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金刚石钻头实际钻进过程的破岩机理


     金刚石钻头实际钻进过程的破岩机理

     金刚石钻头和玻璃钻头在很深的孔内连续总做,动负荷大,负载变化大,冷却润滑条件差,破碎岩屑重复被破碎和研磨钻头,在这样的一种工作环境下,钻头的破岩机制很复杂。
    有一种观点认为钻头金刚石是表面破碎、刮擦研磨、磨损、磨削方式来破碎岩石的,这可以从金刚石尺寸小、切削厚度小、切入深度小、硬质点多、高转速时效高等方面说明这一点。

    对表镶金刚石钻头破岩机理,国内外学者都做了一定的研究,认为是岩石碎裂和加企鹅的一种综合机理。当金刚石呈光滑球状,或者柱状金刚石聚晶呈垂直纯棉排列,加上岩石脆性较大,钻头在轴压力盒旋转扭矩联合作用下,则以破碎岩石为主,当金刚石为多棱角形,或者三角状等金刚石聚晶以尖角、棱边对角旋转切向排列,或者使用金刚石复合片,加上岩石塑性较大,则钻头的随眼机理有类似于铣刀或微刀的切削作用。

     很显然,剪切的作用比压入作用更有效,这也是PDC钻头使用效果好的重要原因;对一半孕镶金刚石钻头,由于金刚石颗粒的随机排列,可以以角、棱、平面、弧面等各位置对着岩石,因此其随眼机理更为复杂。孕镶钻头金刚石材料较细,出刃较低,与岩石接触面小,而胎体中金刚石分布相互交错、相互追踪、相互覆盖,故钻头每转一圈有效可取的岩石金刚石较少,刻取深度也小,为此提高钻头转速是必要的,同时为了冷却金刚石和减少重复破碎,需加强冲洗,而表镶聚晶、pDC钻头提高钻头压则有利于破岩;天然金刚石钻头由于颗粒较粗,采用始终的转速和钻压更为有效。

   应该说,在实际钻进过程中,钻进条件十分复杂,空底岩石处于多向应力状态,岩石又费均质体,所夹在荷不完全的静载荷。特别是高转速钻进时,钻具震动相当明显;加上冲洗液介质性质对碎岩的影响等,是的研究钻头碎岩的作用规律比较复杂,还有待于进一步研究。

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