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硬质合金钻头的分类和结构型式

时间:2015-07-22 18:33:43来源:本站人气:726

      1.取芯式硬合金钻头

      根据钻进性质和使用范围的不同,可分为磨锐式钻头和自磨式钻头两大类。

      磨锐式硬合金钻头是钻头磨钝后可修磨锐利的钻头。这种钻头只适应于研磨性小的软及中硬岩石。

      为了克服磨锐式钻头在钻进中不断被磨钝的问题,选用小断面切削刃(薄片或小圆柱),使在钻进中切削刃磨损后与岩石接触面积保持不变,即不会变钝,称为自磨式钻头。但这种切削具因断面较小而抗折断能力较差。为此需要用钢片或其他易磨金属把切削具支撑或包裹起来以增强其抗弯能力。这种钻头在钻进过程中,随着切削具被磨损,支撑金属先于切削具被磨掉。从而使切削具经常出露。这种钻头钻进的特点是钻速基本保持不变。

      2.磨锐式硬合金钻头

     (1)松软及中软岩层所用的钻头。

     1)肋骨式钻头。该类钻头主要用于钻进遇水膨胀、黏性较大的软岩。依钻头结构不同,分为螺旋肋骨钻头和阶梯式肋骨钻头。

      a.螺旋肋骨钻头。采用T105型或T107型硬合金切削具镶焊而成。钻头外面有3块与钻头底唇面呈45°的螺旋,赌球网-线上赌球-网上赌球:如图1-6-1所示。回转钻进时,流通载面大,可使孔底干净·从而提高钻进效率。
     螺旋肋骨钻头适用于钻进2~5级较软的岩层.覆盖层,黏土层,风化砂岩及铝土页岩等。螺旋肋骨钻头的规格尺寸见表1-6-2。
     b.阶梯肋骨钻头。该类钻头是用T105型硬合金切削具镶焊而成的,如图1-6-2所示。该类钻头的特点是肋骨片较厚,水口宽,钻进时孔底呈阶梯状。可钻进3~5级岩层,如页岩、砂页岩和胶结不紧密的砂岩等。
     阶梯肋骨钻头的规格尺寸见表1-6-3。
     2)薄片硬合金钻头。该类钻头主要用以钻进黏结性较小的软岩。钻头的特点是:底出刃较大,内、外出刃一般也较大,以保证有较大的间隙冲洗岩屑。切削刃尖锐锋利,多采用有掏槽刃的结构。

      薄片硬合金钻头如图1-6-3所示,图(a)为菱形薄片钻头,出刃较大,掏槽刃更为超前;图(b)为斜角薄片钻头,其掏槽切削具顺圆周镶焊,它比横镶的菱形薄片钻头的掏槽刃有较大的抗弯能力。菱形薄片钻头与斜角薄片钻头相比,更适合于钻偏软的地层。
    (2)中硬及较硬岩层用的钻头。在该类岩层中钻进的特点是:岩石的压人硬度较大。为了保证切削具切人岩石,需有大的轴向压力,因此要求切削具有承受较大的抗弯能力;切削具切入深度较小,钻速相对较低,所以单位时间产生的岩粉量也较软岩要少;同时一般岩石脆性较大、黏性小,排粉问题不很突出。因此,在这类岩层中钻进,主要的问题是碎岩和磨损。故切削具的排列应创造条件,有利于碎岩,有利于硬合金抗磨。

      这类岩层在地质勘探钻进中所占的比例较大,钻头的种类也多。按切削具在钻头上排列的特点,分为分环式和掏槽式两大类。

      1)分环式。其特点是将孔底环状面分为数环进行分别破碎。按钻头结构不同,其典型的钻头如下。

      a.内外镶硬合金钻头。图1-6-4所示为内外镶硬合金钻头。钻头上镶有T105型硬质合金,在较硬的岩层也可镶T110型硬质合金。内外出刃一般为1~2mm,底出刃为2~3mm。切削具可斜镶也可直镶,孔底形成二环阶梯。这类钻头适用于3~5级岩层,如均质石灰岩、大理石、较松散的砂岩和页岩等。
     b.大八角硬合金钻头。图1-6-5所示为大八角硬合金钻头。钻头壁厚10mm,镶焊T110硬质合金,可斜镶也可直镶。用以钻进5~7级和部分8级不均质岩层。如长兴灰岩、石丰化灰岩、凝灰岩等。
      C.扭方柱硬合金钻头。把方柱硬合金切削具扭转45。镶焊,有利于碎岩和排粉,特别是负斜镶后,接触岩石的面积减小,抗弯性能增强。

      图1-6-6所示为一扭方柱硬合金钻头,也称“负前角阶梯钻头”。该钻头镶焊T105型硬合金切削具。方柱切削具扭转45%分内、中、外3环分布。并把切削具镶成10°~15°负前角斜镶。3环的底出刃不同,成阶梯状。这种钻头的特点是能承受较大的轴向压力,不易崩刃,但镶焊较难。扭方柱硬合金钻头可钻进5~7级及部分8级中硬岩层。特别适用于钻进研磨性大、均匀性差的岩层。如辉长岩、玄武岩、砂岩、风化的辉绿岩、闪长岩、石丰化的页岩和石灰岩等。
   
      2)掏槽式。一般用中环切刃掏槽,再用内、外切刃扩槽。采用掏槽方式更有利于碎岩,特别是在较硬的岩层中有好的效果。其代表性的钻头如下。

      a.单双粒硬合金钻头(图1-6-7)。钻头上镶焊T105型硬合金切削具,单粒掏槽,双粒扩槽。该钻头钻进研磨性的4~5级及部分6级铁质及钙质砂岩,效果较好。钻进软硬互层,可获得更好的效果。
 
     b.品字形硬合金钻头(图1-6-8)。把3颗硬合金切削具焊成组呈品字形,中间镶焊T105型硬合金切削具掏槽;两边镶焊T107型硬合金切削具扩槽。该钻头可钻进4~6级中硬岩层,如石灰岩、大理岩等。切削具可斜镶也可直镶。
 
    C.三八式硬合金钻头(图1-6-9)。该钻头用小、中、大八角柱状硬质合金切削具顺序排成一组。形成连续掏槽、扩槽的碎岩作用,切削刃较耐磨6该钻头适用于钻进5~7级多裂隙的地层。
   
    d.破扩式硬合金钻头。图1-6-10所示为“2345”破扩式硬合金钻头(以出刃值命名)。钻头上镶焊有经过修磨的八角柱状硬合金切削具,每3颗成一组。前面硬合金切削具的刃尖呈顺周边的一字形,底出刃最大,起掏槽作用;中问的硬合金切削具镶焊在靠外侧,起扩槽作用;后面的硬合金切削具是横镶的,两端都有刃,起保径(扩径)作用。3颗硬合金切削具的出刃,由后向前分别为2、3、4、5mm。该钻头适用于钻进4~5级大理岩、砂砾岩、砾岩等岩层。
    有时将钻头中的前一颗硬合金切削具去掉,用以钻进2~4级泥质细砂岩地层。这种钻头称为“2 3 4”型钻头。

    e.小切削具硬合金钻头(图1-6-11)。这种钻头采用3mm×3mm小断面方柱硬合金切削具。把孔底环状面分为4环。由两个主切削具分别在中问掏槽,两个副切削具分别在内、外扩槽,4个切削具构成一组。这种钻头用于钻进5~6级的中硬岩层,如灰岩、泥质板岩等。
     这种钻头的特点是一个钻头上的切削具数目较多。如图1-6-11所示的钻头上镶有6组切削具共24颗硬合金,具有小刃多刀的特点。

      3.自磨式硬合金钻头

      自磨式硬合金钻头主要用于钻进硬而研磨性大的可钻性5~8级及部分9级岩石。自磨式钻头的切削具由硬质合金和支撑体两部分组成。硬合金切削具有针状合金、薄片合金和碎合金粒等:支撑体采用软钢片和软钢柱或粉末冶金等作胎块。

      (1)针状硬合金钻头。

      1)胎块式针状硬合金钻头。针状硬合金胎块见图1-6-12,胎块式针状硬合金钻头见图1-6-13。

      2)钢柱式针状硬合金钻头。这种钻头与上述胎块式针状硬合金钻头的不同之处是用φ2mm×10mm的针状硬合金嵌在φ6~φ9mm的软钢柱中。针状硬合金是破碎岩石的硬支点.软钢柱是支撑体。在一个软钢柱中嵌有两根针状硬合金,在另一软钢柱中嵌有3根针状硬合金,这两个钢柱体构成一组,完成9mm宽的孔底环槽的碎岩工作。钢柱式针状硬合金钻头如图1-6-14所示。
     
      这种钻头可有效地钻进5~8级岩层。
      (2)薄片硬合金钻头。图1-6-15所示为单双柱薄片硬合金钻头。这种钻头比普通硬合金钻头在钻进5~7级研磨性打的岩层时,具有较大的优越性。

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