旧钻头基本与结构其它钻头的对比
金刚石复合片(PDC)是继人造金刚石单晶之后发展起来的新型超硬材料。它由在高温高压下形成的金刚石薄层和碳化钨基片组成。金刚石薄层中包含有许多细小的金刚石晶体,它们随机定向,所以强度和耐磨性极高。碳化钨基片加强了金刚石薄层,使它耐冲击,钻进时金刚石复合片在磨损过程中能保持锐利的棱边,这种自锐作用使旧钻头速高、使用寿命长。由于复合片的优异性能,自20世纪70年代末80年代初以来,国外在油井钻探、煤田钻探和部分岩心钻探中逐步开始使用金刚石钻头,从而大大提高了机械钻速和钻头寿命,降低了钻进的综合成本和成孔周期,取得了明显的经济效益。我国从20世纪80年代末开始生产复合片钻头,现已在油田钻进中广泛使用。随着复合片生产技术的提高和复合片钻头设计制造技术的进步,复合片钻头在地质钻探、煤田钻探、金属矿山开采、工程施工、水电施工、公路桥梁、边坡防护和灌浆工程中的使用越来越广泛,适应的地层也越来越广。
旧钻头的基本结构通常都是由复合片和钻头基体两部分组成。从钻头结构设计考虑,主要有复合片的定向、保径的方法、排粉和冲洗等。
1,钻头基体
钻头的基体是钻头的主要部分,是复合片的载体。其质量的高低,结构是否合理,对钻头的使用效果有很大的影根据所采用材料的不同,钻头基体分为胎体式和钢体式。
钢体式钻头的基体
直接采用钢材加工而成,目前,国内的地勘复合片钻头大多数采用的是钢体式。钢体式钻头的特点是制造简单、材料费用低,但存在保径效果较差、基体易被冲刷磨损、复合片支撑体易损坏等缺点,最终造成钻头的使用寿命短。随着复合片质量的提高,钢体超前损坏已成为复合片钻头损坏的主要形式之一。
胎体式钻头的基体
采用粉末冶金的方法制造,制造费用较高,但其它性能明显优于钢体式。刚刚研究开发出的一种新型胎体式钻头的底唇结构形式,其基体由刚体、胎体和孕镶于胎体中的金刚石等几部分组成。
2,复合片的形状
复合片它是由常规的复合片按照钻头底唇厚度采用线切割而成,而不是通常复合片钻头常用的圆片装。
其优点在于:
(1)复合片的大小根据钻头的需要切割,能够保证孔底的全覆盖。
(2)有利于保径。
(3)由于地勘钻头的环状尺寸较小,如果采用圆片状的复合片,其弧度太小,在钻进的初期速度较高,但磨损也快,机械钻度很快下降并使钻头报废。采用切割片,可选用较大尺寸的复合片,使钻头底唇在钻进过程中保持比较好的圆弧底唇,使复合片得到充分的利用,从而使钻头获得较长的寿命。
3,复合片的空间定位
复合片的空间定位是指复合片在钻头底唇上安放的空间位置。牙轮掌片的空间定位是复合片钻头设计的重点,对钻头钻进的性能有很大的影响。
(1)复合片的负前角。
复合片钻头的复合片前角采用负前角,负前角通常在0。一25。之间,以适应不同地层的需要。对于软地层,负前角取O。或较小值;对于较硬的地层,负前角应较大,以有效地切削地层并防止冲击对复合片的损坏。
旧钻头破碎岩石的好坏与岩石的力学性质有着密切的关系, 对不同岩石采用不同的破岩方式是很重要的。目前钻探上常用的破岩方式有剪切、犁削、磨削和压碎法几种。
对于不同的破岩方式会产生不同的钻进效果。在钻进中, 无论采取那种破岩方式, 如将它全部说为某一种破岩方式都是不完全的, 因为钻进中地层是千变万化的, 而钻头承受各种力的影响, 受岩石的磨损也在变化。无论怎样变化, 在中硬以下地层中钻进, 旧钻头的效果都优于其它钻头。
钻头的使用过程中需要严格的维护和保养工作有步骤的合理进行,要常常查抄主轴和弹簧夹头的同心度及弹簧夹头的夹紧力,同心度欠好会造成小直径的牙轮钻头断钻和孔径大等环境,夹紧力欠好会造成实际转速与设置的转速不合适,夹头与三牙轮钻头之间打滑。要常常查抄主轴压脚。压脚打仗面要程度且与主轴垂直不能摆荡,防备钻孔中发生断钻和偏孔。钻床的吸尘结果要好,吸尘风可低落牙轮钻头温度,共事带走粉尘削减磨擦发生低温。钻头如果在当初的安装或者是设计不到位的话,最容易受到损毁,它在设计的时候,如果只是重视到牙轮钻头的整体,而没有考虑到当地的温度,最后因为过高的温度,而让牙轮钻头向外挤出来,这样也就最容易受到损毁。
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