回转钻进用钻头.pptxVIP

回转钻进用钻头; 第二章 回转钻进用钻头 ; 第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程 ; 一、硬质合金钻进的基本概念与特点 2、硬质合金钻进的特点 切削具固定在钻头体上，它可以钻进任意倾角的钻孔。不受孔向、孔径和孔深的限制； 钻出的孔壁及岩心直径比较一致，表面比较光滑，有利于安全钻进和保证取心； 可以根据不同的岩性和要求，合理地设计和选择钻头的结构，以便在不同的岩层中取得较优的效果； 钻进中操作简便，容易掌握。 钻孔质量容易保证，岩心采取率较高，孔斜较小。 ; 二、钻探用硬质合金 1、硬质合金的特性 钻探用的钨—钴合金：主要是碳化钨（WC）—钴(Co)系硬 质合金。它以碳化钨粉末为骨架金属，钴粉末为粘结剂，用粉末冶金方法制成。这类硬质合金称为YG类硬质合金。 牌号的意义：合金牌号如YG8c的意义为：YG——钨-钴系硬质合金；8——钴的百分含量为8%；c（x）——粗（细）粒合金。 硬质合金的特性：合金中含钴量增加，相对密度下降，硬度、耐磨性降低，而抗弯强度、冲击韧性增高；WC的颗粒越细，硬度越大、耐磨性越强；反之，则抗弯强度、韧性增强。 ; 二、钻探用硬质合金 2、选用硬质合金切削具的基本原则 合金切削具形状主要有：薄片状、方柱状、八角柱状和针状等。; 二、钻探用硬质合金 选择切削具形状的一般原则是： （1）片状硬质合金：刃薄易于压入和切削岩石，但抗弯能力差，适用于Ⅰ～Ⅴ级软岩； （2）柱状硬质合金：抗弯能力较强，压入阻力也较小，主要适用于Ⅳ～Ⅶ级中硬岩石；八角柱状合金的抗崩能力强，利于排粉和破岩，并易于焊牢，在裂隙发育和较硬地层中应用广泛； （3）针状和薄片状硬质合金：主要用于镶焊自磨式钻头，在硬地层或研磨性岩石中使用。 ; 三、硬合金钻进的孔底碎岩过程 硬合金钻进的过程，实际上是切削具在轴向力的作用下，压入岩石；在回转水平力的作用下，沿孔底切削碎岩；在轴向力和水平力的共同作用下，孔底岩石以薄的螺旋层形式连续被破碎。 根据所钻岩石的不同，其破碎方式也不相同，可分为塑性岩石的碎岩和弹-塑性岩石的碎岩两种情况。 ; （一）塑性岩石的碎岩情况 1、切入岩石的过程 钻头上切削具切入岩石的必要条件是：切削具与岩石接触面上的单位压力必须大于或至少等于岩石的抗压入硬度。即： Py≥Hy F0 式中：Hy——岩石的压入硬度； F0——切削具刃尖处与岩石的接触面积。 ; （一）塑性岩石的碎岩情况 1、切入岩石的过程 塑性岩石中，切削具切入岩石如图示（切削具未磨钝），根据各力的平衡关系，可推导出切入深度的关系式： 式中：Py——切削具上的轴载力，N； b——切削具的刃宽，mm； β——切削具的刃角，度； Hy——岩石的压入硬度； η——摩擦力影响系数（η小于1）。 ; （一）塑性岩石的碎岩情况 1、切入岩石的过程 上式表明： 塑性岩石切削具的切入深度h0与轴向力Py成正比，而与切削具的刃角β、刃宽b、岩石的压入硬度Hy成反比。虽然β角越小切削具刃尖切入岩石越容易，但如果β很小则切削具会很快崩裂，实际上β角的最小值为45°～50°。 ; （一）塑性岩石的碎岩情况 2、回转切削过程 切削具切入岩石并回转时，在水平力Px作用下，压迫其前面的岩石，使之发生塑性变形并不断地向自由面滑移，称为切削作用。在切屑的裂隙尚未发展到全段面断裂之前，下一部分切屑又发生滑移。因此，其切屑应该是连续的、平稳的，其切削槽宽与切削具刃宽是相同的。; （一）塑性岩石的碎岩情况 2、回转切削过程 实际上，由于钻具的振动、冲洗液的冲刷，切削的岩屑是碎裂成岩粉被冲洗液带至地表； 在Py 和Px 共同作用下的切入比Py单独作用下切入更容易，也切入的更深。 ; 三、硬合金钻进的孔底碎岩过程 （二）弹塑性岩石的孔底破碎过程 弹塑性岩石是硬质合金钻头的主要钻进对象。理论上，按切削具的切入条件，需要很大的轴向力，而实际的Py力要小得多（1/6~1/3），究其原因，主要是切削具并非以静压入的方式破岩，而是在双向力的同时作用下破碎岩石。 其碎岩的显著特点则是在切削具的作用下以跳跃式的剪切破碎为主。岩石破碎大体分三个阶段： ;