【正文】 復(fù)錐牙輪之所以產(chǎn)生滑動(dòng)，主要是牙輪線速度不再作直線分布，而是作折線分布。牙輪在滾動(dòng)過程中，牙輪中心的位置不斷上下交替，使鉆頭沿軸向作上下往返運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生鉆頭的縱向振動(dòng)。 （ 3）超頂、移軸。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第六節(jié) 牙輪鉆頭及其孔底碎巖過程 一、牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu) （一）牙輪鉆頭的組成 牙輪鉆頭由 鉆頭體、牙輪爪 （巴掌） 、牙輪、 軸承、水眼和儲(chǔ) 油密封補(bǔ)償系統(tǒng) 等部分組成。 （ 2）球形壓模壓入碎巖： 當(dāng)鋼粒磨成球形，接觸面積雖有所增加，但鋼粒大小不均，仍存在壓力集中，如果鉆壓足夠大，壓強(qiáng)達(dá)到了巖石壓入硬度，同樣發(fā)生壓入碎巖（類似球模壓入碎巖）。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù)第五節(jié) 鋼粒鉆頭及其孔底碎巖過程 （一）鋼粒 鋼粒的粒度 （ 3）鋼粒的粒度與鉆頭壁厚的配合關(guān)系 在鉆頭壁厚一定時(shí)，如果鋼粒直徑超過一定限度，鉆頭唇底不能穩(wěn)定壓砂，就不能有效地破碎巖石。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第五節(jié) 鋼粒鉆頭及其孔底碎巖過程 一、鋼粒鉆進(jìn)的基本原理 鋼 粒 鉆進(jìn) 的基本概念 用未 鑲焊 切削具的 鉆頭壓 住不與 鉆頭鋼 體 鑲 在一起、呈自由狀 態(tài) 的 鋼 粒，并 帶動(dòng) 它 們 在孔底 滾動(dòng) 而破碎巖石的 鉆進(jìn) 方法稱 為鋼 粒 鉆進(jìn) 。須選擇優(yōu)質(zhì)金剛石作規(guī)徑刃和內(nèi)邊刃。如果胎體不磨損或磨損極慢，則金剛石出刃甚小，發(fā)揮不了多刃微切削作用，鉆速很低。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第三節(jié) 金剛石及其孔底碎巖過程 微動(dòng)載碎巖 有些學(xué)者認(rèn)為，無論表鑲或孕鑲鉆頭在孔底的碎巖過程中，孔底還存在著微動(dòng)載的碎巖過程。質(zhì)量差，強(qiáng)度很低，鉆探中不能采用。 鉆探用的金剛石粒度： 粗粒 —— 5～ 20粒 /克拉； 中粒 —— 20～ 40粒 /克拉； 細(xì)粒 —— 40～ 100粒 /克拉； 粉粒 —— 100～ 400粒 /克拉。 （ 1）制造鉆頭的天然金剛石可分為 “ 包布茲 ” （ Bortz），“ 剛果 ” （ Congo）， “ 卡邦納多 ” （ Carbonado）， “ 巴拉斯 ”（ Ballas） 和 “ 雅庫特 ” （ Якут ） 五類。主要用以鉆進(jìn)粘結(jié)性較小的軟巖 。（ 2）水口形狀： 矩形、半圓形、梯形和三角形，三角弧形水口效果最好。 的小切削具，用于自磨式 鉆頭 。出刃 過 小，流阻 增 大，容易堵塞巖心、沖 毀 孔壁、漂浮 鉆 具。 尤其在高轉(zhuǎn)速、低鉆壓的條件下鉆進(jìn)研磨性巖石時(shí)，切削具磨損更快。 機(jī)械鉆速 vm取決于切削具切入巖石的深度 h 和鉆頭轉(zhuǎn)速 n ， 其表達(dá)式為 vm= 60n? m? h ， 鉆進(jìn)中，由于切削具被磨損， h 減小，鉆速將逐漸衰減。在切屑的裂隙尚未發(fā)展到全段面斷裂之前，下一部分切屑又發(fā)生滑移。它以碳化鎢粉末為骨架金屬，鈷粉末為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法制成。 在中硬及部分中硬以上巖層中采用銑齒牙輪鉆頭； ③ 這類硬質(zhì)合金稱為 YG類硬質(zhì)合金。因此，其 切屑 應(yīng)該 是連續(xù)的、平穩(wěn)的，其切削槽寬與切削具刃寬是相同的。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 四、硬質(zhì)合金切削具的磨損 切削具磨 損 和 鉆壓 的關(guān)系 費(fèi)得洛夫等研究了單位時(shí)間磨損量與刃端面積上比壓的關(guān)系。 (2) 切削具的磨損速度取決于切削具的硬度與所鉆巖石的硬度之比、巖石的研磨性、裂隙性等性質(zhì)，還取決于切削具在鉆頭唇面的布置。 合理選擇： 主要取決于巖層，一般為 1~3 mm。 （ 2）切削角 α 的 選擇 ： 根據(jù)所 鉆 巖性來 選擇 。（ 3）水口的數(shù)目： 等于切削具的數(shù)目或組數(shù)。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第二節(jié) 取心式硬質(zhì)合金鉆頭 （二）取心式硬質(zhì)合金鉆頭 中硬及較硬巖層用的鉆頭 這類巖層中鉆進(jìn)的特點(diǎn)是： ① 巖石的壓入硬度較大，為了保證切削具切入巖石，需有大的軸向壓力，因此，要求切削具有承受較大的抗彎能力； ② 切削具切入深度較小，鉆速相對(duì)較低，單位時(shí)間產(chǎn)生的巖粉量也較軟巖要少； ③ 巖石脆性較大、粘性小，排粉問題不很突出。其中， “ 包布茲 ”主要用于制造表鑲鉆頭， “ 剛果 ” 主要用于孕鑲鉆頭， “卡邦納多 ” 和 “ 巴拉斯 ” 現(xiàn)已很少用于做鉆頭， “ 雅庫特 ” 產(chǎn)于俄羅斯，主要在前蘇聯(lián)境內(nèi)使用。 其中，粗、中粒多用于表鑲鉆頭和表鑲擴(kuò)孔器，細(xì)、粉粒多用于孕鑲鉆頭和孕鑲擴(kuò)孔器。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第三節(jié) 金剛石及其孔底碎巖過程 二、鉆探用金剛石 鉆探用金剛石的粒度和品級(jí)（ 2）金剛石的品級(jí)： 主要根據(jù)晶形和 強(qiáng) 度來判定。 在軸向壓力（鉆壓）下，鉆頭被緊壓在孔底巖石表面，鉆具的回轉(zhuǎn)振動(dòng)和鉆柱彈性變形對(duì)孔底鉆壓的加強(qiáng)或減弱、泵送流體的壓力脈動(dòng)，對(duì)孔底巖石的破碎起到了積極的促進(jìn)作用。反之，如果胎體磨損太快，則造成金剛石過早的崩刃或脫粒，從而失去鉆進(jìn)能力、鉆頭壽命縮短。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第四 節(jié) 金 剛 石 鉆頭 和 擴(kuò) 孔器 （四）金剛石在胎體上的排列 金剛石在鉆頭唇面上的 排列方式有放射排列，螺旋排列和等距離排列等 。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第五節(jié) 鋼粒鉆頭及其孔底碎巖過程 鋼粒鉆進(jìn)的基本原理 巖心管的下端接有鋼粒鉆頭（鉆頭鋼體），鉆頭上開有口。一般，鋼粒直徑與鉆頭壁厚的配合關(guān)系為： t =（ 3~4） d式中： t—— 鉆頭壁厚，毫米； d—— 鋼粒直徑，毫米。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第五節(jié) 鋼粒鉆頭及其孔底碎巖過程 壓碎碎巖 壓碎碎巖方式雖屬于體積式碎巖，但在鋼粒鉆進(jìn)中，它所占的 碎巖比率不大 ，因?yàn)檫@種碎巖方式主要是靠接觸面積小而造成大的壓強(qiáng)來實(shí)現(xiàn)的。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第六節(jié) 牙輪鉆頭及其孔底碎巖過程 （二）牙輪鉆頭的基本參數(shù) 牙輪 帶有牙齒的錐體，用以破碎巖石。 牙輪軸線偏移，且主錐超頂，牙輪可自洗，且可以使牙輪產(chǎn)生軸向滑動(dòng)。 實(shí)際鉆進(jìn)中，由于鉆頭在孔底的縱向振動(dòng)，使鉆桿柱不斷壓縮與伸張，加之孔底的不平，在牙輪滾振的基礎(chǔ)上還疊加了振幅較大的低頻振動(dòng)，對(duì)地層產(chǎn)生沖擊作用破碎巖石。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第六節(jié) 牙輪鉆頭及其孔底碎巖過程 移軸引起的滑動(dòng) 鉆頭 水平投影面上，牙 輪軸線 相 對(duì) 于 鉆頭 徑向平移一段距離， 這 種 結(jié) 構(gòu)稱 為 牙 輪 的移 軸 。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第六節(jié) 牙輪鉆頭及其孔底碎巖過程 復(fù)錐引起的滑動(dòng) 復(fù)錐牙輪包括主錐和副錐（圖 432），主錐頂與鉆頭中心重合，而副錐錐頂?shù)难由炀€是超頂?shù)?。單齒接觸孔底時(shí)，牙輪中心處于高點(diǎn)；雙齒接觸時(shí)牙輪中心處于低點(diǎn)。適用于軟及中硬地層鉆進(jìn)。生產(chǎn)中以三牙輪鉆頭應(yīng)用最多。Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第五節(jié) 鋼粒鉆頭及其孔底碎巖過程 三、鋼粒鉆進(jìn)的碎巖機(jī)理 鋼粒鉆進(jìn)破碎孔底巖石主要有以下機(jī)理： 壓碎碎巖 —— 體積破碎 （ 1）尖楔壓入破碎巖石 —— 鉆進(jìn)開始階段 （ 2）球形壓模壓入碎巖 —— 鉆進(jìn)中后期 疲勞破碎 —— 鋼粒鉆進(jìn)的主要碎巖方式 脈動(dòng)沖擊碎巖 —— 鋼粒鉆進(jìn)全過程 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第五節(jié) 鋼粒鉆頭及其孔底碎巖過程 壓碎碎巖 （ 1）尖楔 壓 入破碎巖石： 開始 時(shí) ， 鋼 粒呈柱狀 ，當(dāng) 邊 棱與巖石接觸 時(shí) ，接觸面 積 小，壓 力集中，接觸面上的 壓 強(qiáng) 較大， 達(dá)到巖石的 壓 入硬度， 鋼 粒 壓 入巖石，巖石呈體 積 破碎方式破裂。 ② 外環(huán)間隙增大， 孔徑被擴(kuò)大，鉆桿和粗徑鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)，會(huì)造成過大的鉆孔彎曲。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第四 節(jié) 金 剛 石 鉆頭 和 擴(kuò) 孔器 六、金剛石擴(kuò)孔器 （二）擴(kuò)孔器的結(jié)構(gòu)類型 擴(kuò) 孔器由 鋼 體和含金 剛 石的凸起胎體 組 成（形成水槽） 現(xiàn)用擴(kuò)孔器的樣式很多，有單管的、雙管的、繩索取心的；有天然金剛石、人造單晶金剛石、人造聚晶金剛石的；有直棱、直條、螺旋棱、螺旋條的等等。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第四 節(jié) 金 剛 石 鉆頭 和 擴(kuò) 孔器 （四）金剛石在胎體上的排列 金 剛 石在胎體上的排列主要是指表 鑲鉆頭 唇面上的金 剛 石顆 粒的排列， 其原 則為 ： 金 剛 石均勻布 滿鉆頭 的胎體表面，并有一定的重疊度； 便于沖洗液排除巖粉，充分冷卻金 剛 石； 鉆進(jìn)中，唇面內(nèi)外兩側(cè)的棱部金剛石負(fù)擔(dān)最重，其次為底刃，再次為側(cè)面刃。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第四 節(jié) 金 剛 石 鉆頭 和 擴(kuò) 孔器 (一 )金 剛 石 鉆頭 胎體 孕鑲鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，胎體的磨損速度應(yīng)適當(dāng)超前于金剛石的磨損速度，使金剛石不斷出刃。 如果孕鑲金剛石鉆頭的胎體性能與所鉆巖石不適應(yīng)或沒有足夠的鉆壓，胎體不能超前磨耗，鉆進(jìn)中表現(xiàn)為 鉆頭 “ 打滑 ”，鉆速迅速下降。 許多小的晶體無規(guī)則地聚合叢生稱為聚晶體。 鉆探用金剛石常用一克拉（ ） 多少?；蜻^篩網(wǎng)目數(shù)（每平方英寸的網(wǎng)格數(shù)）來衡量。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第三節(jié) 金剛石及其孔底碎巖過程 二、鉆探用金剛石 鉆探用金剛石的分類 鉆探用金剛石按成因分為天然的、人造的兩大類。有菱形與斜角薄片等形式。保證切削具的冷卻和孔底及時(shí)排粉。 ， 用于 Ⅴ ～ Ⅶ 級(jí) 巖石； ③ β =90176。 設(shè) 置不合理的危害： 出刃 過 大，合金抗外力的能力降低、碎巖 斷面和功耗增大， 鉆 孔 易 彎曲。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 減輕切削具磨損的措施 (1) 避免切削具在表面破碎狀態(tài)下工作。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 四、硬質(zhì)合金切削具的磨損 硬合金鉆進(jìn)時(shí)，隨著切削具破碎孔底巖石，切削具本身不斷被磨損，對(duì)機(jī)械鉆速產(chǎn)生影響。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 （一）塑性巖石的碎巖情況 回轉(zhuǎn)切削過程 切削具切入巖石并回轉(zhuǎn)時(shí)，在水平力 Px作用下，壓迫其前面的巖石，使之發(fā)生塑性變形并不斷地向自由面滑移，稱為 切削作用 。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 二、鉆探用硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金的特性 （ 1）鉆探用的鎢 — 鈷合金： 主要是碳化鎢（ WC） — 鈷 (Co)系硬質(zhì)合金。 在硬巖中采用金剛石鉆頭或鋼粒鉆頭； ④ （ 2）牌號(hào)的意義： 合金牌號(hào)如 YG8c的意義為： YG— 鎢 鈷系硬質(zhì)合金； 8— 鈷的百分含量為 8%； c（ x） — 粗（細(xì)）粒合金。 Date 中國地質(zhì)大學(xué)勘查教研室工程鉆探與取樣技術(shù)工程鉆探與取樣技術(shù) 第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)孔底碎巖過程 （一）塑性巖石的碎巖情況