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來源:森工機械 發(fā)布時間:2024-01-23
PDC鉆頭是聚晶金剛石復(fù)合片(Polycrystalline Diamond Compact Bit)鉆頭的簡稱,亦稱聚晶金剛石切削塊鉆頭或復(fù)合片齒鉆頭。最早是在1973年由美國通用電氣公司引入PDC切削塊,研制出第一個PDC鉆頭,此后PDC鉆頭便以其鉆速快、壽命長、進尺高等優(yōu)勢,在石油鉆井、煤礦鉆探中得到了廣泛的應(yīng)用。幾乎所有鉆頭制造商都采用了這一技術(shù),開始生產(chǎn)自己的PDC鉆頭系列。
PDC鉆頭是依靠安裝在鉆頭體上的切削齒切削地層的,這些切削齒有復(fù)合片切削齒和齒柱式兩種結(jié)構(gòu),它們的結(jié)構(gòu)以及在鉆頭上的安裝方式如上圖所示。復(fù)合片式切削齒是將復(fù)合片直接焊接在鉆頭體上預(yù)留的凹槽內(nèi)而形成的。它一般用于胎體鉆頭;齒柱式切削齒是將復(fù)合片焊接在碳化鎢齒柱上而形成的,安裝時將其齒柱鑲嵌或焊接在鉆頭體上的齒空內(nèi),它一般用于鋼體鉆頭,也有用于胎體鉆頭的。
復(fù)合片(即聚晶金剛石復(fù)合片)是切削齒的核心。復(fù)合片一般為圓柱狀,其結(jié)構(gòu)如1-3所示,它是由人造聚晶金剛石薄層及碳化鎢底層組成,具有高強度、高硬度及高耐磨性,可耐溫度750℃。
巖石的諸力學強度中,抗拉強度最低,剪切強度次之,而抗壓強度最高,抗壓強度往往比剪切強度高數(shù)倍至十多倍。顯然采用剪切方式破碎巖石比用壓碎方式要容易而有效的多。PDC鉆頭的復(fù)合片切削結(jié)構(gòu)正是利用了巖石這一力學特性,采用高效的剪切方式來破碎巖石,從而達到了快速鉆井的目的。當PDC鉆頭在軟到中等級硬度地層進時,復(fù)合片切削齒在鉆壓和扭矩作用下克服地層應(yīng)力吃入地層并向前滑動,巖石在切削齒作用下沿其剪切方向破碎并產(chǎn)生塑性流動,切削所產(chǎn)生的巖削呈大塊片狀,這一切削過程與刀具切削金屬材料非常相似。被剪切下來的巖屑,再由噴嘴射出泥漿帶走至鉆頭與井壁間的環(huán)空運至井外。
影響鉆進速度的主要因素有很多,而且互相交織在一起而變得十分復(fù)雜。要想把所有的影響因素反應(yīng)到一個統(tǒng)一的鉆速模式中是很困難的。但其中影響較大、變化規(guī)律較明顯的因素有鉆壓、轉(zhuǎn)速、牙齒磨損、水力參數(shù)、壓差、鉆井液性能等,而其中與井底流動直接發(fā)生關(guān)系的有轉(zhuǎn)速、水力參數(shù)、壓差、鉆井液性能等。
金剛石復(fù)合片鉆頭采用金剛石復(fù)合片(PDC)與優(yōu)質(zhì)合金鋼加工而成。耐磨,抗沖擊,不縮徑,效率高,主要用于硬度較強的煤礦石油開采,地質(zhì)勘探,隧道掘進,瓦斯抽放孔,排水注漿,地質(zhì)鉆探,水文勘探等的鉆進等工程。鄭州森工擁有健全的質(zhì)量控制方法、完善的質(zhì)量檢測體系、先進的企業(yè)管理機制、精湛的制造技術(shù)、先進的生產(chǎn)設(shè)備,這是“森工”系列產(chǎn)品的質(zhì)量保證,也是森工立足服務(wù)各大集團客戶的根本!
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