牙轮钻头及其破岩原理 ?金刚石钻头及其破岩原理 ? 钻头的正确使用
(1)用途 牙轮钻头是使用最广泛的钻头,适用于 从软到硬的各种地层。牙轮钻头破岩时扭矩 小,转动平稳,对钻具及地面设备的危害
小; 工作刃较刮刀钻头长,减少了磨损,延长了 使用寿命。但结构较复杂,制造较刮刀钻头 困难,成本较高。
(2)牙轮钻头的分类 牙轮钻头有单牙轮钻头、双牙轮钻头、 三牙轮钻头、多牙轮钻头等。其中使用最多 的是三牙轮钻头,它的三个牙
轮锥体按120o 夹角对称分布。牙轮钻头还可分为全面钻进 牙轮钻头、取心牙轮钻头、铣齿牙轮钻头、 镶齿牙轮钻头、滚动轴承牙轮钻头、滑
动轴 承牙轮钻头等。
(3)结构及组成 牙轮钻头的基本组成是钻头体。巴掌(牙 爪)、牙轮、轴承、水眼(喷嘴)、储油密封 润滑系统。
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三牙轮钻头
a.钻头体与巴掌
钻头体上部车有螺纹与钻具相连,下部 带有三个巴掌与牙轮的轴颈相连,起支撑牙 轮的作用。钻头体的底端中部镶焊水眼板或 安装喷
嘴。根据钻头体与巴掌的连接情况可 将其分为有体式和无体式钻头。
有体式钻头是钻头体与巴掌分别制造, 然后将巴掌焊接在钻头体下侧的钻头。该种 钻头直径一般在 346mm以上,其上部螺纹绝 大多数
为内螺纹。无体式钻头是巴掌与三分 之一钻头体做成一体,然后将加工好并装接 上牙轮的三部分合焊起来的钻头。该钻头直 径一般在311mm
以下,其上部绝大多数为外 螺纹。
牙轮在牙爪轴颈上的固定是在牙轮与 轴颈组装好后,通过牙爪下侧背部的斜孔 投入滚珠来完成的,最后插人销子并焊死。
b.牙轮 牙轮是一个外面带有牙齿,内腔加工成与 轴颈相对应的滚动体跑道或滑动摩擦面的锥体。 分单锥与多锥两种结构。单锥牙轮是
指仅有主 锥和背锥两个不同锥度的牙轮。该牙轮适用于 硬及研磨性较高的地层。复锥牙轮是指除主、 背锥外还有1-2个副锥的牙轮。该牙轮
适用于 软及中硬地层。
c.牙齿 牙齿是钻头破岩的主要元件,要求其破 岩效率高和工作寿命长。为此,牙齿既要耐 磨,又要有足够的强度,还要有合理的几何
外形。牙轮钻头的牙齿有铣齿(钢齿)、镶 齿(硬合金齿)两种。
(a)铣齿 铣齿是由牙轮毛胚铣削加工而成的牙齿。 这种钻头叫铣齿钻头。铣齿断面形状主要是楔 形。铣齿的齿形参数主要有齿尖角、
齿高、齿 顶削平度(钝度)和外排齿形等。
齿尖角
齿尖角是牙齿横断面上两边界的夹角。为了 利于吃入地层,其值应小些,但太小则影响强度。 一般软地层阻力小,强度要求不高,为了加快钻 速,齿尖角应比硬地层小些。
三牙轮钻头对应岩层列表:
钻头型号 | IADC码 | 适用地层 | 切削结构 | 钻压kN/mm | 转速r/min |
HJ 117 | 117 | 低抗压强度、高可钻性的极软地层,如软页岩、粘土、盐岩等。 | 牙轮背锥面进行硬面强化,且背锥用硬质合金齿加强保径 | 0..30~0.90 | 300~80 |
HJ 137 | 137 | 低抗压强度的软至中软地层或软岩层中有较硬的夹层、如硬石膏、软石灰岩、砂岩等。 | 牙轮背锥面和牙轮全部表面进行硬面强化,且背锥用硬质合金加强保径 | 0.35~0.90 | 300~80 |
HJ 417 | 417 | 转速低抗压强度、高可钻性的大段极软地层,如页岩、粘土、砂岩、砾岩等。 | 大直径偏顶勺形内排齿。齿出露高,不等距布齿 | 0.35~0.90 | 280~70 |
HJ537G | 537 | 地抗压强度有较硬研磨性夹层的中软地层,如硬页岩,硬石膏,软石灰岩,砂岩,含夹层白云岩等。 | 大直径偏顶勺形内排齿,楔形外排齿。齿出露高,不等距布齿 | 0.50~1.05 | 220~40 |