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我國首口萬米科探井開鑽的關(guān)鍵:硬質(zhì)合金球齒

2023年5月30日,我國首口萬米深地科探井——“深地塔科1井”在塔里木油田正式開鑽。這標(biāo)志著我國向地球深部探測技術(shù)取得新的重大突破,鑽探能力開啓“萬米時代”,將爲(wèi)我國未來的科學(xué)研究和油氣資源開發(fā)提供重要的基礎(chǔ)和支持。

深地塔科1井圖片

深地塔科1井圖片

值得一提的是,“萬米科探井”的開鑽關(guān)鍵之一是開采工具——鑽頭的選擇。目前,油氣開采領(lǐng)域常使用的兩種鑽頭爲(wèi)牙輪鑽頭與聚晶金剛石鑽頭,它們均含有硬質(zhì)合金部件。牙輪鑽頭是使用最廣泛的一種鑽井鑽頭,能夠適應(yīng)從軟到堅硬的多種地層,即在工作時切削齒交替接觸井底,則易于吃入地層和減少磨損。硬質(zhì)合金球齒是牙輪鑽頭的重要組成部分之一,位于鑽頭的齒刃上,負(fù)責(zé)切削巖石和破碎地層。

聚晶金剛石鑽頭是一種以聚晶金剛石或聚晶金剛石複合片作爲(wèi)切削刃具的鑽頭,具有良好的機械力學(xué)性能和耐磨性等特點。其中,聚晶金剛石複合片鑽頭既具有金剛石的硬度和耐磨性,又具有硬質(zhì)合金材料的強度和抗衝擊能力,它在切削巖石時複合片作爲(wèi)工作層,而碳化鎢基體對聚晶金剛石薄層起支撐作用。

據(jù)中鎢在綫瞭解,硬質(zhì)合金是由難熔金屬的硬質(zhì)碳化物(WC)粉末和粘結(jié)金屬如鎳粉通過粉末冶金工藝製成的一種合金材料,具有硬度高、耐磨、強度大、韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能,因而成爲(wèi)衆(zhòng)多鑽頭工具的所選材料,這樣不僅能提高相關(guān)企業(yè)的工作效率,還可降低相關(guān)維持費用。

中鎢在綫硬質(zhì)合金球齒圖片

中鎢在綫硬質(zhì)合金球齒圖片

據(jù)悉,鑽探“萬米科探井”的目的是開展萬米級特深層地質(zhì)、工程科學(xué)研究,探索地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化規(guī)律,爲(wèi)地球科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支持。

“深地塔科1井”位于新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣境內(nèi),緊鄰埋深達(dá)8000米的富滿10億噸級超深油氣區(qū)。這口井設(shè)計井深1.11萬米,設(shè)計鑽完井周期457天,將創(chuàng)造全球萬米深井鑽探用時最快紀(jì)錄。

“深地塔科1井” 使用自主研發(fā)的全球首臺12000米特深井自動化鑽機進行作業(yè),同時創(chuàng)新研發(fā)耐220攝氏度超高溫工作液、七開井眼井身結(jié)構(gòu)等技術(shù),爲(wèi)鑽探萬米特深井提供技術(shù)和裝備保障。開鑽前,地面架設(shè)起約20層樓高的鋼鐵塔架,矗立在流沙之上;開鑽後,重達(dá)2000多噸的鑽頭、鑽桿、套管等將深入地下。

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