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知識鉆頭鉆進時打滑的原因及解決方法

來源:

時間:2016-09-21

鉆頭 打滑 金剛石   

摘要:鉆頭在鉆進極堅硬地層時,出現鉆頭打滑現象,許多人認為造成這一現象的原因是金剛石不能出刃,鉆頭胎體過硬而造成的,于是想方設法降低鉆頭胎體的硬度和耐磨性,這樣一來導致走向另一極端,即鉆頭鉆進極堅硬地層時能產生進尺,但鉆頭壽命極低

鉆頭在鉆進極堅硬地層時,出現鉆頭打滑現象,許多人認為造成這一現象的原因是金剛石不能出刃,鉆頭胎體過硬而造成的,于是想方設法降低鉆頭胎體的硬度和耐磨性,這樣一來導致走向另一極端,即鉆頭鉆進極堅硬地層時能產生進尺,但鉆頭壽命極低。事實上,鉆頭在鉆進極堅硬地層時,由于巖石對金剛石的磨損過快,而巖石對鉆頭胎體的磨損卻相對較慢,這樣鉆頭在鉆進極短的時間內,巖石磨損金剛石就導致金剛石表面出現一個小的平面。這些小平面大大增加了金剛石與巖石的接觸面積,從而降低了巖石與金剛石之間的單位面積上的接觸壓力。當金剛石施于巖石表面上的壓力小于極堅硬地層的抗壓強度時,金剛石就不能有效地破碎巖石,這時鉆頭鉆進巖石就不進尺,出現打滑現象。鉆進極堅硬地層時,當鉆頭出現打滑現象后,鉆頭胎體表面被磨鈍的金剛石既不能有效地破碎巖石,也不能從鉆頭胎體表面自行脫落,這是由于這些被磨鈍的金剛石上端被胎體包裹,下端與巖石形成吻合的面接觸,此時金剛石實際上處于接近二向受力狀態,故有極強的抗壓能力,要想壓太強金剛石十分,要想讓其脫落更不容易。因為鉆頭產生不進尺后,鉆頭與巖石的接觸面不產生巖粉,沒有巖粉導致鉆頭胎體不被磨損,從而胎體包鑲著的金剛石就不能出露或脫落。

鉆頭出現不進尺打滑現象后,磨鈍的金剛石在鉆頭胎體內已成為障礙,為了不使磨鈍的金剛石在鉆頭胎體內及孔底做無用功(不克取和破碎巖石),只有設法使其盡快脫落,以能使下一顆新的完好的金剛石能盡快出來克取和破碎巖石。基于這一點,利用弱包鑲手段來設計極堅硬地層鉆頭能夠解決鉆頭打滑問題。弱包鑲防打滑鉆頭的設計方法是:先在金剛石表面用機械方法裹上一層碳化鎢粉末,然后將處理過后的金剛石與胎體粉末均勻混合,再進行裝模燒結。這樣處理后的鉆頭由于在胎體與金剛石之間有一層沒有粘結特性的碳化鎢粉末,從而減弱了胎體對金剛石的包鑲能力,使鉆頭在胎體磨損不大的情況下,金剛石就會從胎體中自行脫落下來,從而實現金剛石的換層。

領域:超硬制品

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