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钻头的选用与三牙轮钻头钻孔加工

粘土:选用单层底的旋挖钻斗,如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻斗,微风化基岩:配备牙轮筒式取心钻头--锥形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗如果直径偏大还要采取分级钻进工艺。

  那么如何根据地层情况来选用钻头呢?下面分类介绍。
  1、粘土:选用单层底的旋挖钻斗,如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻斗,微风化基岩:配备牙轮筒式取心钻头--锥形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗如果直径偏大还要采取分级钻进工艺。
  2、淤泥、粘性不强土层、砂土、胶结较差粒径较小的卵石层,可配用双层底的钻挖钻斗。如果旋挖钻机具有做连续的功能,可以选配液抓斗或双轮铣进行连续施工。如果副卷扬有自动放绳功能,可选择冲击钻头和冲抓钻头钻进大直径卵石或漂石。如果配备有气室和水龙头可进行气液钻进。如果配备有双动力头或搓管机的可进套管钻进,这是解决流砂、破碎卵砾石、淤泥层的有效工法。
  3、硬胶泥:选用单进土口的(单双底皆可)旋挖钻斗,或斗齿直螺,中风基岩:配备截齿筒式取心钻头--锥形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗,或者截齿直形螺旋钻头--双层底的旋挖钻斗。
  4、冻土层:含冰量少的可用斗齿直形螺钻斗和旋挖钻斗,含冰量大的可用锥形螺旋钻头,需要说明的是,螺旋钻头用于土层(除淤泥外)皆有效,但相应有在没有地下水的情况下使用,以免产生抽吸作用造成卡死。
  5、胶结好的卵砾石和强风化岩石:需要配备锥形螺旋钻头和双层底的旋挖钻斗(粒径较大的用单口,粒径小的用双口),如果沉碴厚度要求比较严格或在进行扩底钻进时,需要配备专门的清碴斗。在进管套钻进时,钻头与套管的间隙小,为了防止钻头挂碰套管和减少抽吸作用,选配钻头时应带有通气孔,钻头上配带有导向装置,开合装置尽量靠近钻头中心,可以是机手一体的。还可以通过选用组合形式的钻头来解决这一特别问题。
  复锥引起的滑动
  复锥牙轮包括主锥和副锥如主锥顶与钻头中心重合,则副锥顶必是超顶的超顶引起切线方向上的滑移。
  由移轴所引起的轴向滑动可以剪切掉齿圈间的岩石,而超顶和复锥所引起的切向方向上的滑动可以剪切掉同一齿圈相邻牙齿破碎坑之间的岩石。滑动增加了牙齿的磨损。
  对于极软到中硬地层的钻头,一般兼有移轴、超顶和复锥;中硬或硬地层钻头有超顶和复锥。极硬地层,所选钻头为滚动(单锥、不超顶、不移轴)。
  牙轮钻头的冲击、压碎作用
  钻进时,钻头及其牙轮绕钻头轴线旋转,牙轮牙齿受地层岩石阻力作用同时绕自身轴旋转,并且牙齿以单双齿交替接触井底。
  牙轮从单齿到双齿接触井底时,牙轮中心从位置降到位置;牙轮再次从双齿到单齿接触井底时,牙轮中心又从位置升到位置。如此反复运动,牙轮轴心周期性的升高、降低,使钻头产生纵向振动,振幅是轮心的垂直位移。每次纵振过程中,轴心上移会压缩下部钻柱积聚弹性能,轴心下行又使下部钻柱弹性伸长释放弹性能。因次,牙轮钻头在井底破碎岩石时,牙齿作用在岩石上的力不少有钻压所产生的静载荷,还有因纵向振动而使牙齿以很高速度冲向岩石所产生的动载荷,前者使牙齿压碎岩石,称为压碎作用;后者使牙齿冲击破碎岩石,称为冲击作用。
  钻头的冲击载荷有利于破碎岩石,但也会使钻头轴承过早破坏,使牙齿特别是硬质合金齿崩碎,造成钻柱的疲劳失效。因此,在钻井中,特别是钻硬地层时,要使用减震器。
  三牙轮钻头的刀具夹持后钻尖处径向圆跳动应在0.02mm以内,对于工件旋转的加工方式,工件旋转中心与刀具中心线的偏差应在0.02mm以内。刀具夹持悬伸部分应尽可能地短,以增强其安装刚性。要合理选用切削液,有效地减小钻削中的摩擦和改进散热条件。钻孔一般作为粗加工,切削液的主要作用是提高钻头寿命,也就是冷却性能要好,通常采用乳化油水溶液,其热容量大,导热系数较高,具有良好的冷却性能。如果钻孔粗糙度和精度有所要求,那么应采用以润滑为主的切削油,如加工铝合金工件时则采用机油与煤油的混合油为宜。
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