岩心钻探钻进方法1-硬合金钻进.ppt

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1、2021/7/17工程钻探11钻进碎岩方法概述2钻探用硬合金切削具3硬质合金钻进的孔底碎岩过程4硬合金钻进特点及应用范围5硬合金钻头结构参数6硬合金钻进规程7各类地层钻进特性及典型硬合金钻头举例硬合金钻进2021/7/17工程钻探24.1钻进碎岩方法概述岩心钻探的钻进碎岩方法，可按破碎岩石原理分为物理的、化学的和机械的三个大类。4.1.1物理破碎方法①高压水射流法利用高速水射流冲击产生的压力使岩石破碎。在水中加入气泡或者磨料可加强破碎效果。该法已进入实用，对软岩直接破碎（如土层钻孔、水力割煤机等等）；对硬岩辅助破碎（如石油钻井里的牙轮钻头加喷嘴喷射钻进）。在深孔中，由于钻孔水柱压力的影响

2、，破碎效果变差，故应用孔深受限。2021/7/17工程钻探3②爆破法利用爆炸产生的高压冲击波破碎孔底岩石。需采用专门的爆破弹，其可将爆炸产生的高压冲击波定向聚能引导到孔底。该法在我国已进入实用，目前还不能连续钻孔，只用于爆破孔底坚硬岩体（如卵砾石地层中的大孤石）。由于爆破弹属于危险品，使用不够方便。③激光法利用高能量激光束产生的高温溶化岩石进行破碎。该法可与光谱分析装置结合，在孔内破碎岩石的同时，进行岩矿分析，因而勘探效率很高。随着激光技术的快速发展，这种方法的应用前景很好。2021/7/17工程钻探4④火焰法利用燃气或燃料喷射燃烧的高温熔化岩石形成钻孔。又称火焰钻进。研究历史很长，现仍

3、未见大量进入钻探实用。⑤电弧法原理类似电弧焊，将高压电分别施加在钻头和岩石上，形成电弧高温，熔融破碎岩石。研究历史较长，现也未见进入实用。该法只适用于导电性好的岩石，如磁铁矿等等。其它还有：微波法、超声波法、等离子体法，等等。2021/7/17工程钻探54.1.2化学破碎岩石方法①溶解法如盐类矿床等易溶解矿物的钻孔采矿。②气化法如地下煤层的气化采矿。③软化法用化学剂使岩石软化，可以辅助碎岩。2021/7/17工程钻探64.1.3机械破碎岩石方法对岩石施加机械外力，利用岩石的力学性质来破碎岩石的方法。这是目前使用最为广泛的方法。机械破碎法分类：●按破碎岩石钻头所用切削具的材质分硬合金钻进钢

4、粒钻进金刚石钻进●按施加外力的方式分冲击钻进回转钻进冲击回转钻进2021/7/17工程钻探74.2钻探用硬合金切削具●硬质合金最早广泛应用于金属切削加工，是用量最大的金属切削刀具。●上世纪初的一战时期，德国工程师洛曼首先建议并实施了将铸造碳化钨硬合金作为钻进切削具。●上世纪三十年代，前苏联发明自磨式硬合金钻头，硬合金钻进适用的地层更加广泛、用量增加。●目前，硬合金钻进是世界上使用范围最广、用量最大的钻进方法。2021/7/17工程钻探8①材料成分♦主要成分：碳化钨（WC），含量一般占85～97%。碳化钨硬度高，耐磨性强，耐温性也比较好；在钻探切削具中用作骨架材料。♦次要成分：钴（Go），

5、含量一般占3～15%。钴的硬度也很高，钴在钻探切削具中用作粘接材料，其功能是固结碳化钨颗粒，由于其充填在碳化钨颗粒之间，就使其具有了较好的韧性，抗弯能力提高。♦有时，为提高耐高温性能，在硬合金切削具表面增加碳化钛镀层。但由于钛的价格昂贵，而低转速钻进温度有限，故一般不用。2021/7/17工程钻探9②制造方法将粉末状碳化钨和钴按比例搅拌均匀；加入石蜡或其它临时粘接剂，放入型模加压成型；将压制好的切削具坯料放入电炉里烧结，即得到切削具产品。2021/7/17工程钻探10表4.1YG类硬质合金的性能表合金牌号*化学成分(%)物理机械性质特性及用途WCCo密度(g/cm3)硬度(HRA)抗弯

6、强度(MPa)YG3x97315.0～15.3921050耐磨性最好,冲击韧性最差,用于金属切削YG4c96414.9～15.2901400适用于均质和软硬互层地层中回转钻进YA691～93614.4～15.0921400加有少量TaC成分,提高了硬度YG694614.6～15.089.51400适用于回转钻进,使用效果仅次于YG4cYG6x94614.6～15.0911350细粒合金,强度接近YG6,耐磨性较YG6高YG892814.0～14.8891500地质勘探和石油回转钻进用主要品种YG8c92814.0～14.8881750粗粒合金,冲击韧性较高适于冲击回转钻进YG11c891

7、114.0～14.4872000耐磨性最差,冲击韧性最高,适于冲击回转凿岩YG15851513.9～14.1872000*硬质合金中的附加字母"x"表示细粒合金，"c"表示粗粒合金。③牌号及性能2021/7/17工程钻探11④常用形状、型号及规格按照我国的行业标准，硬质合金切削具主要有薄片状、方柱状、八角柱状和针状等形状。（参看教材P.65，表2-2-2。）※:单一材质和形状的硬合金切削具（即切削具是一整片或一整块硬合金）又称为磨锐