1、工程鉆探學(xué)課件,工程鉆探,主講人：杜振川,工程鉆探學(xué)課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆頭與工藝,鉆進(jìn)方法：是指在鉆探或鉆井工程中，向地下鉆孔（井）時(shí)，破碎孔（井）底巖石的方法及技術(shù)措施的總稱(chēng)。 根據(jù)破碎巖石的外力作用性質(zhì)及方式，鉆進(jìn)方法可以分為沖擊鉆進(jìn)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)以及振動(dòng)鉆進(jìn)等； 在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，按回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)破碎巖石所使用的磨料，又分為硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、鉆粒鉆進(jìn)和金剛石鉆進(jìn)、牙輪鉆進(jìn)等。,工程鉆探學(xué)課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆頭與工藝,工程鉆探學(xué)課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆頭與工藝,硬質(zhì)合金鉆進(jìn)：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(jìn)方法。,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),一、概述,它適用于軟巖層及

2、中硬巖層的鉆進(jìn)工作，即可鉆進(jìn)14級(jí)軟的沉積巖及中硬的57級(jí)及部分8級(jí)巖漿巖和變質(zhì)巖。,硬合金鉆進(jìn)是地質(zhì)勘探鉆進(jìn)中的一種常用的主要鉆進(jìn)方法。,工程鉆探學(xué)課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆頭與工藝,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),一、概述,硬質(zhì)合金鉆進(jìn)鉆頭,工程鉆探學(xué)課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆頭與工藝,硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的特點(diǎn)： 1）由于切削具固定在鉆頭體上，它可以鉆進(jìn)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(jì)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(jìn)中操作簡(jiǎn)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)合金鉆進(jìn),

3、一、概述,工程鉆探學(xué)課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆頭與工藝,影響硬質(zhì)合金鉆進(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jìn),一、概述,工程鉆探學(xué)課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆頭與工藝,硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的過(guò)程，實(shí)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(guò)程。,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖

4、過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,硬合金鉆進(jìn)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(jìn)的孔底碎巖過(guò)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(xué)課件,第三章 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆頭與工藝,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)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(qiáng)度（壓入硬度）。,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過(guò)程,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過(guò)程,即：,式中

5、：P y一一個(gè)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(qiáng)度（相當(dāng)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過(guò)程,如圖所示。一個(gè)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(guò)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 l及摩擦阻力N1 tg,工程鉆探學(xué)課件,

6、第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過(guò)程,各作用力的平衡關(guān)系如下：,（1）,（2）,（3）,所以,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過(guò)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(qiáng)，等于巖石的抗壓入強(qiáng)度（壓入硬度）。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過(guò)程,把（4）代入

7、（3）式中，則：,因此切入深度為：,令,則：,（5）,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,1）塑性巖石的碎巖情況,切入巖石的過(guò)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(gè)系數(shù)，在一般情況下， =0.880. 97,由（5）式看出，對(duì)塑性巖石來(lái)說(shuō)，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(qiáng)度成反比。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,1）塑性巖石的碎巖情況, 回轉(zhuǎn)切削過(guò)程,如圖所示，當(dāng)切削具切入巖石并作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，

8、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(chēng)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,2）脆性巖石的碎巖情況, 切入巖石的過(guò)程,如圖所示，當(dāng)切削具與巖石接觸面的壓強(qiáng)達(dá)到或超過(guò)巖石的壓入硬度時(shí)，在軸向力Py作用下切削具切入巖石。此時(shí)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合

9、金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,2）脆性巖石的碎巖情況, 回轉(zhuǎn)切削過(guò)程,脆性巖石的回轉(zhuǎn)切削過(guò)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(shí)巖面槽寬；,當(dāng)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(dāng)切削具在水平力Px作用下前進(jìn)時(shí)，首先將刃尖前的巖石abc剪切掉（稱(chēng)為大剪切），于是Px力突然減落下來(lái)。,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,2）脆性巖石的碎巖情況, 回轉(zhuǎn)切削過(guò)程,經(jīng)過(guò)不斷的小體積剪切后，切削具刃前與巖石接

10、觸的面積逐漸增大，直至又達(dá)到ab全高接觸時(shí)，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(guò)程是由數(shù)個(gè)小剪切和一個(gè)大剪切所組成的不斷循環(huán)的過(guò)程。,當(dāng)切削具繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,3) 切削具的運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)際上，孔底破碎巖石是切入與切削同時(shí)進(jìn)行的。孔底切削面成螺旋線前進(jìn)。如圖所示。,Py給進(jìn)力； Px切削力； 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(xué)課件,第

11、一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,4) 切削具上的作用力,作用于切削具刃上的有給進(jìn)力和切削力。,給進(jìn)力Py，是單位刃長(zhǎng)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(xué)性質(zhì)。 切削力Px，是單位刃長(zhǎng)上的水平力。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,1、硬合金切削具的碎巖過(guò)程,4) 切削具上的作用力,作用于切削具刃上的有給進(jìn)力和切削力。,因巖石的抗剪強(qiáng)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,2、硬質(zhì)合金切削具的

12、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(biāo)： (1）絕對(duì)磨損，是切削具高度的磨損，也稱(chēng)總磨損 (2）相對(duì)磨損，可分為：?jiǎn)挝粫r(shí)間的磨損 單位進(jìn)尺的磨損 單位摩擦功的磨損,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,1）切創(chuàng)具高度的磨損,當(dāng)切削具高度磨損后，切削具的切入深度減小。 由圖可知，其實(shí)際切入深度為：,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,1）切創(chuàng)具高度的磨損,當(dāng)轉(zhuǎn)速為n (r/min)，時(shí)間為t (min）時(shí)，則,V切削具的磨損體積

13、； A摩擦功； 表示切削具抗磨性能的系數(shù),工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,1）切創(chuàng)具高度的磨損,當(dāng)轉(zhuǎn)速為n (r/min)，時(shí)間為t (min）時(shí)，則,可改寫(xiě)為：,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,1）切創(chuàng)具高度的磨損,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)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

14、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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,2）切削具在孔底工作時(shí)的不均衡磨損, 切削具內(nèi)、外側(cè)磨損的不均勻狀況,鉆進(jìn)時(shí)，由于內(nèi)、外兩側(cè)的工作負(fù)擔(dān)較重，所以磨損比中部大，又由于外側(cè)比內(nèi)側(cè)行程長(zhǎng)，所以外側(cè)的磨損更為嚴(yán)重。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,2）切削具在孔底工作時(shí)的不均衡磨損, 切削刃底端的磨損狀況,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),二、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)的孔底碎巖過(guò)程,2、硬質(zhì)合金切削具的磨損,2）切削具在孔底工作時(shí)的不均衡磨

15、損, 切削刃底端的磨損狀況,實(shí)際鉆進(jìn)中切削具高度磨損后，底端不是呈平面形狀。因?yàn)楣ぷ魅星熬墦?dān)負(fù)的碎巖工作很重，所以前緣磨損較大；同時(shí)刃的后緣在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中受巖屑和巖面的研磨也產(chǎn)生磨損。因此實(shí)際上切削刃端不是呈平面狀磨損而是呈圓弧狀磨損，如圖 （b）所示。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),三、硬質(zhì)合金切削具鉆頭,1、鉆頭體,鉆頭體是用D35或D45號(hào)鋼的無(wú)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(lèi)硬質(zhì)合金稱(chēng)為YG類(lèi)硬質(zhì)合金。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),三、硬質(zhì)合金切削具鉆頭,硬質(zhì)合金定型產(chǎn)

16、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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),四、取心式硬質(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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),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(zhǎng)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合

17、金鉆進(jìn),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(chēng)為出刃。,出刃有內(nèi)出刃、外出刃和底出刃,井壁,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),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(duì)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

18、少，故需要的沖洗液量也小，內(nèi)、外出刃可取小值。 對(duì)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),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,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),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(gè)具有一定刃角的

19、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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),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,當(dāng) =0時(shí)，即 =900，切削具垂直于鉆頭唇面，稱(chēng)為直鑲,當(dāng)為正時(shí)，即 900稱(chēng)為正斜鑲,當(dāng)為負(fù)，即 900時(shí)，稱(chēng)為負(fù)斜鑲,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),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(lái)選定。 一般鉆進(jìn)軟巖， 角選用小一些， =700800； 對(duì)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(fù)斜鑲， 角選用900-1050。這樣切

20、削具的抗磨性能較好，同時(shí)巖屑也易排出。,工程鉆探學(xué)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況如圖所示，當(dāng)刃角一定時(shí)，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：S2S1S3所以，負(fù)斜鑲切削具的刃比較鋒利，易于切入巖石且其抗磨性能較好，因而多用于鉆進(jìn)研磨性強(qiáng)的較硬巖層。,工程鉆探學(xué)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,切削具在鉆頭底面的排列，有均布排列和密集排列兩種類(lèi)型,均布排列,單環(huán)排列 多環(huán)排列,單環(huán)排列,多環(huán)排列,工程鉆探學(xué)課件,四、

21、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,切削具在鉆頭底面的排列，有均布排列和密集排列兩種類(lèi)型,密集排列,堆狀排列 硫松排列,堆狀排列,疏松排列,工程鉆探學(xué)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(gè)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(lái)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(gè)切前具的磨損均勻，以免局部磨損過(guò)多而影響整個(gè)鉆頭的壽命。 便于排除巖粉，減少巖屑對(duì)切削具的磨損和避免重復(fù)碎巖。,工程鉆探學(xué)課件,四、取

22、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(gè)槽寬的切削工作量。因此，在一定條件下，組數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)完成的切削量也愈大，鉆速便愈高。其機(jī)械鉆速為： 式中：v機(jī)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(xué)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(dāng)切入深度和轉(zhuǎn)數(shù)不變時(shí)，鉆頭體上的組數(shù)愈多，機(jī)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(zhǎng)的限制。 鉆頭上的切削具數(shù)目的選擇應(yīng)根據(jù)可能

23、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 一般情況下，一個(gè)鉆頭上的切削具數(shù)目不少于4個(gè)。,工程鉆探學(xué)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(jìn)而影響鉆進(jìn)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(xué)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(jìn)中不斷被磨損而變鈍，如圖所示。,取心式硬質(zhì)

24、合金鉆頭,磨銳式鉆頭 自磨式鉆頭,1、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭,工程鉆探學(xué)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(jìn)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(jìn)曲線 I一磨銳式鉆頭；一自磨式鉆頭,工程鉆探學(xué)課件,五、取心式硬合金鉆頭,鉆進(jìn)的特點(diǎn)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(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的巖屑量大，故要求鉆頭易于排粉；c 該類(lèi)巖層粘結(jié)性大，容易發(fā)生

25、糊鉆和遇水膨脹等問(wèn)題，因此，鉆具和孔壁間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(xué)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(xué)課件,五、取心式硬合金鉆頭,螺旋肋骨鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，流通截面大，可使孔底干凈，從而提高鉆進(jìn)效率。 螺旋肋骨鉆頭適用于鉆進(jìn)25級(jí)的巖層，覆蓋層，粘土層，風(fēng)化砂巖及鋁土頁(yè)巖等。,

26、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(xué)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(kuò)大自由面作用。 適用于4-6級(jí)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(xué)課件,五、取心式硬合金鉆頭,在該類(lèi)巖層中鉆進(jìn)的特點(diǎn)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(duì)較低，所以單位時(shí)間產(chǎn)生的巖粉量也較軟巖要少

27、；c 同時(shí)一般巖石脆性較大、粘性小，排粉問(wèn)題不很突出。 因此，在這類(lèi)巖層中鉆進(jìn)，主要的問(wèn)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(xué)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(xué)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硬質(zhì)合金，可

28、斜鑲也可直鑲。 用以鉆進(jìn)5-7級(jí)和部分8級(jí)不均質(zhì)巖層。如長(zhǎng)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(xué)課件,五、取心式硬合金鉆頭,為了克服磨銳式鉆頭在鉆進(jìn)中不斷被磨鈍的問(wèn)題，選用小斷面切削刃（薄片或小圓柱），使在鉆進(jìn)中切削刃磨損后與巖石接觸面積保持不變，即不會(huì)變鈍，稱(chēng)為自磨式鉆頭。,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探學(xué)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,工程鉆探學(xué)課件,五、取心式硬合金鉆頭

29、,自磨式硬合金鉆頭主要用于鉆進(jìn)硬而研磨性大的可鉆性5-8級(jí)及部分9級(jí)巖石。在鉆進(jìn)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(jī)械鉆速，同時(shí)也有較長(zhǎng)的回次進(jìn)尺。,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探學(xué)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(jí)及部分8級(jí)巖層中鉆進(jìn)，其機(jī)械鉆速高，鉆頭壽命長(zhǎng)，并且鉆孔質(zhì)量好，操作方便，成本低。 這種鉆頭的胎塊是預(yù)制品，各勘探隊(duì)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(xué)課件,五、取心式硬合金鉆頭,胎塊式針狀硬合金鉆頭：

30、,2、自磨式硬合金鉆頭,工程鉆探學(xué)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(xué)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(jìn)67級(jí)研磨性較大的中粒砂巖。試驗(yàn)表明，這種鉆頭比普通硬合金鉆頭在鉆進(jìn)5-7級(jí)研磨性大的巖層時(shí)，具有較大的優(yōu)越性。一般回次進(jìn)尺提高60%100%；機(jī)械鉆速提高10-30，顯示了自磨式鉆頭的優(yōu)點(diǎn)。,2、自磨式硬合金鉆頭,

31、工程鉆探學(xué)課件,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,1、全面鉆進(jìn)概述, 全面鉆進(jìn)鉆進(jìn)中不采取巖心，全面破碎孔底巖石。全面鉆進(jìn)所使用的鉆頭全面鉆頭。 使用全面鉆頭不受回次進(jìn)尺的限制，可節(jié)約大量升降鉆具和取心的輔助作業(yè)時(shí)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(xué)課件,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭, 刮刀鉆頭,刮刀鉆頭是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)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(duì)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(jìn)鉆頭

32、的類(lèi)型,工程鉆探學(xué)課件,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭, 刮刀鉆頭,刮刀鉆頭是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)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(duì)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(jìn)鉆頭的類(lèi)型,工程鉆探學(xué)課件,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭的類(lèi)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(yú)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(jìn)軟中硬巖層。,兩翼刮刀鉆頭,工程鉆探學(xué)課件,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭的

33、類(lèi)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(yú)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(jìn)軟中硬巖層。,三翼刮刀鉆頭,工程鉆探學(xué)課件,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭的類(lèi)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(yú)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(jìn)軟中硬巖層。,四翼刮刀鉆頭,工程鉆探學(xué)課件,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭的類(lèi)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(duì)鉆頭的

34、鉆進(jìn)效率和鉆頭的壽命影響很大。,工程鉆探學(xué)課件,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭的類(lèi)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(qiáng)但強(qiáng)度小。軟巖層810；巖石較硬1215； 孔較深時(shí)角也適當(dāng)增大。,工程鉆探學(xué)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(guò)大時(shí)，剪切破碎困難，鉆進(jìn)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：=-。,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭的類(lèi)型,工程鉆探學(xué)課件, 錐形三翼鉆頭,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金

35、全面鉆進(jìn)鉆頭的類(lèi)型,工程鉆探學(xué)課件, 四翼階梯籠式鉆頭,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭的類(lèi)型,工程鉆探學(xué)課件, 籠式全面鉆頭,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭的類(lèi)型,工程鉆探學(xué)課件, KDJ-1500型擴(kuò)底鉆頭,六、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭,2、硬質(zhì)合金全面鉆進(jìn)鉆頭的類(lèi)型,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,1、概述,鉆進(jìn)規(guī)程：是指為提高鉆進(jìn)效率、降低成本、保證質(zhì)量所采取的技術(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(jìn)中主要的鉆進(jìn)參數(shù)有：鉆壓、轉(zhuǎn)速、沖洗介質(zhì)的品質(zhì)、單位時(shí)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)

36、。 生產(chǎn)中有不同的鉆進(jìn)規(guī)程：最優(yōu)規(guī)程、合理規(guī)程、專(zhuān)用規(guī)程,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)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(jìn)方法下，為保證鉆孔質(zhì)量，獲取最高鉆速或最低鉆進(jìn)成本而選擇的鉆進(jìn)參數(shù)搭配。 每米鉆進(jìn)總成本 (元/m) Cb鉆頭價(jià)格；Cr鉆機(jī)單位時(shí)間費(fèi)用；H鉆頭進(jìn)尺。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,1、概述,1）、最優(yōu)規(guī)程：,變換得： (元/m) vm機(jī)械鉆速，m/h；t純鉆時(shí)間，h； k = t1/t 、 K1=T1 / t 、 K2=T2 /t ；,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金

37、鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,1、概述,1）、最優(yōu)規(guī)程：,對(duì)于一定的鉆孔、設(shè)備和孔深，k、K1、K2基本上為一經(jīng)驗(yàn)值。依據(jù)C=f（vm），求出對(duì)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,1、概述,2）、合理規(guī)程 在給定條件下，當(dāng)規(guī)程參數(shù)選擇受到某種制約時(shí)（例如設(shè)備功率不足，鉆具強(qiáng)度不夠、沖洗液泵量不足等），在保證鉆孔質(zhì)量的同時(shí)爭(zhēng)取最大鉆速的鉆進(jìn)參數(shù)組合叫做合理規(guī)程。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,1、概述,3）、專(zhuān)用規(guī)程 為完成特種取心，糾斜，定向鉆進(jìn)等任務(wù)所采用的參數(shù)

38、組合稱(chēng)為專(zhuān)用規(guī)程。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)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(diǎn)，它直接影響鉆進(jìn)速度。,1）鉆壓的確定, 鉆壓對(duì)機(jī)械鉆速的影響,機(jī)械鉆速與鉆壓的關(guān)系是：機(jī)械鉆速隨著鉆壓的增加而不斷地增大。具體可分為3個(gè)階段：表面破碎階段、疲勞破碎階段、體積破碎階段。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,機(jī)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭

39、的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,機(jī)械鉆速下降的原因是：在鉆進(jìn)過(guò)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(qiáng)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(guò)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,具體實(shí)施時(shí)，確定鉆壓必須考慮巖石的狀態(tài)、鉆頭的類(lèi)型、鉆孔深度和鉆具強(qiáng)度等因素。例如：鉆進(jìn)粘結(jié)性的軟巖時(shí)，鉆壓應(yīng)選得小一些，以免堵水糊鉆；鉆進(jìn)研磨性較大的巖層時(shí)，鉆壓應(yīng)適當(dāng)加大一些，以免鉆壓不足而造成鉆頭過(guò)早磨鈍；鉆進(jìn)裂隙性巖層時(shí)，

40、則鉆壓應(yīng)適當(dāng)降低一些，以免崩刃等。,1）鉆壓的確定,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,鉆頭的轉(zhuǎn)速，即鉆頭每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。在鉆進(jìn)中，用以衡量鉆頭回轉(zhuǎn)速度的指標(biāo)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,轉(zhuǎn)速對(duì)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(lèi)巖石（曲線1）中，機(jī)械鉆速幾乎隨轉(zhuǎn)速成正比地 增長(zhǎng)

41、；在堅(jiān)硬的，高研磨性的巖石（曲線）中，機(jī)械鉆速隨轉(zhuǎn)速增加而增長(zhǎng)得相對(duì)緩慢些；而在中等硬度的，研磨性較小的巖石（曲線）時(shí)，則介于前兩者之間。,2）轉(zhuǎn)速的確定,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,在堅(jiān)硬的，高研磨性的巖石（曲線）中，機(jī)械鉆速隨轉(zhuǎn)速增加而增長(zhǎng)得相對(duì)緩慢些；若超過(guò)極限轉(zhuǎn)速no 繼續(xù)增加轉(zhuǎn)速時(shí)，將導(dǎo)致機(jī)械鉆速的下降。,2）轉(zhuǎn)速的確定,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,另外，提高轉(zhuǎn)速還受到鉆桿柱的強(qiáng)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

42、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(rùn)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,在鉆探中，將由泵送入孔內(nèi)的沖洗液的流量稱(chēng)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(duì)鉆進(jìn)影響很大，把孔底破碎下來(lái)的巖屑及時(shí)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(fù)破碎巖屑和無(wú)益地消耗功能。同時(shí)，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(duì)孔底

43、清除巖粉和冷卻鉆頭的能力也增強(qiáng)。,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,因此，在硬質(zhì)合金鉆進(jìn)中，盡可能采用較大的泵量是有益的。但是過(guò)大的泵量，即工作泵壓增大。一方面直接增加了沖洗泵的負(fù)荷；另一方面，過(guò)大的泵量還會(huì)帶來(lái)在軟地層沖毀巖心和孔壁的問(wèn)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(gè)合理的值。,3）沖洗液量的確定,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,一般說(shuō)來(lái)，巖石可鉆性級(jí)別越低，轉(zhuǎn)速越大，機(jī)械鉆速越高，則所用的泵量應(yīng)越大

44、；孔徑越大，所用的泵量也越大。 泵量應(yīng)有一個(gè)合理的值。沖洗液的排粉、冷卻、潤(rùn)滑和護(hù)壁諸功能中，以排粉所需的泵量最大，故以此為依據(jù)來(lái)選擇泵量。,3）沖洗液量的確定,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,鉆壓、轉(zhuǎn)速和泵量對(duì)鉆進(jìn)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(jìn)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(huì)有所改變。,4）各鉆進(jìn)參數(shù)間的配合關(guān)系,工程鉆探學(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,一般說(shuō)來(lái)，用磨

45、銳式硬合金鉆頭鉆進(jìn)，由于切削具的強(qiáng)度和耐磨性的限制，對(duì)于不同的巖石，應(yīng)當(dāng)有綜合的最優(yōu)鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)。,4）各鉆進(jìn)參數(shù)間的配合關(guān)系,對(duì)于軟巖研磨性小、易切入，應(yīng)重視及時(shí)排粉延長(zhǎng)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(xué)課件,第一節(jié) 硬質(zhì)合金鉆進(jìn),七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,研磨性較強(qiáng)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(jìn)參數(shù)間的配合關(guān)系,定性分析的原則是：鉆進(jìn)45級(jí)及以下巖層，以較高轉(zhuǎn)速為主；鉆進(jìn)56級(jí) 及以上巖層，應(yīng)以較大的鉆壓為主。,工程鉆探學(xué)課件,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳

46、式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,用磨銳式硬合金鉆頭，在巖層中鉆進(jìn)時(shí)，其瞬時(shí)機(jī)械鉆速將隨著切削具的不斷磨鈍而降低。因此，從瞬時(shí)機(jī)械鉆速來(lái)說(shuō)，早一些結(jié)束鉆程是有利的，這樣可獲得較高的平均機(jī)械鉆速。但是在鉆進(jìn)工作中，結(jié)束一個(gè)鉆程，完成一回次，還必須進(jìn)行起、下鉆具的工作，假若過(guò)早結(jié)束鉆程，必將導(dǎo)致大部分時(shí)間消耗在起、下鉆工序上，對(duì)整個(gè)回次來(lái)說(shuō)是不利的。當(dāng)瞬時(shí)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(shí)間的確定,思路原理是：,工程鉆探學(xué)課件,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,確定最佳回次鉆程時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)是：回次鉆速達(dá)最大值。,5）最優(yōu)回次鉆程時(shí)間的確定,思路原理是：,鉆頭在

47、 t 時(shí)間內(nèi)的累計(jì)進(jìn)尺為H,回次鉆速VR,VR回次機(jī)械鉆速； H回次進(jìn)尺； t-純鉆進(jìn)時(shí)間； T-消耗在起、下鉆具工序的時(shí)間（在一定孔深下可視為一定值）。,工程鉆探學(xué)課件,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時(shí)間的確定,思路原理是：,瞬時(shí)機(jī)械鉆速VM,VM=,平均機(jī)械鉆速VA,VA=,工程鉆探學(xué)課件,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時(shí)間的確定,思路原理是：,瞬時(shí)機(jī)械鉆速曲線VM與平均機(jī)械鉆速曲線VR的交點(diǎn)，也就是VM = VR時(shí)，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為最優(yōu)鉆程時(shí)間t0,工程鉆探學(xué)課件,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,

48、2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時(shí)間的確定,在實(shí)際工作中，用以確定最優(yōu)鉆程時(shí)間t0的辦法有：,l) 利用VMt和VRt兩曲線的交點(diǎn)來(lái)確定to，在鉆進(jìn)過(guò)程中，隨時(shí)計(jì)算VM= VR=H/(t+T )。當(dāng)兩者相等時(shí)，此時(shí)間即為最優(yōu)鉆程時(shí)間t0 ,即結(jié)束鉆程而起鉆。,工程鉆探學(xué)課件,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時(shí)間的確定,在實(shí)際工作中，用以確定最優(yōu)鉆程時(shí)間t0的辦法有：,2) 利用回次進(jìn)尺曲線的相應(yīng)切點(diǎn)來(lái)確定to 如圖所示，起下鉆所需的時(shí)間為T(mén)，在橫坐標(biāo)0點(diǎn)的左邊確定A點(diǎn)，使OA=T,工程鉆探學(xué)課件,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨

49、銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時(shí)間的確定,在實(shí)際工作中，用以確定最優(yōu)鉆程時(shí)間t0的辦法有：,2) 利用回次進(jìn)尺曲線的相應(yīng)切點(diǎn)來(lái)確定to 當(dāng)直線AB與Ht曲線相切時(shí)，to=為最大值，也即VR為最大值。與該切點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為to 。,工程鉆探學(xué)課件,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,2、磨銳式硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,5）最優(yōu)回次鉆程時(shí)間的確定,在實(shí)際工作中，用以確定最優(yōu)鉆程時(shí)間t0的辦法有：,2) 利用回次進(jìn)尺曲線的相應(yīng)切點(diǎn)來(lái)確定to 在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)某一孔深的T確定后，即A點(diǎn)確定后，可依A點(diǎn)為中心，用一直尺的邊代替AB，隨著鉆進(jìn)，不斷繪出H-t曲線。當(dāng)直尺與曲線相切時(shí)，便可結(jié)束鉆程而起鉆。,工程鉆探學(xué)課件,七、硬質(zhì)合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,3、自磨式硬合金鉆頭的鉆進(jìn)規(guī)程,自磨式硬合金鉆頭的鉆進(jìn)與磨銳式硬合金鉆頭不同，因而確定其鉆進(jìn)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(jìn)時(shí)，硬合金切削具與巖石的接觸面積不變，因此，其機(jī)械鉆速基本是穩(wěn)定的，回次進(jìn)尺也較長(zhǎng)，不受機(jī)械鉆速不斷下降的影