一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油勘探鉆頭用材料，特別是涉及一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的 脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] PDC鉆頭已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外石油勘探，為極軟至中硬地層的鉆井提速發(fā)揮了重 要作用，特別是能為我國的石油勘探事業(yè)提高鉆井速度、縮短鉆井周期、降低鉆井成本提供 強有力的支撐。隨著深井的增多，提高鉆頭使用效率的有效辦法之一就是提高切削齒的綜 合性能。
[0003] PDC刀具熱穩(wěn)定性下降的主要因素并不是在受熱過程中金剛石發(fā)生了氧化/石墨 化反應(yīng)，而是粘結(jié)劑c〇熱脹冷縮和氧化所產(chǎn)生的熱龜裂裂紋導(dǎo)致了roc刀具機械性能的下 降。提高PDC熱穩(wěn)定性的方法之一就是盡量減少粘結(jié)劑Co的含量。
[0004] 人造聚晶金剛石復(fù)合片脫鈷技術(shù)是一種能夠提高復(fù)合片工作熱穩(wěn)定性從而實現(xiàn) 提高使用性能的有效手段。國外應(yīng)用該項技術(shù)較早，國內(nèi)還處于探索階段。
[0005] 復(fù)合片脫鈷技術(shù)就是去除金剛石層內(nèi)的鈷元素。鈷元素是燒結(jié)復(fù)合片時加入的結(jié) 合劑，在金剛石內(nèi)呈現(xiàn)宏觀均勻分布狀態(tài)。去除比較困難。通常采取酸融或者電解。之所 以要去除鈷元素就是考慮到鉆頭在工作時，復(fù)合片與巖石摩擦生熱。自身溫度會不斷提高。 但是碳元素（人造金剛石）與鈷元素的熱膨脹系數(shù)不同，在工作時會伴隨溫度升高而體積 變大，從而引起內(nèi)應(yīng)力的增加，造成復(fù)合片的破環(huán)。
[0006] 因此，提供一種能夠去除金剛石層內(nèi)的鈷元素的人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù) 合酸的脫鈷方法，成為本領(lǐng)域目前亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法， 該方法利用脫鈷復(fù)合酸能夠減少粘結(jié)劑Co的含量并使其與金剛石微粒充分均勻混合，甚 至做到無粘結(jié)劑Co,從而使金剛石以D-D鍵結(jié)合，減少金剛石晶粒間Co葉脈狀分布的可能。 該復(fù)合酸的配制簡單，脫鈷效果顯著，并且屬于環(huán)境友好材料。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0009] 一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法，該方法包括下述步 驟：
[0010] 1)配置質(zhì)量濃度為15g/L?200g/L的有機酸溶液；
[0011] 2)將質(zhì)量濃度為lg/L?20g/L的無機酸1溶液與步驟1)所得溶液混合；
[0012] 3)再將質(zhì)量濃度為lg/L?30g/L的無機酸2溶液與步驟2)所得溶液混合配得復(fù) 合酸溶液；
[0013] 4)將人造聚晶金剛石復(fù)合片浸入所配好的復(fù)合酸溶液中；
[0014] 5)調(diào)整浸漬溫度為25?90°C，浸漬48?72h，即可。
[0015] 進(jìn)一步地，所述有機酸為酒石酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸、草酸中的一種或其組合 物。
[0016] 進(jìn)一步地，所述無機酸1為鹽酸、高氯酸、硫酸、次氯酸、鉻酸中的一種或其組合 物。
[0017] 進(jìn)一步地，所述無機酸2為硼酸、氫氟酸、氫溴酸、硝酸中的一種或組合物。
[0018] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0019] 通過采用不能有強氧化性酸，不能產(chǎn)生沉淀的無機酸1，并且無機酸1與無機酸2 的混合酸與金剛石晶體里面的鈷及鈷的化合物反應(yīng)形成鈷離子。并利用有機酸具有較強的 酸性，能溶解金剛石晶體的特性，以及具有較強鰲合能力，能夠?qū)⒔饎偸Ц裰械腃o2+游離 出來溶解到溶液中。
[0020] 通過控制各個酸的濃度、浸出溫度、浸出時間等條件，使得脫鈷的聚晶金剛石復(fù)合 片的耐磨性提高了 10倍左右，金剛石層的電阻率得到了大幅度地提高。
【附圖說明】
[0021] 圖1是脫鈷復(fù)合片與原片的磨耗比對比。
[0022] 圖2(a)是脫鈷后的聚晶金剛石復(fù)合片。
[0023] 圖2(b)是未脫鈷的聚晶金剛石復(fù)合片。
[0024] 圖3是脫鈷復(fù)合片電阻率測試結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面通過具體實施例對本發(fā)明實施方式作詳細(xì)說明。
[0026] 實施例1
[0027] 本發(fā)明利用復(fù)合酸對人造聚晶金剛石復(fù)合片的高效脫鈷方法，包括下述步驟：
[0028] 1)配置質(zhì)量濃度為40g/L的草酸溶液100ml;
[0029] 2)將質(zhì)量濃度為15g/L的鹽酸溶液100ml與步驟1)所得溶液混合；
[0030] 3)將質(zhì)量濃度為20g/L的氫氟酸溶液100ml與步驟2)所得溶液混合配得復(fù)合酸 溶液；
[0031] 4)將人造聚晶金剛石復(fù)合片浸入所配好的復(fù)合酸溶液中；
[0032]
【主權(quán)項】
1. 一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鉆復(fù)合酸的脫鉆方法，其特征在于，該方法包 括下述步驟： 1) 配置質(zhì)量濃度為15g/L?200g/L的有機酸溶液； 2) 將質(zhì)量濃度為Ig/L?20g/L的無機酸1溶液與步驟1)所得溶液混合； 3) 再將質(zhì)量濃度為Ig/L?30g/L的無機酸2溶液與步驟2)所得溶液混合配得復(fù)合酸 溶液； 4) 將人造聚晶金剛石復(fù)合片浸入所配好的復(fù)合酸溶液中； 5) 調(diào)整浸潰溫度為25?90°C，浸潰48?72h，即可。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鉆復(fù)合酸的脫鉆方法， 其特征在于，所述有機酸為酒石酸、巧樣酸、蘋果酸、乳酸、草酸中的一種或其組合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鉆復(fù)合酸的脫鉆方法， 其特征在于，所述無機酸1為鹽酸、高氯酸、硫酸、次氯酸、銘酸中的一種或其組合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鉆復(fù)合酸的脫鉆方法， 其特征在于，所述無機酸2為棚酸、氨氣酸、氨漠酸、硝酸中的一種或其組合物。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于人造聚晶金剛石復(fù)合片的脫鈷復(fù)合酸的脫鈷方法，包括：將有機酸溶于蒸餾水中；將無機酸1與有機酸所得溶液混合；再將無機酸2與步驟2)所得溶液混合配得復(fù)合酸；將人造聚晶金剛石復(fù)合片浸入所配好的復(fù)合酸中；調(diào)整浸漬溫度為25～90℃，浸漬48～72h。完成后即得脫鈷的聚晶金剛石復(fù)合片，經(jīng)過測試其耐磨性提高了10倍左右。利用復(fù)合酸的脫鈷方法，使聚金剛石復(fù)合片中的金屬鈷得到高效、安全、無污染的去除，具有脫鈷深度大、成本低的優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
【IPC分類】C22B3-04, C22B23-00
【公開號】CN104532016
【申請?zhí)枴緾N201410816291
【發(fā)明人】王潛龍
【申請人】西安石油大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月23日