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硬质合金全面钻头

时间:2015-08-23 11:52:01来源:本站人气:625

      1.翼片式全面钻头
      翼片式全面钻头主要包括刮刀钻头和翼片钻头,赌球网-线上赌球-网上赌球:前者钻头刀翼锻制成曲面形,且有正斜镶的切削具和较小的刃尖角,多用于钻进松软、软岩层的工程钻、水井钻及石油钻;后者的翼片沿钻头母线方向焊接予钻头体上,切削具采用直镶,多用于钻进较软和部分中硬岩层的地质勘探孔。翼片式全面钻头以其刀翼数量命名,如三刀翼的称为三刮刀钻头或三翼钻头,两刀翼的常叫做鱼尾钻头。

      1.1  刀翼的结构角
      刀翼的结构角(图4-34)包括刃尖角、切削角、刃前角和刃后角。
      刃尖角β是刀翼尖端前后刃之间的夹角,它表示刀刃的尖锐程度。从切入岩石和提高钻速出发,β应该越小越好,但β角太小刀翼强度不能保证。一般岩石软时,β角可以稍小,可取为10°或8°~9°;岩石较硬时,β角应适当增大,平均为12°~15°;夹层多,孔较深时,β角也应适当增大。

      切削角α是刀翼前刃与水平面之间的夹角,在其他条件一定时,α角越大,吃入深度越深,但α角过大时,刃前岩石的剪切破碎困难,钻进时蹩劲大。对于软地层α角应小一些,对硬地层α角大一些。一般规律是:松软地层α=70°;软地层α=70°~80°;中硬地层α=80°~85°。

      刃后角ψ=α-β。刃后角必须大于孔底角γ(刀翼以螺旋面的运动轨迹吃入岩石,螺旋面与水平面的夹角为γ),以免刀翼背部直接与孔底接触而影响钻速。

      1.2刀翼背部几何形状
      钻头工作时,刀翼的受力类似于悬臂梁,根据等强度要求,刀翼背部应成抛物线形状,即刀翼的厚度随距刃尖的距离增加而逐渐增厚。

      1.3刀翼底部几何形状
      刀翼底部有平底、正阶梯、反阶梯和反锥形几种形状(图4-35)。底部形状不同,破碎岩石形成的孔底形状也不同。平底刀翼形成的孔底只有一个裸露自由面,而阶梯钻头可形成较多自由面。实验表明,在轴向压力一定的条件下,阶梯刮刀钻头的钻速比平底钻头快,而所需的扭矩和功率消耗比平底钻头低。
      虽然多阶梯钻头破岩效率高,但正阶梯[如图4-35(b)]容易磨损成锥形,而使钻孔缩径。反阶梯刮刀钻头可在一定程度上解决缩径问题,但刀翼外侧底刃既起掏槽作用又起保径作用,蹩钻严重。大庆油田根据反阶梯钻头的特点,设计了反锥形刮刀钻头,刀翼的底刃可设计一个或两个斜面,使孔底形成一两个截锥体。

      1.4提高刀翼的耐磨性

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      为保证足够的强度,钻头的刀翼一般用高强度合金钢锻制而成。在刀翼表面平铺一层YG8硬质合金块以增强刀翼的耐磨性和防止泥浆对刀翼的冲刷。刀翼的侧部镶焊YG8硬质

合金以保径。

      1.5典型翼片钻头举例
      (1)常用的二翼、三翼钻头(图4-36)适用于可钻性Ⅰ~Ⅳ级的岩层。其中三翼钻头在大口径钻进中得到广泛的应用,它的钢体上装有可更换喷嘴的水眼[图4-36(c)],喷嘴使水流加速到60~125m3/s,从而可提高机械钻速。
      (2)三翼片阶梯钻头(图4-37)可用于地勘孔钻进Ⅲ~Ⅳ级页岩,部分v级砂页岩和灰岩。阶梯翼片直焊在钻头体上,根据不同岩性取不同的翼片偏离中心距,以保证在中心处能剪切碎岩不留下小岩心。
      (3)针状自磨式全面钻头(图4-38)可做成三翼、四翼或六翼,耐磨性能好。随着翼片的磨损切削具与岩石的接触面积不变,使钻速保持均匀,一次钻程可达4~8h。适宜在Ⅴ~Ⅶ级的研磨性岩层中钻进小口径深孔。
      2.笼式全面钻头
      近年来,在大口径钻孔灌注桩的施工中大量使用笼式全面钻头,又称双腰带笼式钻头。它适用于粘土、粉砂、细砂、中粗砂和含少量砾石的土层。

      2.1笼式全面钻头的结构
      该钻头由中心管、翼板、上下导正圈(俗称“腰带”)、立柱、横支杆、斜支杆和超前小钻头等组成(图4-39)。上下导正圈的距离不小于钻头直径,在上下导正圈的外圆柱面上加焊带硬质合金的肋骨,以扩大孔径,修圆钻孔。翼板按一定的角度焊在下导正圈的内壁上,在翼板上直接镶焊硬质合金切削具,或者用螺栓将焊有切削具的刀头紧固在翼板上,成为可拆换式切削具。翼板的数量视钻头直径φ而定:φ800mm钻头用4片;φ1 000mm钻头用4~6片;φ1 200mm以上钻头用6片。
      2.2笼式钻头的特点
      (1)由双腰带和立柱、支柱组成的具有一定高度的圆笼,对钻头具有良好的导正作用,超前的四翼锥形小钻头主要起定向作用(并保护出浆口不被阻塞),使钻头工作平稳,扩孔率也小,钻孔的垂直精度较高。

      (2)钻头底部呈锥形、阶梯状,端部有小钻头超前钻进,故孔底破岩自由面大,钻效高。

      (3)小钻头可对砂砾层起松动作用,少量不易破碎的卵砾石可挤进圆笼内,不妨碍继续钻进。

      3.螺旋钻头

      干式螺旋钻分为长螺旋钻和短螺旋钻两种形式,它们在土层中成孔速度快,无冲洗液,不污染环境,在工程施工中应用广泛。其中,长螺旋钻进靠分布在整个钻杆长度上的螺旋面把岩屑输送至地表,短螺旋只是在靠近钻头部分有螺旋叶片,每次把岩屑积聚在有限几个螺旋面上,然后与钻头一起提至地表,所以短螺旋钻对地层的适应性比长螺旋广。

      3.1平底螺旋钻头
      平底螺旋钻头(图4-40)由心管、螺旋带(双头螺旋)、平刀与中心刃刀等组成,钻头的平刀长度比螺旋叶片的外径大10~20mm。该钻头适用于一般的土层。
      3.2耙式螺旋钻头
      耙式螺旋钻头(图4-41)由心管、螺旋带(双头螺旋)、中心刃刀、切削刀齿等组成。该钻头在切削刀齿上镶焊硬质合金,适用于含有大量砖头、瓦块的杂填土层及松软岩层钻进。
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