取心式硬质合金钻头和硬质合金钻头选型表
按切削具的磨损形态,可把硬质合金钻头分成磨锐式和自磨式两大类。
图4-12 两种钻头的钻速曲线
Ⅰ-磨锐式; Ⅱ-自磨式
图4-13 自磨式切削具示意图
a-薄片式:1-硬质合金薄片;2-软钢支撑体;3-小孔;b-铸造碳化钨自磨式切削具
1. 磨锐式硬质合金钻头
磨锐式硬质合金钻头的切削具被磨钝后,可重新用砂轮修磨成具有锐角的单斜面切削刃,以利切入岩石。当然,修磨后的切削具下孔钻进时又会被磨损,随着切削具的磨损,机械钻速将逐渐下降,如图4-12的曲线Ⅰ所示。按钻头体的外形可把磨锐式钻头分成肋骨钻头和普通环状钻头。肋骨钻头是在钻头体外侧均匀分布地焊上数块肋骨片,并在肋骨上镶焊小刃角的切削具,从而保证很大的外出刃和外环通水面积,可用于水敏性地层和松软岩层。普通环状钻头使用最为广泛,可钻进中硬或中硬以上的弱研磨性地层,其主要矛盾是如何提高钻头破岩效率和耐磨性。
2. 自磨式硬质合金钻头
钻进坚硬岩石时,除了采用金刚石钻头、钢粒钻头外,常用的是自磨式硬质合金钻头。自磨式钻头的切削具断面小,被磨损后其接触面积保持不变,不存在磨锐式钻头切削具逐渐变钝的弱点,故它的机械钻速基本平稳,如图4-12的曲线Ⅱ所示。由于小断面切削具的抗折断能力很差,所以必须用齿状软钢支撑切削具。如图4-13所示,在软钢支撑体上贴焊了薄片式硬质合金。在钻进过程中软钢的磨损超前于硬质合金,使切削具能永远保持一定的出刃。 为了加强这种自磨出刃的效果,有时在软钢支撑体上钻两个小孔。如果把粗颗粒的铸造碳化钨焊接在钻头唇面上,这种自磨式钻头可在高转速、大钻压、较小泵量的规程下钻进强研磨性岩石。
3. 典型钻头结构举例
(1) 螺旋肋骨钻头 钻头体外侧焊有三块与底唇面呈45°的螺旋肋骨(图4-14)。回转钻进时,它可帮助液流上返,提高了清粉能力。切削具正斜镶,利于切削软岩石。由于通水截面积大,循环阻力小,使孔底比较干净,避免了重复破碎,从而提高钻进效率。该钻头适用于钻进Ⅱ~Ⅳ级(部分Ⅴ级)松软岩层、粘土层、风化砂岩及铝土页岩等。
(2) 薄片式硬质合金钻头 该钻头切削具锋利,采用掏槽刃的结构(图4-15),容易切入岩石,而且出刃较大,保证有较大的间隙来冲洗岩粉,主要用于钻进粘结性较小的软岩。
图4-14 螺旋肋骨钻头
1-钻头体; 2-肋骨; 3-切削具数字单位为mm
图415 薄片式硬质合金钻头
(3) "品"字形硬质合金钻头 该钻头把三颗硬质合金切削具焊成一组,呈"品"字形(图4-16)。中间的切削具出刃较大,起掏槽作用,两边的切削具底出刃较小随后扩槽。该钻头在软硬互层的条件下应用很普遍,主要用于钻进Ⅳ~Ⅵ级岩石。切削具可以直镶也可以正斜镶。
(4) 针状自磨式钻头 该钻头把预制好的胎块焊在钻头体上(图4-16)。作为硬支点的针状硬质合金在胎块中的摆放原则是:保证切削具能均匀对孔底环状断面进行破碎,不留下空隙;内、外保径处的针状合金数应适当增加。作为支撑体的胎体硬度要合适,以保证超前磨耗利于自磨出刃。这种钻头可用于钻进Ⅵ~Ⅶ(部分Ⅷ)级的中等研磨性岩石。
图4-16 品字形硬质合金钻头
图4-17 针状自磨式钻头
1-针状硬质合金; 2-胎体; 3-钻头体; 4-水槽
三、硬质合金钻头选型表
实际生产中,可参考表4-3选择适应所钻岩性的硬质合金钻头形式, 以取得更好的经济效益。
类
别
钻头类型
岩石可钻性级别
岩 石
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
磨
锐
式
钻
头
螺旋肋骨钻头
-
-
-
松散可塑性岩层
阶梯肋骨钻头
-
-
-
页岩,砂页岩
薄片式钻头
-
-
-
砂页岩,碳质泥岩
方柱状钻头
-
-
-
均质大理岩,灰岩,软砂岩,页岩
单双粒钻头
-
-
-
中研磨性砂岩,灰岩
品字形钻头
-
-
-
灰岩,大理岩,细砂岩
破扩式钻头
-
-
-
砂砾岩,砾岩
负前角阶梯钻头
-
-
-
玄武岩,砂岩,辉长岩,灰岩
自
磨
式
胎体针状钻头
-
-
-
中研磨性片麻岩,闪长岩
钢柱针状钻头
-
-
-
研磨性石英砂岩,混合岩
薄片式自磨钻头
-
-
-
研磨性粉砂岩,砂页岩
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