用镶焊在钻头体上的硬质合金作切削具,破碎岩石,形成钻孔的钻进方法。它适用于钻进中硬和中硬以下的各种岩层。目前,在中国煤田地质钻探中,以硬质合金钻进工程量最多、技术最成熟。尤其在4级以下的软岩和塑性岩层中,其适用性最强。1
硬质合金钻进工作原理硬质合金钻进是,钻头上的切削具在轴心压力和回转力的作用下,压入并剪切岩石,使岩石破碎。(如图所示)。再经冲洗液将被破碎岩石的岩粉颗粒冲洗上来
切削具破碎岩石时,要同时克服岩石抗压入阻力和剪切强度。因此,每颗切削具上的压力超过岩石的抗压入阻力,才能使切削具切入岩石一定深度。切削具切入岩石的深度越大,破碎岩石的效果越好。不同的岩石,切削具切入岩石的深度是不相同的。另外,切削具剪切岩石的次数越多,破碎岩石的速度也越快。因此,硬质合金钻进中,要有一定的钻压和转速。2
钻探用硬质合金硬质合金是以碳化钨为主要成分的一种粉末冶金制品。碳化钨 (WC)具有高硬度、耐高温、抗研磨和抗氧化性能。单纯的碳化钨脆性较大,加入适量钴的制品可大大提高制品的韧性。随着含钴量的增加,其抗弯、抗冲击性能相应提高,但其硬度和耐磨性则相对下降。硬质合金产品规格、品种繁多,用途亦非常广泛。钻探用的硬质合金,常用牌号有:YG4C、YG6、YG6X、YG8、YG11、YG15等。其中,Y代表硬质合金;G代表含钴;阿拉伯数字代表钴含量所占百分数;X代表细颗粒;C代表粗颗粒。硬质合金切削具的形状有片状、方柱状、八角柱状、针状、排状、球头圆柱状等。
硬质合金钻进优点与钢粒钻进比较,有如下优点:
(1)钻进时,钻头工作平稳,震动较小。岩心比较光滑、完整、采取率稿。容易控制钻孔弯曲,提高工程质量;
(2)根据不同的岩性,可以灵活地改变钻头结构。在软的和中硬的岩石中钻进,具有相当高的钻进效率;
(3)操作简单方便,钻进规程、参数容易控制,孔内事故少;
(4)钻头镶焊工艺简单,修磨方便,钻探成本低;
(5)应用范围不受孔深、孔径、孔向的限制。
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李兵 - 副教授 - 西南大学