钻石钻头与PDC钻头.pptVIP

第五节 金刚石钻头及其破岩原理 ;(1) 钢体 钢体上部车有螺纹连接钻具，下部与胎体烧结在一起。刚体有一体式的，也有由两部分构成的，即上部为合金钢车有螺纹，下部为低碳钢连接胎体。钢体上下两部分以螺纹连接在一起然后焊死。 (2) 胎体 胎体是镶嵌金刚石颗粒的基体，是由一定粒度的硬质合金粉加上适当的易熔金属作粘合剂，压制烧结而成。 胎体形状即工作剖面，主要是指工作面的几何形状和工作面积的大小，是根据适用不同岩性而设计的。 ;(3) 切削刃 金刚石钻头的切削刃根据金刚石颗粒镶装在胎体上的形式有表镶式、孕镶式和表孕镶式三种。; (4) 水眼与水槽 金刚石钻头的水眼与水槽是构成钻头水动力的通道。 水眼和水槽的布置原则： 是使金刚石钻头在钻进过程中，保证供给钻头工作面足够的水力能量，既能清除岩屑，又能很好地冷却和润滑钻头上的金刚石。 用于软到中硬地层的金刚石钻头，由于其工作面小，金刚石颗粒粗而稀，钻进时钻速快，岩屑多而粗，因此水槽应宽而少。 而对于硬和坚硬地层，由于钻头工作面大、金刚石颗粒细而密，且出刃低，钻压大，水槽则应多、密、窄。 表镶式金刚石钻头通常采用的水槽结构大体上可分为：逼压式水槽、辐射形水槽、辐射形逼压式水槽和螺旋形水槽四种。;2.金刚石钻头破岩原理 ;二、 PDC钻头 ;，;（2） 钻头切削齿 ;标准切削齿;凿形切削齿;（3）切削齿的排列方向 PDC钻头设计中用负前角、侧偏角和切削齿出露高度来规定切削齿的排列方向。 负前角又称后倾角，它是指复合片层面与岩石工作面垂线之间的夹角。 采用适当的负前角，可以大大改善切削齿的抗冲击性。一般负前角取值范围为0 ° ~25 ° 。 软地层：取0或较小负前角值； 硬地层，负前角应较大，以保证有效切削，并防止冲击载荷引起切削齿的损坏。 ;（4） 喷嘴水道及排屑槽 喷嘴出口形状、射流喷嘴方向、流道的设计，以及排屑槽的形状和布置都是PDC钻头设计中重要组成部分。 喷嘴的配置和取向基本原则：每个喷嘴或水眼能清洗和冷却一组复合片。 按喷嘴的形状可将喷嘴分为：标准喷嘴、扇射式喷嘴、矩形喷嘴和六角形喷嘴。 排屑槽的形状主要有楔形、扇形、半圆形。 ; 当岩石开始接触切削齿的刀刃最初瞬时，接触点的压力使岩石内部产生弹性应力和应变；当切削刃逼近岩石时，岩石内部弹性应力逐渐增大，在岩石内某一位置，剪应力达到岩石的屈服强度，因而，岩石开始沿剪切力相等的“初滑移面”滑移（OA面，该面左边代表弹性变形区，右边代表塑性变形区） 。