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为什么钻进完整岩层推荐用金刚石钻头而不是复合片钻头

发布时间:2017-10-11 07:32:03;浏览次数:


作为金钻钻头厂的技术人员被机长们问的最多的问题是“钻进不同岩层时该使用什么钻头?”。随着金刚石钻头的生产工艺和钻探技术的不断升级改善,10年前和现在的答案是不一样的。

以钻进碳酸盐为主要成分的普通灰岩为例,在07年以前,常规的110mm电镀金刚石钻头的售价为500元左右,复合片钻头更是达到600多元一个,因此机长们选购钻头时会推荐胎体硬度在30度以上甚至更高,甚至在钻进中粒花岗岩时还会推荐复合片钻头。其主要原因是钻探配件价格高昂,而人工成本极低,钻头的高寿命就是最大程度的节约钻探成本。

而在钻探人工劳动力成本均价200/天以上今天,追求的是钻进的高效率。普通灰岩单小时2-3米的进尺已经远远不能满足机长们的盈利需求,并且金钻金刚石钻头和复合片钻头的价格和以前相比有了明显的降幅,机长们关心的更多是每日钻进总量,而不是每日钻探材料的消耗。那为什么钻进完整岩层推荐用金刚石钻头而不是复合片钻头?主要是金钻金刚石钻头相比复合片钻头在钻进完整岩层时具有更高的钻探效率,造成这样差别的原因有以下几点。

1,钻进原理金钻金刚石钻头更高效

金刚石钻头钻进岩层时通过内镶的金刚石吃入岩层,通过内应力是岩石破裂,然后再将岩屑研磨成微粉通过清洗液排出孔底。其工作原理图如下:

 金刚石钻头钻进原理

复合片钻头则是通过焊接在刚体上的复合片对岩层表面持续的刮削实现进尺。工作原理如下:

 金刚石复合片钻头钻进原理

可以看出,相同转速下,金刚石钻头的切削面积是复合片钻头的数十倍,因此在钻进大多数常规岩层时其进尺效率的差异可想而知。

2,钻进过程金钻金刚石钻头更平稳

金刚石钻头的胎体和底部岩层的接触面积几乎是整个切削面,复合片钻头则只有几个或者十几个复合片的刃角,当输出的扭矩没有完全转化为进尺效率时,底部便会有较大的反作用力传递给钻具,因此形成了钻具的抖动。复合片钻头钻进过程中的不平稳又会进一步影响其进尺效率。因此常常可以看到复合片钻头钻取的岩心时粗糙、坑洼、不连续的,而金钻金刚石钻头的岩心时光滑连续的。

金刚石复合片钻头岩芯样本

3,坚硬岩层只能使用金钻金刚石6-8度或者薄壁钻头

上述两点可以说明,在钻进坚硬岩层时,使用复合片钻头是不明智的。而只能选用金钻的6-8度金刚石钻头或者是30%天然金刚石薄壁钻头。坚硬岩层的低研磨性会使得进尺效率极低的复合片钻头产生打滑现象,只能通过软胎体的金刚石钻头实现持续的研磨钻进才能避免,并且坚硬岩层中电镀金刚石钻头的钻进效率是目前最好的,以常见的花岗岩为例,金钻6-8度钻头能单小时进尺1-2米,而30%天然金刚石薄壁钻头能达到2-3米,这和复合片钻头单日及时公分的效率是天壤之别。

需要指出的时,复合片钻头在钻进多数完整岩层中除了进尺效率低的弱点外,还存在很多弊端。复合片钻头在钻进过程中持续的抖动会给钻机零部件造成不可逆的损伤,而这些隐患影响了钻机机械性能同时也减少了钻机使用寿命。

复合片钻头不推荐在完整岩层中使用,那么它是不是一无是处呢?答案当然是否定的,后期金钻钻头厂技术顾问将为您介绍“金刚石复合片钻头适合钻进哪些岩层和地况”。

 

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