PDC鉆頭刀翼幾何形狀
刀翼背部的合理幾何形狀應(yīng)滿足等強(qiáng)度條件。鉆頭工作時(shí),刀翼受力類似一懸臂梁。根據(jù)理論分析,刀翼背部應(yīng)做成拋物線形狀,即刀翼的寬度一定(為鉆頭直徑的一半),刀翼的厚度隨距刀刃的距離增加應(yīng)逐漸增厚,呈拋物線形.
刀翼底部有平底,正階梯和反階梯幾種形狀.平底刮刀鉆頭形成的井底只有一個(gè)裸露自由面,而階梯刮刀鉆頭(階梯數(shù)一股取兩階梯和三階梯)形成井底的自由面較多.因此,在功率一定的情況下,階梯刮刀鉆頭機(jī)械鉆遭比平底刮刀鉆頭要快.就階梯形刮刀鉆頭而言,正、反階梯刮刀鉆頭的實(shí)際鉆進(jìn)效果也是不同的。正階梯易磨成錐形,引起鉆頭縮徑,重新下鉆時(shí)必須進(jìn)行劃眼,不利于提高鉆邊.反階梯刮刀鉆頭雖然在一定程度上能夠解決縮徑問題,但鱉鉆嚴(yán)重,有時(shí)甚至把“外階”鱉斷.反錐形刮刀鉆頭是根據(jù)反階梯的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)的,不僅能較好地保持鉆頭直徑,而且由于錐形井底對(duì)鉆頭的扶正而具有防斜作用.
刀翼底刃的厚度要適當(dāng),過薄,刃尖易折斷;過厚,增加承壓面積,影響吃入深度.從等磨損觀點(diǎn)考慮,底刃一股做成內(nèi)薄外厚。
刀翼長度不要過長,加長刀翼固然可以增加刀翼的可磨損量,從而增加鉆頭進(jìn)尺但刀翼過長,水眼至井底的距離增大,使射流對(duì)井底的沖擊力堿小,不利于清潔井底和破碎地層。目前國內(nèi)各油田刀翼的磨損長度一股設(shè)計(jì)為50一70mm,如果正常磨損,可不必設(shè)計(jì)這么長。
設(shè)計(jì)和制造刮刀鉆頭時(shí),既要考慮到鉆頭有高的破碎效率,提高機(jī)械鉆速,又要考慮鉆頭具有一定的耐磨性,使鉆頭獲得較高的進(jìn)尺.因此,保證鉆頭在工作過程中各部分均勻磨損是一個(gè)十分重要的問題。目前國內(nèi)一股采取選擇高強(qiáng)度材質(zhì)作為刀翼材料,在刀翼側(cè)面、刀翼正面鑲裝或平鋪硬質(zhì)合金及孕鑲金剛石(或人造金剛石)塊等方法來提高刮刀鉆頭的耐磨性。