藝研究等。此外，值得一提的是我們還有很多未得到推廣的存量技術(shù)：稀土硬質(zhì)合金技術(shù)、梯度硬質(zhì)合金技術(shù)、浮動(dòng)密封技術(shù)、減速密封技術(shù)、鑲套軸承技術(shù)、滾滑軸承技術(shù)，雙流道低噴嘴座技術(shù)、卡銷(xiāo)鎖緊技術(shù)等。2、存在的差距在過(guò)去的十幾年時(shí)間里，我們?cè)谛录夹g(shù)開(kāi)發(fā)上應(yīng)該說(shuō)取得了很大的成就，但就牙輪鉆頭和金剛石鉆頭技術(shù)方面，我們與休斯和史密斯公司還存在很大的差距，尤其在金剛石鉆頭方面差距更大。在牙輪鉆頭軸承結(jié)構(gòu)方面，休斯公司有非圓帶高質(zhì)量刷鍍銀的第三代滑動(dòng)軸承（G3軸承），史密斯有第二代的spinodal-2浮動(dòng)式滑動(dòng)軸承，我們公司也有第二代浮動(dòng)式滑動(dòng)軸承，另外軸承刷鍍銀質(zhì)量最近也得到了較大

15、提高，應(yīng)該說(shuō)差距不是很大。但形勢(shì)不容樂(lè)觀，一方面我們第二代浮動(dòng)式軸承的推廣或進(jìn)一步研究進(jìn)展不令人滿意，另一方面我們新的軸承刷鍍銀工藝還沒(méi)有得到穩(wěn)定和推廣。在密封結(jié)構(gòu)方面，休斯公司有第三代單金屬密封，史密斯有不斷改進(jìn)的雙彈性復(fù)合密封（Gemini雙密封），我們公司也有最初引進(jìn)的金屬密封，另外，我們的單金屬密封技術(shù)研究已經(jīng)通過(guò)了臺(tái)架測(cè)試，正準(zhǔn)備下井試驗(yàn)，應(yīng)該說(shuō)與休斯還有一代的差距，但比史密斯稍強(qiáng)一點(diǎn)或壽命相當(dāng)。在切削與保徑結(jié)構(gòu)方面，休斯公司有GX系列用的工程合金齒齒形技術(shù)、螺旋保徑技術(shù)、金剛石復(fù)合齒技術(shù)、“Endura II”鋼齒表面敷焊技術(shù)、修邊齒、牙輪殼體保護(hù)技術(shù)等， 史密斯公司有復(fù)合齒技術(shù)、

16、Magnum齒技術(shù)、Dogbone齒技術(shù)、與休斯類似的修邊齒技術(shù)、與我們公司類似的副齒技術(shù)等，我們公司有副齒技術(shù)、寬齒技術(shù)、弧頂橢凸楔齒技術(shù)、修邊齒技術(shù)、金剛石復(fù)合齒技術(shù)等，可以說(shuō)差距在縮小，而且隨著復(fù)合破巖試驗(yàn)機(jī)的投入使用會(huì)加快縮小結(jié)構(gòu)方面的差距。在齒材方面，由于還沒(méi)有建立起一套有效的室內(nèi)檢測(cè)與評(píng)價(jià)手段，還無(wú)法判斷我們的差距到底有多大，但在齒材方面我們與國(guó)外兩大公司存在差距是可以肯定的。在牙輪表面處理方面，休斯和史密斯都有類似的技術(shù)，都在牙輪表面噴涂或氣相沉積一種碳化鎢或陶瓷或其它非金屬材料，對(duì)牙輪殼體起到一種保護(hù)和防泥包的作用，我們公司目前還沒(méi)有這方面的技術(shù)。在水力結(jié)構(gòu)方面，休斯公司有常規(guī)

17、水力結(jié)構(gòu)、clean sweep2水力結(jié)構(gòu)、clean sweep 3水力結(jié)構(gòu)和Xstream水力結(jié)構(gòu)，瑞德公司有斜向前噴射式水力結(jié)構(gòu)，我們公司有雙流道低噴嘴座水力結(jié)構(gòu)，但沒(méi)有得到推廣，還有仿瑞德公司有斜向前噴射式水力結(jié)構(gòu)，差距較大。但是隨著FLUENT流體分析軟件的應(yīng)用及在研項(xiàng)目的不斷深入，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)縮小這種差距。在鉆頭設(shè)計(jì)分析、選型和性能預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究方面，休斯、史密斯都有比較完善的鉆頭選型系統(tǒng)，我公司有仿真分析系統(tǒng)，也有鉆頭選型系統(tǒng)，但我們這兩個(gè)系統(tǒng)都還很不完善，存在較大差距。金剛石鉆頭方面，與休斯和史密斯相比，我們沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)合片技術(shù)，仍然是上世紀(jì)八十年代引進(jìn)的技術(shù)，金剛

18、石鉆頭結(jié)構(gòu)方面也基本上沒(méi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，應(yīng)該說(shuō)差距非常大。此外，差距不僅表現(xiàn)在產(chǎn)品上，同樣也表現(xiàn)在產(chǎn)品之外的多個(gè)方面：在研發(fā)手段上還有較大差距，盡管我們基本具備了結(jié)構(gòu)研究的手段，在國(guó)內(nèi)獨(dú)一無(wú)二，但我們極大部分的產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)嚴(yán)重依賴于鉆井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，這一點(diǎn)嚴(yán)重制約了我們新技術(shù)的開(kāi)發(fā)速度，這一方面與休斯有很大差距，休斯公司有一個(gè)地質(zhì)條件非常好，設(shè)備非常先進(jìn)的鉆頭測(cè)試工廠。對(duì)科研的認(rèn)識(shí)有很大差異性，休斯公司對(duì)金屬密封技術(shù)的研究持續(xù)了20多年，金屬密封鉆頭都推出了三代，現(xiàn)在還在不斷研究改進(jìn)；史密斯公司對(duì)Gemini雙密封的研究也同樣持續(xù)了十幾年，在產(chǎn)品上應(yīng)用也有近十年時(shí)間了，可今年仍然申報(bào)了幾項(xiàng)有

19、關(guān)Gemini雙密封的專利，這些都體現(xiàn)了休斯、史密斯在技術(shù)研究上的持續(xù)性。我們公司在技術(shù)研究思路上，走過(guò)了消化吸收、單項(xiàng)開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)研究，隨著基礎(chǔ)研究手段的不斷完善，在鉆頭技術(shù)研究認(rèn)識(shí)上正逐步與休斯、史密斯公司靠近。公司的浮動(dòng)軸承系列，是軸承技術(shù)持續(xù)研究改進(jìn)的結(jié)果，是該項(xiàng)技術(shù)人力資源相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)果。但是，在鉆頭其它系統(tǒng)的研究方面，我們才剛開(kāi)始比較深入細(xì)致、比較系統(tǒng)的開(kāi)展研究工作，這需要人力資源的相對(duì)穩(wěn)定和研究人員持續(xù)有效的工作。綜觀國(guó)外兩大公司技術(shù)特點(diǎn)，越來(lái)越體現(xiàn)了研究思路和研究對(duì)象的精細(xì)化。還有一點(diǎn)就是鉆頭結(jié)構(gòu)研究的趨同性越來(lái)越強(qiáng)，休斯新的GX系列在切削齒形與史密斯公司切削齒形的相似性以及在水

20、力系統(tǒng)與瑞德公司水力相似性，很好的說(shuō)明這一點(diǎn)。這需要我們更加關(guān)注技術(shù)動(dòng)態(tài)，更多的參與國(guó)外市場(chǎng)技術(shù)服務(wù)，走出去了解鉆頭技術(shù)的變化，畢竟網(wǎng)站信息，是滯后的、不全面的?？蒲袡C(jī)構(gòu)或科研力量的分散不利于縮小我們技術(shù)上差距，這點(diǎn)突出表現(xiàn)在材料研究和金剛石鉆頭研究上，在金剛石鉆頭研究方面與牙輪鉆頭長(zhǎng)期分開(kāi)，在材料研究方面，自新材料事業(yè)部成立以來(lái)，研究人員的分散，對(duì)鉆頭專用材料研究沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)劃，稀土合金、硬質(zhì)合金、梯度硬質(zhì)合金、復(fù)合片和復(fù)合齒的深入研究沒(méi)有取得突破。導(dǎo)致了我們?cè)邶X材方面與國(guó)外的差距不能有效縮小。三、我們建議的對(duì)策1、 緊盯我們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，找出我們的差距，統(tǒng)一我們的認(rèn)識(shí)。我們現(xiàn)在做的就

21、是這項(xiàng)工作，但我們僅僅是查閱國(guó)外專利申請(qǐng)信息、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的網(wǎng)站信息、公開(kāi)發(fā)表的文章等信息資料以及收集及少量的國(guó)外鉆頭解剖分析，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要多走出去，參與國(guó)內(nèi)、外技術(shù)服務(wù)，去了解鉆井技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和用戶需求，去了解對(duì)手，并有針對(duì)性地去收集對(duì)手鉆頭的詳細(xì)使用資料加于綜合分析，找準(zhǔn)我們存在的差距。2、 圍繞鉆頭“可靠、高效”的目標(biāo)，我們應(yīng)該在六大方向長(zhǎng)期持續(xù)地開(kāi)展研究工作，不斷提高我們的技術(shù)水平。這六大方向?yàn)椋?）牙輪鉆頭密封技術(shù)。這個(gè)方向建議圍繞金屬密封的性能的提高來(lái)開(kāi)展研究工作，包括其中橡膠件和金屬件材料性能的提高；2）牙輪鉆頭軸承技術(shù)。建議從三個(gè)方面開(kāi)展研究，一是繼續(xù)開(kāi)展浮動(dòng)軸承的深入研究

22、，二是開(kāi)展?jié)L動(dòng)軸承的深入研究，三是以刷鍍銀為基礎(chǔ)的軸承表面強(qiáng)化改性研究，包括軸承結(jié)構(gòu)研究和摩擦副材料研究；3）牙輪鉆頭和金剛石鉆頭切削與保徑技術(shù)，要從巖石分析、室內(nèi)試驗(yàn)、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、有限元評(píng)價(jià)、仿真分析等方面入手，建立一套系統(tǒng)的研究方法、實(shí)驗(yàn)方法、評(píng)價(jià)方法。做到個(gè)性設(shè)計(jì)、快速反應(yīng)，這也是近期各家技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)；4）材料技術(shù)。包括硬質(zhì)合金齒、復(fù)合齒和復(fù)合片技術(shù)，材料表面強(qiáng)化改性技術(shù)，如牙輪殼體表面強(qiáng)化改性、流道表面強(qiáng)化等；5）水力結(jié)構(gòu)研究。包括牙輪鉆頭和金剛石鉆頭的外形設(shè)計(jì)和水力分配；6）鉆頭設(shè)計(jì)分析、選型和性能預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究。3、 進(jìn)一步完善材料研究開(kāi)發(fā)的手段。在材料方面，尤其是合金齒材料技術(shù)、

23、復(fù)合齒和復(fù)合片技術(shù)研究方面，我們過(guò)去幾年建立起了一些研究開(kāi)發(fā)的手段，如掃描電鏡、MTS材料試驗(yàn)機(jī)、以及將要采購(gòu)的端面摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、材料沖擊試驗(yàn)機(jī)等，這些都是性能檢測(cè)和評(píng)價(jià)設(shè)備，還不具備做配方研究和工藝研究的條件和手段，建議公司按照研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃盡快建立起材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。此外，還應(yīng)該盡快采購(gòu)硬質(zhì)合金Kic指標(biāo)檢測(cè)的儀器設(shè)備。4、 要結(jié)合向服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型，深入到用戶、深入到鉆井現(xiàn)場(chǎng)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題尋找課題。六大方向只是我們研發(fā)工作的一個(gè)指南，確保我們的研發(fā)工作不要偏離我們的長(zhǎng)期目標(biāo)，但是這六大方向包含了許多的研究工作，全面鋪開(kāi)我們的資源不夠，因此，在目前轉(zhuǎn)型這個(gè)特殊時(shí)期我們只能結(jié)合市場(chǎng)抓重點(diǎn)，集中

24、優(yōu)勢(shì)資源來(lái)突破，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)暴露的問(wèn)題加于分析與分別，要區(qū)別局部暴露的問(wèn)題與普遍暴露的問(wèn)題，并且要善于發(fā)現(xiàn)普遍問(wèn)題。5、 充分利用社會(huì)資源，幫助我們開(kāi)展一些基礎(chǔ)性的研究工作。如超硬材料方面的基礎(chǔ)研究、切削齒與不同巖石的相互作用過(guò)程及破巖機(jī)理研究，鉆頭性能預(yù)測(cè)的仿真系統(tǒng)研究與完善等。6、 要整合公司現(xiàn)有的人力資源，改變這種單兵作戰(zhàn)的技術(shù)開(kāi)發(fā)方式，從公司的層面來(lái)統(tǒng)一協(xié)調(diào)技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，盡可能清除技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的障礙，倡導(dǎo)全員創(chuàng)新理念，人人都能為公司的技術(shù)創(chuàng)新工作貢獻(xiàn)一份力量。附件一、休斯公司三個(gè)新系列鉆頭技術(shù)介紹近期，休斯公司新推出GX、GX Hardrok和MXL三個(gè)系列產(chǎn)品，現(xiàn)將這個(gè)三個(gè)系列產(chǎn)品的技

25、術(shù)特點(diǎn)分別介紹如下：一、 GX系列（優(yōu)質(zhì)彈性密封三牙輪鉆頭）圖11、 GX切削結(jié)構(gòu)其切削結(jié)構(gòu)有四個(gè)主要的創(chuàng)新點(diǎn)：a） 優(yōu)化的碳化物等級(jí)通過(guò)改善碳化物合金的物理和化學(xué)性質(zhì)，使合金齒在保持韌性不下降的前提下耐磨性有很大提高（如圖2所示）。圖2b） 工程合金齒齒形其主要變化是在齒頂突出部位、碳化物等級(jí)、鼻部半徑、肩部半徑、冠部半徑、相貫處半徑和半錐角（如圖3、4所示）。圖3圖4c） 多位置背錐消除背錐與背錐相鄰齒排間的空白區(qū)域（如圖5所示）。圖5d） 牙輪保護(hù)器在沒(méi)有損害穿透率的情況下保護(hù)切削結(jié)構(gòu)的完整性（如圖6所示）。圖62、 GX水力是第一個(gè)提供兩種偏斜和非偏斜水力配置微調(diào)的三牙輪鉆頭。偏斜（常規(guī)）、非偏斜（clean sweep2 和clean sweep 3）和XStream分別如下圖所示。a)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴配置使射流直接作用在牙輪朝井壁角，水力能量集中在地層上。b)、在clean sweep2 和clean sweep 3里，噴嘴的位置是使射流清洗背錐和背錐相鄰齒排，水力能量集中在切削結(jié)構(gòu)上。c)、在Xstream里，噴嘴的位置使多個(gè)齒排被清洗，并且高能是在井底產(chǎn)生的。 圖73、 G3軸承主要技術(shù)特征：a)、新的非圓柱幾何結(jié)構(gòu)幫助消除接觸面的高