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            簡述三牙輪鉆頭的破巖機理

                三牙輪鉆頭的破巖機理

              1、沖擊壓碎作用

              牙輪鉆頭在井底工作時,由鉆頭縱振所產生的,輪齒對巖石的沖擊壓碎作用,是牙輪鉆頭破碎巖石的主要方式。旋轉鉆頭時,牙齒以一定速度沖擊壓入巖石,這一破碎方式與靜壓入破碎試驗特點相似,牙齒壓入巖石需要足夠的比壓與接觸時間。因此,牙輪鉆頭的牙齒作用在巖石上的軸向載荷包括靜壓及沖擊載何兩部分。加給鉆頭的鉆壓為靜壓部分;沖擊載荷是由鉆頭在井底旋轉時產生縱振,使鉆頭—鉆柱系統不斷地壓縮與伸張,下部鉆柱把這種周期的彈性變形能傳遞給牙輪而產生的,這就是鉆頭破碎巖石時牙齒沖擊壓力的來源。加大鉆頭牙齒對地層的沖擊壓力,就能提高破碎巖石的效率。

              2、滑動剪切作用

              在塑性較高的巖石中,除了要求牙齒對井底巖石有沖擊壓碎作用外,還要求牙齒對地層有一定的滑動作用,使牙齒對巖石進行剪切,以擴大巖石的破碎效果,這一點在軟地層鉆進時顯得很重要。使牙輪在井底滾動時產生滑移的措施有超頂、復錐和移軸。

              (1)超頂。超頂就是指牙輪的錐頂超過鉆頭的中心線。錐頂超過中心線的距離叫做超頂距。超頂距越大滑動量就越大,超頂在切線方向上產生了滑動,剪去了牙輪每個齒圈上齒與齒之間的巖石。

              (2)復錐。復錐導致牙輪在切線方向產生滑動,同超頂一樣也剪去了牙輪每個齒圈上齒與齒之間的巖石。

              (3)移軸。移軸就是指牙輪軸線相對于鉆頭軸線平移了一段距離。這段距離叫做移軸距。如果移軸距越大,牙輪的滑動量就越大,剪切作用也就越大,移軸使牙齒產生了軸向滑動,剪去了牙輪上齒圈之間的巖石。

              3、牙齒本身的剪切作用

              牙齒在軸向壓力(鉆壓)的作用下吃入巖石時,牙齒的楔形面就對與其接觸的巖石產生了一個水平剪切力,巖石沿剪切面發生了剪切破碎,隨著牙齒的移動而將已破碎的巖石剔出,這就是牙齒本身對巖石的剪切作用。

            來源:簡述三牙輪鉆頭的破巖機理

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