《回轉(zhuǎn)鉆進第一節(jié)硬質(zhì)合金.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《回轉(zhuǎn)鉆進第一節(jié)硬質(zhì)合金.ppt（118頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、工程鉆探學課件,工程鉆探,主講人：杜振川,工程鉆探學課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭與工藝,鉆進方法：是指在鉆探或鉆井工程中，向地下鉆孔（井）時，破碎孔（井）底巖石的方法及技術(shù)措施的總稱。 根據(jù)破碎巖石的外力作用性質(zhì)及方式，鉆進方法可以分為沖擊鉆進、回轉(zhuǎn)鉆進、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進以及振動鉆進等； 在回轉(zhuǎn)鉆進中，按回轉(zhuǎn)鉆進時破碎巖石所使用的磨料，又分為硬質(zhì)合金鉆進、鉆粒鉆進和金剛石鉆進、牙輪鉆進等。,工程鉆探學課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭與工藝,工程鉆探學課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭與工藝,硬質(zhì)合金鉆進：利用鑲焊在鉆頭體上的硬質(zhì)合金切削具作為碎巖的工具的鉆進方法。,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,一、概述,它適用于軟巖層及

2、中硬巖層的鉆進工作，即可鉆進14級軟的沉積巖及中硬的57級及部分8級巖漿巖和變質(zhì)巖。,硬合金鉆進是地質(zhì)勘探鉆進中的一種常用的主要鉆進方法。,工程鉆探學課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭與工藝,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,一、概述,硬質(zhì)合金鉆進鉆頭,工程鉆探學課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭與工藝,硬質(zhì)合金鉆進的特點： 1）由于切削具固定在鉆頭體上，它可以鉆進任意傾角的鉆孔，不受孔向、孔徑和孔深的限制。 2）可以根據(jù)不同的巖性和要求，合理地設(shè)計和選擇鉆頭的結(jié)構(gòu)，以便在不同的巖層中取得較優(yōu)的效果，并滿足工作要求。 3）鉆進中操作簡便，容易掌握。 4)鉆孔質(zhì)量容易保證，巖心采取率較高，孔斜較小。,第一節(jié) 硬質(zhì)合

3、金鉆進,一、概述,工程鉆探學課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭與工藝,影響硬質(zhì)合金鉆進的主要因素： 1) 巖層性質(zhì)：如巖石的硬度、研磨性、裂隙性和不均勻性等，以及巖層的硅化程度； 2）鉆頭方面： 硬質(zhì)合金的性能：如硬度、強度、韌性和抗磨性能等； 硬質(zhì)合金切削具的形狀、規(guī)格等； 切削具在鉆頭體上的排布形式和數(shù)量； 鑲焊的方法及質(zhì)量。 3）鉆進規(guī)程和操作技術(shù)，如所采用的鉆壓，轉(zhuǎn)速和泵量等。,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,一、概述,工程鉆探學課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭與工藝,硬質(zhì)合金鉆進的過程，實際上是硬合金切削具在外載作用下不斷破碎巖石和巖石不斷磨損硬質(zhì)合金切削具的過程。,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、

4、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,硬合金鉆進中，由于所鉆巖石的性質(zhì)不同，其破碎巖石的方式也不相同。硬合金鉆進的孔底碎巖過程，可分為塑性巖石的碎巖情況和脆性巖石的碎巖情況。,工程鉆探學課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進鉆頭與工藝,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,鉆頭上切削具切入巖石的必要條件是：切削具與巖石接觸面上的單位壓力必須大于或至少等于巖石的抗壓入強度（壓入硬度）。,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過程,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入

5、巖石的過程,,即：,,式中：P y一一個切削具上的軸向壓力； S。切削具與巖石的接觸面積； 巖石的臨界抗壓入強度（相當于在該條件下巖石的硬度）。,是切削具切入巖石的必要條件。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過程,,,如圖所示。一個單斜刃的切削具在軸向壓力P y的作用下，切入巖石的深度為h0 由于切削具后斜面的作用，使切削具的刃尖并非垂直切入巖石，而是沿著與垂線成r角的00線方向切入巖石。因此，在前面OB上，在切入過程中，產(chǎn)生正壓力N2及摩擦阻力N2tg 同理，在后斜面上產(chǎn)生正壓力N

6、l及摩擦阻力N1 tg,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過程,,,各作用力的平衡關(guān)系如下：,,（1）,（2）,（3）,所以,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過程,,根據(jù)切削具切入巖石的條件知：,,式中：b切削具的寬度； 一OA面上的法線應(yīng)力 垂直于AB面上的壓強，等于巖石的抗壓入強度（壓入硬度）。,,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切

7、削具的碎巖過程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過程,,,,,把（4）代入（3）式中，則：,,因此切入深度為：,,,令,則：,,（5）,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過程,,,,,為由切削具刃尖角 和切削具與巖石的摩擦角 所決定的一個系數(shù)，在一般情況下， =0.880. 97,由（5）式看出，對塑性巖石來說，切入深度h0與軸向壓力Py成正比，而與切削具的寬度b，刃尖角的正切，以及巖石的抗壓入強度成反比。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削

8、具的碎巖過程,1）塑性巖石的碎巖情況, 回轉(zhuǎn)切削過程,,,,,如圖所示，當切削具切入巖石并作回轉(zhuǎn)運動時，切削具在水平力（切削力）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。,Py-軸向壓力； Px-水平力； h0-切入深度； b-切削槽寬（切削具寬度）,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,2）脆性巖石的碎巖情況, 切入巖石的過程,,,,,如圖所示，當切削具與巖石接觸面的壓強達到或超過巖石的壓入硬度時，在軸向力Py作用下切削具切入巖石。此時巖石發(fā)生脆性剪切，碎裂的巖屑向自由面崩出。,單面鍥形切削具

9、切入脆性巖石 Py-軸向壓力；h0-切入深度；ko k-崩落巖穴,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,2）脆性巖石的碎巖情況, 回轉(zhuǎn)切削過程,,,,,脆性巖石的回轉(zhuǎn)切削過程 Py-軸向壓力；Px-回轉(zhuǎn)水平力； 刃角h0-切入深度； abc-大剪切體； abc-第二次大剪切體； B1大剪切時巖面槽寬；,當切削具在軸向力Py的作用下切入巖石ho深度后，再在水平力Px的作用下，發(fā)生水平剪切。,當切削具在水平力Px作用下前進時，首先將刃尖前的巖石abc剪切掉（稱為大剪切），于是Px力突然減落下來。,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔

10、底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,2）脆性巖石的碎巖情況, 回轉(zhuǎn)切削過程,,,,,經(jīng)過不斷的小體積剪切后，切削具刃前與巖石接觸的面積逐漸增大，直至又達到ab全高接觸時，然后又發(fā)生一次abc的大剪切。因此，在脆性巖石中回轉(zhuǎn)切削過程是由數(shù)個小剪切和一個大剪切所組成的不斷循環(huán)的過程。,當切削具繼續(xù)前進時，在切削具刃尖前不斷發(fā)生小體積剪切，崩落出小體積的巖屑。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,,,,,3) 切削具的運動軌跡,實際上，孔底破碎巖石是切入與切削同時進行的?？椎浊邢髅娉陕菪€前進。如圖所示。,Py給進力； Px切削力；

11、R巖石底抗壓入阻力； Q刃前阻力；N,TR的分力； f摩擦系數(shù)；切削角； 切削具前面與巖石破碎面底夾角；井底切削面傾角,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,,,,,4) 切削具上的作用力,作用于切削具刃上的有給進力和切削力。,給進力Py，是單位刃長上的軸向力，這是主要作用力，其他作用力都決定于該主作用力的大小和巖石的力學性質(zhì)。 切削力Px，是單位刃長上的水平力。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,1、硬合金切削具的碎巖過程,,,,,4) 切削具上的作用力,作用于切削具刃上的有給進力和切削力。,,因

12、巖石的抗剪強度比壓入硬度小許多倍，故力Px通常小于Py值很多倍。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,,,,,硬質(zhì)合金切削具破碎巖石； 巖石磨損硬質(zhì)合金切削具。,衡量切削具的磨損，常采用下列指標： (1）絕對磨損，是切削具高度的磨損，也稱總磨損 (2）相對磨損，可分為：單位時間的磨損 單位進尺的磨損 單位摩擦功的磨損,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,,,,,1）切創(chuàng)具高度的磨損,當切削具高度磨損后，切削具的切入深度減小。 由圖可

13、知，其實際切入深度為：,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,,,,,1）切創(chuàng)具高度的磨損,當轉(zhuǎn)速為n (r/min)，時間為t (min）時，則,,,V切削具的磨損體積； A摩擦功； 表示切削具抗磨性能的系數(shù),工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,,,,,1）切創(chuàng)具高度的磨損,當轉(zhuǎn)速為n (r/min)，時間為t (min）時，則,,,可改寫為：,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,,,,,1）切創(chuàng)具高度的磨損,,

14、,,,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,,,,,1）切創(chuàng)具高度的磨損,,,,,,式中： 巖石的壓入硬度； f巖石與切削具的摩擦系數(shù)； R-r切削具寬度； R+r鉆頭平均直徑； 切削具刃尖角和摩擦角所決定的 系數(shù)。 不同巖石硬合金切削具的抗磨性能系數(shù)值可查表。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,,,,,2）切削具在孔底工作時的不均衡磨損,,,,,, 切削具內(nèi)、外側(cè)磨損的不均勻狀況,鉆進時，由于內(nèi)、外兩側(cè)的工作負擔較重，所以磨損比中部大，又由于

15、外側(cè)比內(nèi)側(cè)行程長，所以外側(cè)的磨損更為嚴重。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,,,,,2）切削具在孔底工作時的不均衡磨損,,,,,, 切削刃底端的磨損狀況,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,二、硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,,,,,2）切削具在孔底工作時的不均衡磨損,,,,,, 切削刃底端的磨損狀況,實際鉆進中切削具高度磨損后，底端不是呈平面形狀。因為工作刃前緣擔負的碎巖工作很重，所以前緣磨損較大；同時刃的后緣在回轉(zhuǎn)運動中受巖屑和巖面的研磨也產(chǎn)生磨損。因此實際上切削刃端不是呈平面狀磨損而是呈圓弧狀磨損，如

16、圖 （b）所示。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,三、硬質(zhì)合金切削具鉆頭,,,,,1、鉆頭體,鉆頭體是用D35或D45號鋼的無縫鋼管制成。,2、硬質(zhì)合金切削具,硬質(zhì)合金主要是碳化鎢(WC）一鉆(CO）系列硬質(zhì)合金。它以碳化鎢粉末為骨架金屬，鉆粉末為粘結(jié)劑。這類硬質(zhì)合金稱為YG類硬質(zhì)合金。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,三、硬質(zhì)合金切削具鉆頭,,,,,硬質(zhì)合金定型產(chǎn)品形狀：,硬質(zhì)合金切削具形狀的確定和選擇應(yīng)考慮的因素：,(1)有利于破碎巖石； (2)有利于抗磨損； (3)有利于抗斷、抗崩； (4)有利于鑲焊和修磨。,片狀 柱狀 針狀,,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取

17、心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,,取心式鉆頭的結(jié)構(gòu)要素有：,,鉆頭體； 切削具的出刃； 切削具的鑲焊角度； 切削具在鉆頭上的排列和布置； 切削具的數(shù)目； 水口、水槽的形式與數(shù)目等。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,,1）、鉆頭體,鉆頭體高度85mm，螺紋部分長度40mm， 螺距4mm 鉆頭內(nèi)壁制成錐度，為了便于卡取巖心。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,,2）、切削具出刃,為了使切削具順利地切入巖石，沖洗液暢通，以及減少鉆頭體的磨損，切削具必須突出于鉆頭體一定的量，此突出部分稱為出刃。,出刃有內(nèi)出刃、

18、外出刃和底出刃,井壁,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,2）、切削具出刃,（1）內(nèi)、外出刃,內(nèi)、外出刃是保證鉆具與巖心、鉆具與孔壁之間留有間隙以及保持一定的孔徑和巖心直徑,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,2）、切削具出刃,（1）內(nèi)、外出刃,內(nèi)、外出刃的大小主要取決于所鉆巖層。 對于較硬的巖層，孔壁較穩(wěn)固，鉆速較低，產(chǎn)生的巖粉量也較少，故需要的沖洗液量也小，內(nèi)、外出刃可取小值。 對于軟巖層，鉆速大，產(chǎn)生的巖粉量大，需要沖洗液量也大，因此，內(nèi)、外出刃應(yīng)選大一些。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取心

19、式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,2）、切削具出刃,（1）內(nèi)、外出刃,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,2）、切削具出刃,（2）底出刃,底出刃大小必須滿足h1和h0兩部分所需的高度，即底出刃Hh0hl,h0是切入巖石的深度； h1是保證沖洗液暢通地清除巖粉和冷卻切削具所需高度。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,3）、切削具的鑲焊角,一個具有一定刃角的切削具以不同的鑲焊角鑲捍在鉆頭上，即有不同的切削角，可有不同的碎巖效果。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,3）、切

20、削具的鑲焊角,當 =0時，即 =900，切削具垂直于鉆頭唇面，稱為直鑲,當為正時，即 <900稱為正斜鑲,當為負，即 900時，稱為負斜鑲,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,3）、切削具的鑲焊角,切削角應(yīng)根據(jù)所鉆巖石來選定。 一般鉆進軟巖， 角選用小一些， =700800； 對脆性和較硬的巖石，切削具主要是壓碎和剪切作用破碎巖石，切削具被磨鈍較為突出，因此最好用直鑲或負斜鑲， 角選用900-1050。這樣切削具的抗磨性能較好，同時巖屑也易排出。,工程鉆探學課件,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,3）、切削具的鑲焊角,切削角影響切削具抗磨性能的情

21、況如圖所示，當刃角一定時，假如磨損高度相同，則3種不同的切削角（ 1, 2， 3）的切削具磨損y后，切削具刃端與巖面的接觸面積便不同。由圖可知：S2

22、列,堆狀排列 硫松排列,,堆狀排列,疏松排列,工程鉆探學課件,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,4) 切削具在鉆頭底面上的排列,切削具在鉆頭底面上的排列形式，應(yīng)考慮下列因素： 切削具應(yīng)成組地排列在鉆頭底端，每組完成一個環(huán)槽寬度的切削； 有利于玻碎巖石，即將孔底環(huán)寬分成多環(huán)來分別破碎巖石，造成更多的自由面，有利于碎巖； 盡量提高抗磨能力，并使各個切前具的磨損均勻，以免局部磨損過多而影響整個鉆頭的壽命。 便于排除巖粉，減少巖屑對切削具的磨損和避免重復碎巖。,工程鉆探學課件,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,5）切削具在鉆頭底面上的數(shù)目,每組切削具完成一個槽寬的切削工作量。因此，在一定條

23、件下，組數(shù)越多，單位時間內(nèi)完成的切削量也愈大，鉆速便愈高。其機械鉆速為： 式中：v機械鉆速； h切削具切入巖石的深度； q切削具的組數(shù)； n鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)。,,工程鉆探學課件,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,5）切削具在鉆頭底面上的數(shù)目,顯然，當切入深度和轉(zhuǎn)數(shù)不變時，鉆頭體上的組數(shù)愈多，機械鉆速愈高。但切削具的組數(shù)受到每組切削具的排列方式及鉆頭直徑的限制。由于在組與組之間還必須為沖洗水口留出一定的距離，因此，切削具在鉆頭體上可能的最大組數(shù)受鉆頭周長的限制。 鉆頭上的切削具數(shù)目的選擇應(yīng)根據(jù)可能施加的鉆壓、切削的型式（決定切入面積）和巖石壓入硬度等因素而定。 mP/s

24、 一般情況下，一個鉆頭上的切削具數(shù)目不少于4個。,,工程鉆探學課件,四、取心式硬質(zhì)合金鉆頭的結(jié)構(gòu)要素,,,,6）鉆頭上的水口和水槽,硬質(zhì)合金鉆頭上必須有合理的水口和水槽，水口和水槽是沖洗液流經(jīng)鉆頭到孔底并返回井筒的通道，它直接影響著沖洗巖屑和冷卻切削具的效果，進而影響鉆進效率和鉆頭磨損狀況。,,硬質(zhì)合金鉆頭的各種水口和水槽,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,磨銳式硬合金鉆頭：是指鉆頭磨鈍后可修磨銳利的鉆頭。為了使切削具容易切入巖石，把切削具磨成（制成）單斜面切削具。但是這種切削具在鉆進中不斷被磨損而變鈍，如圖所示。,,取心式硬質(zhì)合金鉆頭,磨銳式鉆頭 自磨式鉆頭,,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆

25、頭,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,磨銳式硬合金鉆頭這種切削具在鉆進中不斷被磨損而變鈍，因而鉆速隨著切削具磨鈍而逐漸下降，如圖曲線I所示。 巖石研磨性愈大，切削具磨損愈快，鉆速下降也愈快。所以磨銳式鉆頭只適應(yīng)于研磨性小的軟及中硬巖石。,,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭,磨銳式和自磨式鉆頭的鉆進曲線 I一磨銳式鉆頭；一自磨式鉆頭,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,鉆進的特點是：a 壓入硬度較小，可在較小的軸向壓力下切入巖石；切入深度較大，巖屑的顆粒也較大；b 鉆速高，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的巖屑量大，故要求鉆頭易于排粉；c 該類巖層粘結(jié)性大，容易發(fā)生糊鉆和遇水膨脹等問題，因此，鉆具和孔壁間

26、以及巖心管和巖心要有較大的間隙；d 巖層的研磨性較小，可以選用鋒利的切削刃。,,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭,1）松軟及中軟巖層所用的鉆頭,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,螺旋肋骨鉆頭：該鉆頭采用K572型硬合金切削具鑲焊而成。鉆頭外面有3塊與鉆頭底唇面呈450的螺旋肋骨，在肋骨上直鑲T313型硬質(zhì)合金。,,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭,1）松軟及中軟巖層所用的鉆頭,代表性鉆頭有：,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,螺旋肋骨鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進時，流通截面大，可使孔底干凈，從而提高鉆進效率。 螺旋肋骨鉆頭適用于鉆進25級的巖層，覆蓋層，粘土層，風化砂巖及鋁土頁巖等。,,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭

27、,1）松軟及中軟巖層所用的鉆頭,代表性鉆頭有：,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,品字形鉆頭：此種鉆頭每組三顆硬質(zhì)合金切削具呈品字排布，直鑲的T107中間合金底出刃大，起掏槽作用，兩邊合金起擴大自由面作用。 適用于4-6級中硬巖層，如石灰?guī)r、大理巖和粗砂巖等。,,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭,1）松軟及中軟巖層所用的鉆頭,代表性鉆頭有：,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,在該類巖層中鉆進的特點是：a 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；b 切削具切入深度較小，鉆速相對較低，所以單位時間產(chǎn)生的巖粉量也較軟巖要少；c 同

28、時一般巖石脆性較大、粘性小，排粉問題不很突出。 因此，在這類巖層中鉆進，主要的問題是碎巖和磨損。故切削具的排列應(yīng)創(chuàng)造條件，有利于碎巖，有利于硬合金抗磨。,,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭,2）中硬及較硬巖層用的鉆頭,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,內(nèi)外鑲硬合金鉆頭：鉆頭上鑲有K573型硬質(zhì)合金，內(nèi)外出刃一般為1-2mm，底出刃為2-3mm。切削具可斜鑲也可直鑲，孔底形成二環(huán)階梯。適用于如均質(zhì)石灰?guī)r、大理巖、較松散的砂巖等。,,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭,2）中硬及較硬巖層用的鉆頭,代表性鉆頭有：,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,大八角硬合金鉆頭：鉆頭壁厚l 0mm，鑲焊K534硬

29、質(zhì)合金，可斜鑲也可直鑲。 用以鉆進5-7級和部分8級不均質(zhì)巖層。如長興灰?guī)r、硅化灰?guī)r、凝灰?guī)r等。,,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭,2）中硬及較硬巖層用的鉆頭,代表性鉆頭有：,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,為了克服磨銳式鉆頭在鉆進中不斷被磨鈍的問題，選用小斷面切削刃（薄片或小圓柱），使在鉆進中切削刃磨損后與巖石接觸面積保持不變，即不會變鈍，稱為自磨式鉆頭。,,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,自磨式鉆頭的切削具由硬質(zhì)合金和支撐體兩部分組成。 硬合金切削具有針狀合金、薄片合金等； 支撐體采用軟鋼片和軟鋼柱或粉末冶金等作胎塊。,,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探

30、學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,自磨式硬合金鉆頭主要用于鉆進硬而研磨性大的可鉆性5-8級及部分9級巖石。在鉆進中切削具刃與巖石的接觸面積保持不變，始終保持一定的刻取巖石的能力，直到切削具磨完為止。所以自磨式鉆頭有比較穩(wěn)定的機械鉆速，同時也有較長的回次進尺。,,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,胎塊式針狀硬合金鉆頭：這種針狀硬合金鉆頭適宜于在6-7級及部分8級巖層中鉆進，其機械鉆速高，鉆頭壽命長，并且鉆孔質(zhì)量好，操作方便，成本低。 這種鉆頭的胎塊是預制品，各勘探隊可根據(jù)需要，將胎塊鑲焊在鉆頭體上，供不同巖層條件下使用。,,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探學課件,

31、五、取心式硬合金鉆頭,,,,胎塊式針狀硬合金鉆頭：,,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,薄片硬合金鉆頭：該鉆頭采用1520mm的硬合金薄片。支撐鋼片單粒為4520mm，雙粒者為41020mm，內(nèi)、外出刃皆為l. 5mm。在主切削具后面有5510mm方柱硬合金作為輔助切削具，它們共同組成一組，在 91鉆頭上鑲焊3組。,,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探學課件,五、取心式硬合金鉆頭,,,,薄片硬合金鉆頭：這種鉆頭適于鉆進67級研磨性較大的中粒砂巖。試驗表明，這種鉆頭比普通硬合金鉆頭在鉆進5-7級研磨性大的巖層時，具有較大的優(yōu)越性。一般回次進尺提高60%100%；機械鉆

32、速提高10-30，顯示了自磨式鉆頭的優(yōu)點。,,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探學課件,,,,,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,1、全面鉆進概述, 全面鉆進鉆進中不采取巖心，全面破碎孔底巖石。全面鉆進所使用的鉆頭全面鉆頭。 使用全面鉆頭不受回次進尺的限制，可節(jié)約大量升降鉆具和取心的輔助作業(yè)時間，因此在鉆探和工程施工鉆井中得到廣泛應(yīng)用。 全面鉆頭包括硬質(zhì)合金全面鉆頭、金剛石全面鉆頭、鋼粒全面鉆頭、牙輪鉆頭和螺旋鉆頭等。,工程鉆探學課件,,,,,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭, 刮刀鉆頭,刮刀鉆頭是回轉(zhuǎn)鉆進中使用最早的一種鉆頭，它是在圓柱形殼體上，焊有側(cè)向工作刀翼，刀翼上焊有薄片狀硬質(zhì)合金切削具，刀翼相對于鉆頭軸

33、線垂直地布置，沖洗通道在刀翼之間，液流朝向孔底的周邊部位。,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型,工程鉆探學課件,,,,,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭, 刮刀鉆頭,刮刀鉆頭是回轉(zhuǎn)鉆進中使用最早的一種鉆頭，它是在圓柱形殼體上，焊有側(cè)向工作刀翼，刀翼上焊有薄片狀硬質(zhì)合金切削具，刀翼相對于鉆頭軸線垂直地布置，沖洗通道在刀翼之間，液流朝向孔底的周邊部位。,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型,工程鉆探學課件,,,,,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型, 刮刀鉆頭,依刀翼的數(shù)目，刮刀鉆頭分為： (1)兩翼刮刀鉆頭（魚尾鉆頭）； (2）三冀亂刀鉆頭； (3）四冀刮刀鉆頭。 翼片切削具采用直鑲，多用于

34、鉆進軟中硬巖層。,兩翼刮刀鉆頭,工程鉆探學課件,,,,,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型, 刮刀鉆頭,依刀翼的數(shù)目，刮刀鉆頭分為： (1)兩翼刮刀鉆頭（魚尾鉆頭）； (2）三冀亂刀鉆頭； (3）四冀刮刀鉆頭。 翼片切削具采用直鑲，多用于鉆進軟中硬巖層。,三翼刮刀鉆頭,工程鉆探學課件,,,,,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型, 刮刀鉆頭,依刀翼的數(shù)目，刮刀鉆頭分為： (1)兩翼刮刀鉆頭（魚尾鉆頭）； (2）三冀亂刀鉆頭； (3）四冀刮刀鉆頭。 翼片切削具采用直鑲，多用于鉆進軟中硬巖層。,四翼刮刀鉆頭,工程鉆探學課件,,,,,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭

35、,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型, 刮刀鉆頭,刮刀鉆頭刀翼的結(jié)構(gòu)參數(shù),刮刀鉆頭的刀翼是碎巖的主要部件，刀翼的幾何形狀對鉆頭的鉆進效率和鉆頭的壽命影響很大。,工程鉆探學課件,,,,,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型, 刮刀鉆頭,刮刀鉆頭刀翼的結(jié)構(gòu)參數(shù),（1）刃尖角：表示刀刃的尖銳程度。越 小，切入巖石的能力越強但強度小。軟巖層810；巖石較硬1215； 孔較深時角也適當增大。,工程鉆探學課件,,,, 刮刀鉆頭,刮刀鉆頭刀翼的結(jié)構(gòu)參數(shù),（2）切削角：角越大，吃入深度越深，但角過大時，剪切破碎困難，鉆進阻力大。一般= 7085，軟地層角應(yīng)小一些，硬地層角大一些。 （3）刃后角

36、：=-。,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型,工程鉆探學課件,,,, 錐形三翼鉆頭,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型,工程鉆探學課件,,,, 四翼階梯籠式鉆頭,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型,工程鉆探學課件,,,, 籠式全面鉆頭,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型,工程鉆探學課件,,,, KDJ-1500型擴底鉆頭,六、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進鉆頭的類型,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,1、概述,鉆進規(guī)程：是指為提高鉆進效率、降低成本、保證質(zhì)量

37、所采取的技術(shù)措施，通常指可由操作者人為改變的參數(shù)組合。 在回轉(zhuǎn)鉆進中主要的鉆進參數(shù)有：鉆壓、轉(zhuǎn)速、沖洗介質(zhì)的品質(zhì)、單位時間內(nèi)沖洗介質(zhì)的消耗量（沖洗液量或泵量）等工藝參數(shù)。 生產(chǎn)中有不同的鉆進規(guī)程：最優(yōu)規(guī)程、合理規(guī)程、專用規(guī)程,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,1、概述,1）、最優(yōu)規(guī)程： 指在一定地質(zhì)條件和鉆進方法下，為保證鉆孔質(zhì)量，獲取最高鉆速或最低鉆進成本而選擇的鉆進參數(shù)搭配。 每米鉆進總成本 (元/m) Cb鉆頭價格；Cr鉆機單位時間費用；H鉆頭進尺。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,

38、1、概述,1）、最優(yōu)規(guī)程：,變換得： (元/m) vm機械鉆速，m/h；t純鉆時間，h； k = t1/t 、 K1=T1 / t 、 K2=T2 /t ；,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,1、概述,1）、最優(yōu)規(guī)程：,對于一定的鉆孔、設(shè)備和孔深，k、K1、K2基本上為一經(jīng)驗值。依據(jù)C=f（vm），求出對應(yīng)于最低成本Cmin的最優(yōu)鉆速vm優(yōu)，并由此可確定最優(yōu)的鉆壓、轉(zhuǎn)速等規(guī)程參數(shù)。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,1、概述,2）、合理規(guī)程 在給定條件下，當規(guī)程參數(shù)選擇受到某種制約時（例如設(shè)備功率

39、不足，鉆具強度不夠、沖洗液泵量不足等），在保證鉆孔質(zhì)量的同時爭取最大鉆速的鉆進參數(shù)組合叫做合理規(guī)程。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,1、概述,3）、專用規(guī)程 為完成特種取心，糾斜，定向鉆進等任務(wù)所采用的參數(shù)組合稱為專用規(guī)程。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,鉆壓是孔底碎巖的必要條件。鉆壓的大小決定著碎巖的方式和特點，它直接影響鉆進速度。,1）鉆壓的確定, 鉆壓對機械鉆速的影響,機械鉆速與鉆壓的關(guān)系是：機械鉆速隨著鉆壓的增加而不斷地增大。具體可分為3個階段：表面破碎階段、疲勞破碎階

40、段、體積破碎階段。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,機械鉆速隨著鉆壓的增加而不斷地增大。隨后增加鉆壓鉆速是下降的。,1）鉆壓的確定,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,機械鉆速下降的原因是：在鉆進過程中，切削具逐漸被磨鈍后，切削具與巖石的接觸面積逐漸增大，使切削具接觸面上的壓強減小，以致低于巖石的壓入硬度，因而碎巖方式由體積破碎過渡到疲勞破碎，甚至表面破碎，鉆速急劇下降。,1）鉆壓的確定,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆

41、進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,具體實施時，確定鉆壓必須考慮巖石的狀態(tài)、鉆頭的類型、鉆孔深度和鉆具強度等因素。例如：鉆進粘結(jié)性的軟巖時，鉆壓應(yīng)選得小一些，以免堵水糊鉆；鉆進研磨性較大的巖層時，鉆壓應(yīng)適當加大一些，以免鉆壓不足而造成鉆頭過早磨鈍；鉆進裂隙性巖層時，則鉆壓應(yīng)適當降低一些，以免崩刃等。,1）鉆壓的確定,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,鉆頭的轉(zhuǎn)速，即鉆頭每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。在鉆進中，用以衡量鉆頭回轉(zhuǎn)速度的指標有：轉(zhuǎn)速(n)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)；周速（v)鉆頭切削具的圓周速度。兩者的關(guān)系是：,2）轉(zhuǎn)速的確定,,v鉆頭的

42、圓周速度，m/s n鉆頭每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，r/min D鉆頭直徑，m,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,轉(zhuǎn)速對不同硬度巖石的碎巖狀態(tài)的影響是不同的： 由圖可知：在粘土類巖石（曲線1）中，機械鉆速幾乎隨轉(zhuǎn)速成正比地 增長；在堅硬的，高研磨性的巖石（曲線）中，機械鉆速隨轉(zhuǎn)速增加而增長得相對緩慢些；而在中等硬度的，研磨性較小的巖石（曲線）時，則介于前兩者之間。,2）轉(zhuǎn)速的確定,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,在堅硬的，高研磨性的巖石（曲線）中，

43、機械鉆速隨轉(zhuǎn)速增加而增長得相對緩慢些；若超過極限轉(zhuǎn)速no 繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速時，將導致機械鉆速的下降。,2）轉(zhuǎn)速的確定,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,另外，提高轉(zhuǎn)速還受到鉆桿柱的強度，鉆桿柱工作穩(wěn)定性的限制，以及鉆桿結(jié)構(gòu)和鉆探設(shè)備能力的限制?？s小鉆孔直徑，改善鉆桿柱在孔內(nèi)的工作狀態(tài)和采用乳狀液等潤滑措施，以減小其回轉(zhuǎn)磨阻，在這樣的條件下，轉(zhuǎn)速可以提高到較高的水平。,2）轉(zhuǎn)速的確定,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,在鉆探中，將由泵送入孔內(nèi)的沖洗液的流

44、量稱為沖洗液量或泵量。,3）沖洗液量的確定,,送入孔內(nèi)的沖洗液量，主要是用于清除孔底產(chǎn)生的巖粉和冷卻鉆頭?？椎椎那鍧崰顟B(tài)對鉆進影響很大，把孔底破碎下來的巖屑及時沖離孔底，就為連續(xù)破碎巖石新鮮面創(chuàng)造了條件，從而避免重復破碎巖屑和無益地消耗功能。同時，孔底清潔也減少了鉆具的磨損和防止某些孔內(nèi)事故的發(fā)生。隨著沖洗液量的增加，對孔底清除巖粉和冷卻鉆頭的能力也增強。,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,因此，在硬質(zhì)合金鉆進中，盡可能采用較大的泵量是有益的。但是過大的泵量，即工作泵壓增大。一方面直接增加了沖洗泵的負荷；另一方面，過大的泵

45、量還會帶來在軟地層沖毀巖心和孔壁的問題，并且在巖心頂端造成很大的壓力，使巖心劈裂而發(fā)生巖心堵塞，降低巖心采取率。因此泵量應(yīng)有一個合理的值。,3）沖洗液量的確定,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,一般說來，巖石可鉆性級別越低，轉(zhuǎn)速越大，機械鉆速越高，則所用的泵量應(yīng)越大；孔徑越大，所用的泵量也越大。 泵量應(yīng)有一個合理的值。沖洗液的排粉、冷卻、潤滑和護壁諸功能中，以排粉所需的泵量最大，故以此為依據(jù)來選擇泵量。,3）沖洗液量的確定,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭

46、的鉆進規(guī)程,鉆壓、轉(zhuǎn)速和泵量對鉆進速度都產(chǎn)生影響，而各參數(shù)之間又是相互關(guān)聯(lián)的，并且各鉆進參數(shù)都存在著各自的最優(yōu)值。但是不同的巖石具有不同的可鉆性和不同的研磨性，在各參數(shù)的相互影響下，這些最優(yōu)值都會有所改變。,4）各鉆進參數(shù)間的配合關(guān)系,,工程鉆探學課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,一般說來，用磨銳式硬合金鉆頭鉆進，由于切削具的強度和耐磨性的限制，對于不同的巖石，應(yīng)當有綜合的最優(yōu)鉆進規(guī)程參數(shù)。,4）各鉆進參數(shù)間的配合關(guān)系,,對于軟巖研磨性小、易切入，應(yīng)重視及時排粉延長鉆頭壽命，應(yīng)取高轉(zhuǎn)速、低鉆壓、大泵量的參數(shù)配合；,工程鉆探學課件,第

47、一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,研磨性較強的中硬及部分硬巖，為防止切削具早期磨鈍保持較高鉆速，應(yīng)取大鉆壓、較低轉(zhuǎn)速、中等泵量；,4）各鉆進參數(shù)間的配合關(guān)系,,定性分析的原則是：鉆進45級及以下巖層，以較高轉(zhuǎn)速為主；鉆進56級 及以上巖層，應(yīng)以較大的鉆壓為主。,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,用磨銳式硬合金鉆頭，在巖層中鉆進時，其瞬時機械鉆速將隨著切削具的不斷磨鈍而降低。因此，從瞬時機械鉆速來說，早一些結(jié)束鉆程是有利的，這樣可獲得較高的平均機械鉆速。但是在鉆進工作中，結(jié)束一個鉆程，完成一回

48、次，還必須進行起、下鉆具的工作，假若過早結(jié)束鉆程，必將導致大部分時間消耗在起、下鉆工序上，對整個回次來說是不利的。當瞬時鉆速下降到什么程度起鉆換鉆頭最好？,5）最優(yōu)回次鉆程時間的確定,,思路原理是：,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,確定最佳回次鉆程時間的標準是：回次鉆速達最大值。,5）最優(yōu)回次鉆程時間的確定,,思路原理是：,鉆頭在 t 時間內(nèi)的累計進尺為H,回次鉆速VR,,VR回次機械鉆速； H回次進尺； t----純鉆進時間； T----消耗在起、下鉆具工序的時間（在一定孔深下可視為一定值）。,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)

49、程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時間的確定,,思路原理是：,瞬時機械鉆速VM,,VM=,,平均機械鉆速VA,VA=,,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時間的確定,,思路原理是：,,,,瞬時機械鉆速曲線VM與平均機械鉆速曲線VR的交點，也就是VM = VR時，其對應(yīng)的時間即為最優(yōu)鉆程時間t0,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時間的確定,,在實際工作中，用以確定最優(yōu)鉆程時間t0的辦法有：,,,,l) 利用VMt和VRt兩曲線的交點來確定to，

50、在鉆進過程中，隨時計算VM= VR=H/(t+T )。當兩者相等時，此時間即為最優(yōu)鉆程時間t0 ,即結(jié)束鉆程而起鉆。,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時間的確定,,在實際工作中，用以確定最優(yōu)鉆程時間t0的辦法有：,,,,2) 利用回次進尺曲線的相應(yīng)切點來確定to 如圖所示，起下鉆所需的時間為T，在橫坐標0點的左邊確定A點，使OA=T,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時間的確定,,在實際工作中，用以確定最優(yōu)鉆程時間t0的辦法有：,,,,2) 利用回次進尺曲線的相

51、應(yīng)切點來確定to 當直線AB與Ht曲線相切時，to=為最大值，也即VR為最大值。與該切點相對應(yīng)的時間即為to 。,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時間的確定,,在實際工作中，用以確定最優(yōu)鉆程時間t0的辦法有：,,,,2) 利用回次進尺曲線的相應(yīng)切點來確定to 在實際應(yīng)用中，當某一孔深的T確定后，即A點確定后，可依A點為中心，用一直尺的邊代替AB，隨著鉆進，不斷繪出H-t曲線。當直尺與曲線相切時，便可結(jié)束鉆程而起鉆。,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,3、自磨式硬合金鉆頭的鉆進規(guī)程,,,,,自磨式硬合金鉆頭的鉆進

52、與磨銳式硬合金鉆頭不同，因而確定其鉆進規(guī)程參數(shù)的依據(jù)也就不同。 在自磨式硬合金鉆頭鉆進時，硬合金切削具與巖石的接觸面積不變，因此，其機械鉆速基本是穩(wěn)定的，回次進尺也較長，不受機械鉆速不斷下降的影響。,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,3、自磨式硬合金鉆頭的鉆進規(guī)程,,,,,在自磨式硬合金鉆頭鉆進過程中，主要是要求硬合金切削具隨著磨耗而能適時適量地從胎塊中裸露出來。切削具過早過多地出露便會折斷；過晚出露則會影響機械鉆速。對于不同巖石，鉆進規(guī)程的配合，便要從這點出發(fā)。,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,3、自磨式硬合金鉆頭的鉆進規(guī)程,,,,,以胎塊式針狀自磨式硬合

53、金鉆頭為例。實踐表明，它比普通硬合金鉆頭需要更大的鉆壓。因為鉆頭的胎塊中所含的硬合金切削具與巖石接觸的總截面積，大約相當于同直徑磨銳式硬合金鉆頭的切刃磨掉1/3高度時的總截面積；同時，還有一部分鉆壓需消耗在胎塊的磨蝕方面，所以需采用較大的鉆壓來鉆進。 大約需總鉆壓應(yīng)大于磨銳式2025%,1）鉆壓的確定,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,3、自磨式硬合金鉆頭的鉆進規(guī)程,,,,,綜合起來，針狀硬合金自磨鉆頭鉆壓選擇的原則是： 鉆進致密堅硬的巖層時，鉆壓要大些； 鉆進顆粒粗而破碎的巖層時，鉆壓要小一些； 鉆頭的硬合金質(zhì)點多，底唇面積大時，鉆壓要大些； 轉(zhuǎn)速快時，鉆壓要適當小些，轉(zhuǎn)速慢

54、時，鉆壓可大些； 在正常鉆進的磨合后的初期，鉆壓應(yīng)取大些；在鉆進的中后期，鉆壓應(yīng)稍小些。,1）鉆壓的確定,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,3、自磨式硬合金鉆頭的鉆進規(guī)程,,,,,針狀硬合金鉆頭依靠微出露于胎體之外的針狀硬合金切削刃的磨削作用而破碎巖石，所以提高轉(zhuǎn)速是提高鉆進效率的重要因素。試驗表明，在現(xiàn)有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，增大轉(zhuǎn)速以提高單位時間的破巖次數(shù)，可明顯地提高鉆進效率。,2）轉(zhuǎn)速：,工程鉆探學課件,,,,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進規(guī)程,3、自磨式硬合金鉆頭的鉆進規(guī)程,,,,,針狀硬合金鉆頭鉆進所產(chǎn)生的巖屑的顆粒比較細小，同時因巖石硬度大，鉆速相對較低，所以選用的泵量也可比較小些

55、。但另一方面，為了充分排除孔底巖屑以避免重復破碎以及有效地冷卻鉆頭以獲得較高的鉆速，所以在不發(fā)生蹩泵的前提下，應(yīng)盡量采用大的泵量。但隨著胎塊的磨耗，過水斷面減小需及時調(diào)小泵量，以防蹩泵。,3）泵量：,工程鉆探學課件,,,,八、不同地層的鉆進特點,1、松軟及較軟地層中鉆進,,,,,在鉆進過程中，必須同時考慮鉆進、護壁、取心等方面的問題，因此對于不同地層有各自的鉆進特點。,在松軟及較軟巖層中鉆進時，碎巖比較容易。此時，保護孔壁往往是能否順利鉆進的主要問題。特別是上部地層松軟，在鉆進下部巖層時，它們受到?jīng)_洗液的浸泡，及鉆桿柱的敲擊和磨蝕，極易崩塌。因此需加強對孔壁的保護。,工程鉆探學課件,,,,八、

56、不同地層的鉆進特點,1、松軟及較軟地層中鉆進,,,,,在鉆進過程中，必須同時考慮鉆進、護壁、取心等方面的問題，因此對于不同地層有各自的鉆進特點。,該類巖層容易切入，所以應(yīng)選用適當?shù)你@壓，使切刃切入巖石適當深度后，應(yīng)盡量采用快的轉(zhuǎn)速，以提高機械鉆速。選用的規(guī)程應(yīng)為：適當?shù)你@壓、較快的轉(zhuǎn)速及較大的泵量，即采用“中壓、快轉(zhuǎn)、大泵量”的鉆進規(guī)程。同時選用優(yōu)質(zhì)泥漿護孔，以保護孔壁 。,工程鉆探學課件,,,,八、不同地層的鉆進特點,2、中硬地層的鉆進,,,,,在中硬地層中鉆進，一般說來，破碎巖石是主要矛盾，而護壁問題不大。在裂隙發(fā)育的巖層，與漏失作斗爭有時成為繼續(xù)鉆進的主要問題。,在鉆進規(guī)程選擇上，應(yīng)根據(jù)

57、巖層的特點。首先，應(yīng)保證切削具有效地切入巖石，同時又應(yīng)當考慮到碎巖時間因素和切削具磨損對鉆進的影響。因此，對這類巖層，應(yīng)選用大鉆壓、中轉(zhuǎn)速和適當?shù)谋昧?，一般稱為“大壓、中速、中泵量”的鉆進規(guī)程。,工程鉆探學課件,,,,八、不同地層的鉆進特點,3、裂隙及高研磨性地層中的鉆進,,,,,在高研磨性巖層，應(yīng)充分發(fā)揮大鉆壓的作用，選用適當小的轉(zhuǎn)速和較大的泵量，使孔底保持清潔，以減小磨損。在鉆頭選用上，可選用抗磨性能強的磨銳式硬合金鉆頭或自磨式硬合金鉆頭。,在裂隙地層，應(yīng)選用較低的鉆壓、中等轉(zhuǎn)速、中等泵量。鉆速要求應(yīng)適當，以避免切削具崩斷和鉆孔偏斜。在鉆頭選用上，應(yīng)選用抗崩刃和抗折斷能力強的（負前角）鉆頭。,工程鉆探學課件,,,,,,,,