4[海底巖石與鉆頭破巖]海洋鉆井工程-資料下載頁
2025-02-27 00:41本頁面
【正文】 頭及其破巖原理三、金剛石鉆頭及其破巖原理類型按來源分按功用分按鑲嵌方式分按鉆井方式分天然金剛石鉆頭人造金剛石鉆頭全面鉆進(jìn)鉆頭表鑲孕鑲轉(zhuǎn)盤鉆井渦輪鉆井取心鉆頭金剛石鉆頭類型金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)鋼體胎體切削刃水眼與水槽(一一 )、 金剛石鉆頭金剛石鉆頭結(jié)構(gòu)雙錐階梯形剖面軟到中硬地層雙錐形剖面較硬地層“B”型剖面硬地層帶波紋的 “B”型剖面堅硬地層① 鋼體 鋼體是金剛石鉆頭的骨架。上部螺紋連接鉆具，下部與胎體燒結(jié)。② 胎體 鑲嵌金剛石顆粒的基體．胎體形狀，主要指工作面的幾何形狀和工作面積的大小，根據(jù)巖性設(shè)計的。 金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)金剛石在鉆頭工作面上的排布方式軟到中硬硬地層堅硬地層交錯排列法圓周排列法脊圈排列法切削刃表鑲式孕鑲式表孕鑲式③ 切削刃 金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)金剛石鉆頭的水眼與水槽是構(gòu)成鉆頭水動力的通道。④ 水眼與水槽金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)水眼和水槽的布置原則216。使金剛石鉆頭在鉆進(jìn)時，保證供給鉆頭工作面有足夠的水力能量。216。用于軟到中硬地層的金剛石鉆頭，由于工作小，金剛石顆粒粗而稀，鉆進(jìn)時鉆速快，巖屑多而粗，因此水槽應(yīng)寬而少。216。對于硬和堅硬地層，鉆頭工作面大、金剛石顆粒細(xì)而密，且出刃低，鉆壓大，水槽應(yīng)多、密、窄。金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)④ 水眼與水槽接觸面積吃入深度出露高度金剛石鉆頭基體 當(dāng)鉆某些硬地層時，鉆頭上的每粒金剛石在鉆壓作用下壓入巖石使當(dāng)鉆某些硬地層時，鉆頭上的每粒金剛石在鉆壓作用下壓入巖石使下面的巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)，呈現(xiàn)塑性，同時在旋轉(zhuǎn)扭矩的作用下下面的巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)，呈現(xiàn)塑性，同時在旋轉(zhuǎn)扭矩的作用下產(chǎn)生切削作用，破碎巖石的體積大體上等于金剛石吃入巖石的位移體積。產(chǎn)生切削作用，破碎巖石的體積大體上等于金剛石吃入巖石的位移體積。 金剛石鉆頭破巖原理 ① 、適用于硬、研磨性地層，渦輪鉆井，深井鉆井，取心作業(yè)。 ② 、壽命長，進(jìn)尺高。③ 、鉆頭下井前，井底打撈干凈，確保沒有金屬落物。④ 、先用小鉆壓、低轉(zhuǎn)速跑合，然后用合適鉆壓和高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。⑤ 、采用低鉆壓（ 3050kN）、高轉(zhuǎn)速、大排量鉆進(jìn)。金剛石鉆頭的正確使用 (1)金剛石鉆頭是一體性鉆頭，可以使用高的轉(zhuǎn)速低鉆壓（ 3070kN)，適合與高轉(zhuǎn)速的井下動力鉆具一起使用， 適合于定向鉆井 。 (2)金剛石鉆頭耐磨且壽命長，適合于 深井及研磨性地層 使用。 (3)在 地溫較高 時，牙輪鉆頭的軸承密封易失效，金剛石鉆頭則不會出現(xiàn)此問題。 (4)金剛石鉆頭的鉆壓低于牙輪鉆頭，因而 在鉆壓受到限制 (如防斜鉆進(jìn) )的情況下應(yīng)使用金剛石鉆頭。 (5)金剛石鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造比較靈活，生產(chǎn)設(shè)備簡單，因而能滿足 非標(biāo)準(zhǔn)的異形尺寸井眼 的鉆井需要。 金剛石鉆頭的特點(diǎn) 胎體 PDC鉆頭鋼體 PDC鉆頭 兩類 PDC鉆頭切削元件(二二 )、 PDC鉆頭鉆頭 （聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭）（聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭） PDC鉆頭為一整體式鉆頭，整個鉆頭沒有活動零部件，結(jié)構(gòu)比較簡單，大致由 鉆頭基體 、 鉆頭切削齒 、 噴嘴 及 排屑槽 等幾部分組成。 特 性 PDC既具有金剛石的硬度和耐磨性。 弱點(diǎn)是 熱穩(wěn)定性差，350℃ 以上加速磨損?？箾_擊能力較差。 ， Φ19 PDC鉆頭結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)? 內(nèi)外錐有利于鉆頭穩(wěn)定；? 外錐較長，可多布齒，使磨損均勻；? 鉆硬夾層，冠部齒易早期損壞。? 適合中等均質(zhì)地層特點(diǎn)? 鉆頭表面積較小，水力集中，清洗效果好；? 載荷分布較均勻；?用于鉆石灰?guī)r、白云巖等較硬地層。特點(diǎn)? 側(cè)向推力指向鉆頭中心，有利于防斜；? 鉆頭外部表面積大，可布置較多切削齒，利于提高壽命。? 用于軟地層。特點(diǎn)? 冠頂較寬且較平緩，載荷分布較均勻。? 外側(cè)采用圓弧，布齒面積較大。?用于硬地層。雙錐形 淺錐形 拋物線形 B 形①PDC 鉆頭基體冠部外形標(biāo)準(zhǔn)切削齒牙嵌式切削齒 增加金剛石薄層厚度、金剛石層與碳化鎢基片的接觸面積，提高研磨性和強(qiáng)度。環(huán)嵌式切削齒 嵌牙外緣增加一周聚晶金剛石環(huán)，提高耐磨、沖擊強(qiáng)度。② 鉆頭切削齒 鑿形切削齒 倒角切削齒凸圓形切削齒 齒狀碳化鎢基柱② 鉆頭切削齒 PDC鉆頭設(shè)計中用負(fù)前角、側(cè)偏角和切削齒出露高度規(guī)定排列方向。負(fù)前角又稱 后傾角側(cè)偏角切削齒的出露高度復(fù)合片層面與巖石工作面垂線之間的夾角。切削齒面與鉆頭徑向平面之間的夾角。與巖性有關(guān)，分全出露和部分出露兩種。③ 切削齒的排列方向 后傾角（負(fù)前角） α ： 起到保護(hù)切削齒，延長壽命的作用。取值 0176。 20176。 ，軟地層小一些，硬地層大一些。 側(cè)傾角（旁鋒刀面角） β ： 鉆頭旋轉(zhuǎn)時，切削刃面對切屑產(chǎn)生向外側(cè)的推力，有利于向外排除巖屑。 β=15176。 左右。③ 切削齒的排列方向 噴嘴出口形狀、射流噴嘴方向、流道的設(shè)計，以及排屑槽的形狀和布置都是 PDC鉆頭設(shè)計中重要組成部分。 噴嘴的配置和取向基本原則：每個噴嘴或水眼能清洗和冷卻一組復(fù)合片④ 噴嘴水道及排屑槽 PDC鉆頭是以切削 齒對地層進(jìn)行切削來破碎巖石，整個切削過程，與金屬切削過程很相似。巖石的切削過程實(shí)質(zhì)：是一種擠壓過程，在擠壓過程中，巖石主要以滑移變形方式成為切屑。 PDC鉆頭破巖原理 PDC鉆頭的破巖機(jī)理可概括為： PDC鉆頭切削齒在鉆壓作用下能自銳地吃入地層，在扭矩作用下向前移動剪切巖石。 在切削刃移動時，巖石經(jīng)過 OA面滑移變形越來越大，當(dāng)巖石移到OE面時，將不在沿 OE面滑移（如 2面），而是一起沿切削齒前傾面流出，所以稱 OA為初始滑移線，而稱 OE為終止滑移線。 PDC鉆頭破巖原理 ①PDC 鉆頭適用于軟到中硬的大段均質(zhì)地層，不適合鉆軟硬 交錯地層和礫石層。② 與牙輪鉆頭相比， PDC鉆頭宜采用低鉆壓、高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。③ 鉆頭下井前，井底要清潔，無金屬落物。新鉆頭鉆進(jìn)時， 先用小鉆壓和低轉(zhuǎn)速磨合井底。④PDC 鉆頭屬于整體式鉆頭，無任何活動部件，適合高轉(zhuǎn)速 的渦輪鉆井。 PDC鉆頭的正確使用演講完畢，謝謝觀看！
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