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刮刀钻头的工作原理及使用注意事项

水井钻机在施工中常用的钻头有刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头、硬质合金钻头、PDC钻头和特种钻头等,本文重点为朋友讲解一下刮刀钻头的相关知识。

刮刀(翼片)钻头按刮刀片数目分为两刀片钻头、三刀片钻头和四刀片钻头。

刮刀钻头图片

1.刮刀钻头的结构

刮刀钻头的结构可分为上钻头体、下钻头体、刀翼和喷嘴四部分。

1)上钻头体

上钻头体位于钻头上部,车有螺纹用以连接钻柱,侧面刨有装焊片的槽,一般为合金钢材质。

2)下钻头体

下钻头体位于上钻头体的下部,与上钻头体焊接在一起,内开三个水眼孔,用来安装喷嘴,一般为合金钢材质。

3)刀翼

刀翼是刮刀钻头直接与岩石接触、破碎岩石的工作刃,也称刮刀片。通常,刮刀钻头以其刀冀数量命名,如三刀冀的称作三刮刀钻头,两刀翼的称作两刮刀钻头或鱼尾刮刀钻头。刀翼焊在钻头体上一般常用的为三刮刀钻头。

2.刮刀钻头的工作原理

刮刀钻头主要以切削、剪切和挤压方式破碎地层。这几种破岩方式主要是克服岩石的抗剪强度,它比克服岩石的抗压强度来破岩的方式更为容易,岩石破碎大体分为以下三个过程:

(1)刃前岩石沿剪切面破碎后,扭转力矩减小,切削刃向前推进,碰撞刃前岩石。

(2)在扭转力矩的作用下压碎前方的岩石,使其产生小剪切破碎,扭转力矩增大。

(3)刀翼继续压挤前方的岩石(部分被压成粉末)。当扭转力矩增大到极限值时,岩石沿剪切面破碎,然后扭转力矩突然变小;碰撞、压碎及小剪切、大剪切这三个过程反复进行,形成破碎塑脆性岩石的全过程。

3.水井钻机合理的使用刮刀钻头

1)刮刀钻头的适用地层

刮刀钻头适用于松软至软的各类土层以及泥岩、泥质砂岩、页岩等塑性和塑脆性地层中钻进。

2)水井钻机使用刮刀钻头需注意的事项

(1)下井前的注意事项:

①搬放钻头不能猛烈碰撞,防止把硬质合金和人造金刚石聚晶以及钻头螺纹台肩碰坏。

②水井钻机选用刮刀钻头,应测量其外径和高度以及喷嘴尺寸是否符合设计要求,并做好记录。

(2)操作注意事项:

①接钻头时丝扣必须用内外钳紧扣,不能用单吊钳紧扣,防止蹩断刮刀片,以免损坏硬质合金。

②水井钻机采用新的刮刀钻头下井时,开始时须用轻钻压钻进0.5m后,钻出与新钻头底刃形状相适应的新井底后,再加到规定钻压钻进。

③每次接好单根下放钻具时,在钻头接触井底前启动转盘,再下放到井底加压钻进。严禁加压启动转盘,防止蹩断刮刀片。

④在遇到软硬地层交界面时,为防止井斜和蹩钻,应采用较小的钻压钻进,穿过交界面后再加压到规定的钻压钻进。

⑤要求均匀送钻,严禁猛放猛压,以防蹩坏刮刀片与井斜。

(3)起钻时间的确定:

刮刀钻头起钻时间由以下两个方面确定:一是机械钻速显著下降,蹩跳钻现象家重或泵压突然增高;二是参考类似地层施工钻头磨损情况,特别是外径磨损以不小于同规格的牙轮钻头为准,避免下牙轮钻头时出现扩眼或划眼现象。


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