回转钻进用钻头概要ppt课件.ppt

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1、回转钻进用钻头Drillingbitsusedintherotary-tabledrilling第一节硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程第二节硬质合金钻头第三节钻探用金刚石及其孔底碎岩过程第四节金刚石钻头和扩孔器第五节钢粒钻头及其孔底碎岩过程第六节牙轮钻头及其孔底碎岩过程第七节全面钻头1第一节硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程Failureprocessofdownholerockdrilledbycarbide-insertbit一、钻探用硬质合金(hardmetalfordrilling)通常钻头切削具

2、采用钨钴类硬质合金。碳化钨为骨架材料，钴为粘结材料。硬质合金钻进一般适用于软、中硬岩层钻进。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。薄片状：1-5级软岩；方柱状、八角柱状：4-7级中硬岩石；其中八角柱状：较硬岩层和裂隙发育；针状：自磨式钻头，在硬地层或研磨性岩石中使用。2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）抗弯强度（MPa）YG3x97315.0～15.3921050耐磨性最好，冲击韧性最差，用于金属切削

3、YG4c96414.9～15.2901400适用于均质和软质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YA6，耐磨性较YA6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YG11c891114

4、.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注：硬质合金中的附加字母“x”表示细粒合金，“c”表示粗粒合金。3二、硬质合金钻头钻进的孔底碎岩过程(Failureprocessofdownholerockdrilledbycarbide-insertbit)回转钻进的机械钻速vm=60nmh1影响切入深度h1的主要因素有：轴向力大小，岩石的性质及岩屑被清除的速度。切削具的性质、几何形状及排布方式；钻头的转速与切削具的磨钝程度。1、塑

5、性岩石的孔底破碎过程2、脆性岩石的孔底破碎过程3、切入与切削同时作用下的碎岩过程4式中：Py—一个切削具上的轴向压力；S0—切削具与岩石的接触面积；σ—岩石的临界抗压入强度（相当于在该条件下岩石的硬度）。Py≥σ.S0是切削具切入岩石的必要条件，否则，切削具在井底不能切入岩石，碎岩过程只能是切削具对岩石的表面磨蚀，碎岩效果很差。因此，在硬质合金钻进中，必须有足以使切削具切入岩石的轴向压力。在塑性岩石中，切削具切入岩石的情况如图1.3－1所示。一个单斜刃的切削具在轴向压力的作用下，切入岩石的深度为。由

6、于切削具后斜面的作用，使切削具的刀尖O并非垂直切入岩石，而是沿着与垂直线成γ角的线方向切入岩石。因此，在切入的过程中,在前面OB上产生的正压力及摩擦力（等于摩擦一、塑性岩石的碎岩情况：岩石切入岩石底过程：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（和最小等于）岩石的抗压强度（压入硬度），即：（1.3－1）f)。系数同理，在后斜面OA上产生正压力及摩擦力。各作用力平衡关系如下：（1.3－2）（1.3－3）5式中：b—切削具的宽度；σn－OA面上的法线压强；σ－垂直于AB的

7、压强，它等于岩石的抗压入强度（压入硬度）。将式（1.3－5）代入式（1.3－4）中，则有：因此，切入深度h0为：若设：则有：式中：v－由切削具刃尖角β和切削具与岩石的摩擦角φ所决定的一个系数。在一般情况下，v＝0.88～0.97。根据切削具切入岩石的条件知：6图1.3－2塑性岩石中的回转切削Py-轴向压力；Px-水平力；h0-切入深度；b-切削槽宽（切削具宽度）7图1.3－5脆性岩石的回转切削过程Py-轴向压力；Px-回转水平压力；β－刃角h0-切入深度；abc-大剪切体；a'b'c'-第二次大剪切

8、体；B1－大剪切时岩面槽宽；图1.3－4单面锲形切削具切入脆性岩石Py-轴向压力；h0-切入深度；kok'-崩落岩穴8当钻头的直径较大时，γ很小，即cosγ=1，sinγ＝0，则式（1.3－10）、（1.3－11）写成：图1.3－7切入切削同时作用的井底碎岩情况Py-给进力；Px-切削力；R－岩石底抗压入阻力；Q－刃前阻力；N,T-R的分力；f-摩擦系数；α-切削角；β-切削具前面与岩石破碎面底夹角；γ-井底切削面倾角9三、硬质合金切削具的磨损(Wearoftungs