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知识钻头钻进时打滑的原因及解决方法

来源:

时间:2016-09-21

钻头 打滑 金刚石   

摘要:钻头在钻进极坚硬地层时,出现钻头打滑现象,许多人认为造成这一现象的原因是金刚石不能出刃,钻头胎体过硬而造成的,于是想方设法降低钻头胎体的硬度和耐磨性,这样一来导致走向另一极端,即钻头钻进极坚硬地层时能产生进尺,但钻头寿命极低

钻头在钻进极坚硬地层时,出现钻头打滑现象,许多人认为造成这一现象的原因是金刚石不能出刃,钻头胎体过硬而造成的,于是想方设法降低钻头胎体的硬度和耐磨性,这样一来导致走向另一极端,即钻头钻进极坚硬地层时能产生进尺,但钻头寿命极低。事实上,钻头在钻进极坚硬地层时,由于岩石对金刚石的磨损过快,而岩石对钻头胎体的磨损却相对较慢,这样钻头在钻进极短的时间内,岩石磨损金刚石就导致金刚石表面出现一个小的平面。这些小平面大大增加了金刚石与岩石的接触面积,从而降低了岩石与金刚石之间的单位面积上的接触压力。当金刚石施于岩石表面上的压力小于极坚硬地层的抗压强度时,金刚石就不能有效地破碎岩石,这时钻头钻进岩石就不进尺,出现打滑现象。钻进极坚硬地层时,当钻头出现打滑现象后,钻头胎体表面被磨钝的金刚石既不能有效地破碎岩石,也不能从钻头胎体表面自行脱落,这是由于这些被磨钝的金刚石上端被胎体包裹,下端与岩石形成吻合的面接触,此时金刚石实际上处于接近二向受力状态,故有极强的抗压能力,要想压太强金刚石十分,要想让其脱落更不容易。因为钻头产生不进尺后,钻头与岩石的接触面不产生岩粉,没有岩粉导致钻头胎体不被磨损,从而胎体包镶着的金刚石就不能出露或脱落。

钻头出现不进尺打滑现象后,磨钝的金刚石在钻头胎体内已成为障碍,为了不使磨钝的金刚石在钻头胎体内及孔底做无用功(不克取和破碎岩石),只有设法使其尽快脱落,以能使下一颗新的完好的金刚石能尽快出来克取和破碎岩石。基于这一点,利用弱包镶手段来设计极坚硬地层钻头能够解决钻头打滑问题。弱包镶防打滑钻头的设计方法是:先在金刚石表面用机械方法裹上一层碳化钨粉末,然后将处理过后的金刚石与胎体粉末均匀混合,再进行装模烧结。这样处理后的钻头由于在胎体与金刚石之间有一层没有粘结特性的碳化钨粉末,从而减弱了胎体对金刚石的包镶能力,使钻头在胎体磨损不大的情况下,金刚石就会从胎体中自行脱落下来,从而实现金刚石的换层。

领域:超硬制品

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