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焊接是通过加热、加压,或两者并用,使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛,既可用于金属,也可用于非金属。
常用的钻头焊接设备有以下几种
超音频感应加热设备
输入功率 | 40kw | 输入电压 | 342V-430V |
最大输入电流 | 62A | 振荡频率 | 15-40KHZ |
冷却水流量(主机) | 15L/min(0.1mpa) | 冷却水流量(变压器) | 18L/min(0.1mpa) |
主机体积 | 460×360×630mm3 | 变压器体积 | 320×320×310mm3 |
主机重量 | 40±5%kg | 变压器重量 | 29±5%kg |
冷却水压 | 0.1-0.3Mpa | 水温保护点 | 50℃ |
高频感应加热设备
型号 | WH-VI-60 | 输入功率 | 60KW |
输入电压 | 342V-430V | 最大输入电流 | 90A |
冷却水流量(主机) | 25L/min(0.1mpa) | 冷却水流量(变压器) | 18L/min (0.1mpa) |
振荡频率 | 15-35KHZ | 冷却水压 | 0.1-0.3Mpa |
主机体积 | 590×450×780mm3 | 变压器体积 | 420×355×450mm3 |
主机重量 | 65±5%kg | 变压器重量 | 50±5%kg |
中频感应加热设备
输入功率 | 160KW | 工作电压 | 342-430V |
振荡频率 | 2-4KHz | 进水口水压 | 0.2-0.5Mpa |
主机体积 | 810*530*1780 | 分机体积 | 500*800*580 |
水温保护点 | 50℃ | 机身颜色 | 灰色+白色 |
焊接已成为现代工业中一种不可缺少,而且日益重要的加工工艺方法。因此感应加热设备的发展也是日益壮大。选用好的加热设备,能使工作事半功倍。
麻花钻是应用最广的孔加工刀具。通常直径范围为0.25~80毫米。它主要由 工作部分和柄部构成。工作部分有两条螺旋形的沟槽,形似麻花,因而得名。为了减小钻孔时导向部分与孔壁间的摩擦,麻花钻自钻尖向柄部方向逐渐减小直径呈倒锥状。麻花钻的螺旋角主要影响切削刃上前角的大小、刃瓣强度和排屑性能,通常为25°~32°。螺旋形沟槽可用铣削、磨削、热轧或热挤压等方法加工,钻头的前端经刃磨后形成切削部分。标准麻花钻的切削部分顶角为118,横刃斜角为40°~60°,后角为8°~20°。由于结构上的原因,前角在外缘处大、向中间逐渐减小,横刃处为负前角(可达-55°左右),钻削时起挤压作用。为了改善麻花钻的切削性能,可根据被加工材料的性质将切削部分修磨成各种外形(如群钻)。麻花钻的柄部形式有直柄和锥柄两种,加工时前者夹在钻夹头中,后者插在机床主轴或尾座的锥孔中。一般麻花钻用高速钢制造。镶焊硬质合金刀片或齿冠的麻花钻适于加工铸铁、淬硬钢和非金属材料等,整体硬质合金小麻花钻用于加工仪表零件和印刷线路板等。
扁钻的切削部分为铲形,结构简单,制造成本低,切削液轻易导入孔中,但切削和排屑性能较差。扁钻的结构有整体式和装配式两种。整体式主要用于钻削直径0.03~0.5毫米的微孔 。装配式扁钻刀片可换,可采用内冷却,主要用于钻削直径25~500毫米的大孔。
深孔钻通常是指加工孔深与孔径之比大于 6的孔的刀具。常用的有枪钻、BTA深孔钻、 喷射钻、DF深孔钻等。套料钻也常用于深孔加工。
扩孔钻有3~4个刀齿,其刚性比麻花钻好,用于扩大已有的孔并提高加工精度和光洁度。
锪钻有较多的刀齿,以成形法将孔端加工成所需的外形,用于加工各种沉头螺钉的沉头孔,或削平孔的外端面。
中心钻供钻削轴类工件的中心孔用,它实质上是由螺旋角很小的麻花钻和锪钻复合而成,故又称复合中心钻。
钻杆中间是中空的钻头,主要用于钻物取芯。
空心钻的选购:
空心钻头又叫取芯钻头,磁力钻钻头,磁座钻钻头,开孔器,
高速钢钻头,硬质合金钻头,钨钢钻头;
削切深度: 35MM、50MM或100mm;
规格:12MM至100MM;钻头
主要材质有高速钢类;粉末冶金类;硬质合金类。
适合电动机:磁力钻/磁座钻/钻床/车床/铣床,种类、规格齐全,适用于各种品牌的进口磁座钻(磁力钻)及通用钻床、铣床、镗床等。
该产品与进口磁座钻配套使用,钻孔效率是普通钻头的 8~10倍。
空心钻头常用的柄型:直柄,通用柄,日东柄,泛音柄
1、钻头应装在特制的包装盒里,避免振动相互碰撞。
2、使用时,从包装盒里取出钻头应即装到主轴的弹簧夹头里或自动更换钻头的刀具库里。用完随即放回到包装盒里。
3、测量钻头直径要用工具显微镜等非接触式测量仪器,避免切削刃与机械式测量仪接触而被碰伤。
4、某些数控钻床使用定位环某些数控钻床则不使用定位环,如使用定环的其安装时的 深度定位一定要准确,如不使用定位环其钻头装到主轴上的伸长度要调整一致,多主轴钻床更要注意这一点,要使每个主轴的钻孔深度要一致。如果不一致有可能使钻头钻到台面或无法钻穿线路板造成报废。
5、平时可使用40倍立体显微镜检查钻头切削刃的磨损。
6、要经常检查主轴和弹簧夹头的同心度及弹簧夹头的夹紧力,同心度不好会造成小直径的钻头断钻和孔径大等情况,夹紧力不好会造成实际转速与设置的转速不符合,夹头与钻头之间打滑。
7、定柄钻头在弹簧夹头上的夹持长度为钻柄直径的4~5倍才能夹牢。
8、要经常检查主轴压脚。压脚接触面要水平且与主轴垂直不能晃动,防止钻孔中产生断钻和偏孔。
9、钻床的吸尘效果要好,吸尘风可降低钻头温度,同时带走粉尘减少摩擦产生高温。
10、基板叠层包括上、下垫板要在钻床的工作台上的一孔一槽式定位系统中定位牢、放平。使用胶粘带需防止钻头钻在胶带上使钻头粘附切屑,造成排屑困难和断钻。
11、订购厂商的钻头,入厂检验时要抽检其4%是否符合规定。并100%的用10~15倍的显微镜检查其缺口、擦伤和裂纹。
12、钻头适时重磨,可增加钻头的使用和重磨次数,延长钻头寿命,降低生产成本和费用。通常用工具显微镜测量,在两条主切削刃全长内,磨损深度应小于0.2mm。重磨时要磨去0.25mm。普通的定柄钻头可重磨3次,铲形头(undercut)的钻头可重磨2次。翻磨过多其钻孔质量及精度都会下降,会造成线路板成品的报废。过度的翻磨效果适得其反。
13、当由于磨损且其磨损直径与原来相比较减小2%时,则钻头报废。
14、钻头参数的设置在一般情况下,厂商都提供一份该厂生产钻头的钻孔的转速和下速的参数表,该参数仅仅是参考,实际还要工艺人员经过实际使用得出一个符合实际情况的钻头的转速和下速参数,通常实际参数与参考的参数有区别但是相差不会太多。
15、钻头刃磨时,应尽量使麻花钻的两主切削刃刃磨得对称,使两个主切削刃的径向力相互抵消,以防止钻头引偏及孔径扩大。
焊接式合金钻头对比整体式合金钻头,总得来说可能是整体式韧性更好,但是在针对一些要求不大,易切削的材质上,焊接式的合金钻头要比整体式更加的节省成本!其质量大同小异!OSB定柄合金钻头,至佳!
原则上不能,1、使用过程容易断、伤人 2、焊接完成后同心度不好找
用:摩擦焊机高速旋转动能转化为热能,分子扩散,温度达到后瞬间顶锻,成型!没有任何介质参与焊接过程,焊接处强度高于母材,钻杆和钻头现在都是用摩擦焊机上海胜春机械 谢兵望采纳!
1、在钻削钢件时,请保证充分的冷却量并使用金属切削液。
2、良好的钻杆钢性与导轨间隙能提高钻孔的精度及钻头的寿命
3、请确保磁座与工件之间的平整与清洁。
4、钻薄板时,要将工件加固,钻大型工件时,请保证工件的稳固 。
5、在钻孔开始与结束时,进给量应降低1/3 。
6、对钻削时出现大量细小粉未的材料,如铸铁、铸铜等,可以不使用冷却液,而采用压缩空气帮助排屑。
7、请及时清除缠绕在钻体上的铁屑,以保证排屑顺畅 。
加工产品尺寸: 2-40mm
加工精度: ±0.01mm
空程速度: 最快500mm/s
加工速度: 0.1-70mm/s
控制系统: 六轴联动控制系统
电压及频率: 220V,50HZ
功率: 350W
气压: 0.5-0.7Mpa
接地: <4Ω
机器占地尺寸: 1600mm*700mm*1300mm(L*W*H)
1、确定进给速度:进给速度一般是凭经验,从数值上讲一般0.08-0.12mm/转,或者0.6-1.0mm/秒,进给速度是在钻孔时比较关键的要素,不同的进给量可以形成不同的铁屑,不同的的铁屑会使排屑性能产生变化
2、定位:在需要钻孔的位置中心錾打一定位点或用合金针划上“十”字线,以确保钻孔位置的精度。注意,用中心錾打定位点时,请确保中心錾垂直于加工工件表面,以免影响切削料芯的顺利排出。
3、开始钻孔:请调好合适的转速,开机前请确保钻机磁座底部干净,先打开磁座开关再打开电机开关,电机运转同时打开冷却液开关,当钻头接触钢板时,先缓慢进给,钻入约1-2mm后,再用正常速度进给。
4、钻孔结束:关闭电机待主轴停止转动后,用铁钩除云缠绕在钻本体上的铁屑,再继续作业。
1)地层沉积年代远,地层硬度高、不均质,部分层段研磨性高。
厚度在500m以上的自流井组,泥页岩,砂岩互层,砂泥岩致密,硬度高,须家河段为泥岩夹石英砂岩,硅质胶结,岩石硬度达7级;二叠系阳新统地层岩石可钻性级值为4.7~7.5,岩石软硬变化大,因高围压作用,二叠系灰岩硬度高出三叠系3倍以上,且央带燧石结核,煤及黄铁矿 。
2)井眼不稳定。
川东高陡构造井的上部沙溪庙组一珍珠冲组地层(井深0~2500m),岩性主要是砂,泥、页岩互层。由于岩石水敏性强以及高陡构造的地应力联合作用,使井眼很容易失稳,井壁严重坍塌。为了平衡垮塌而提高钻井液密度,导致机械钻速大幅降低,如天东26井在沙溪庙组、自流井组地层钻井中钻井液密度提至1.35~1.63g/cm3,由高液柱压力产生的“压持效应”使机械钻速降至0.96m/h;二叠系的龙潭组、梁山组也极易垮塌。
3)地层倾角大,地层倾角8~55°,最高达85°,容易发生地层自然造斜。
为了控制井斜往往采取轻压吊打的措施,从而大大降低了钻井速度。
4)地层压力系统复杂,从负压到异常高压相互交错,具有纵向上压力系统的多样性和横向上压力系统相对独立性。
碳酸盐岩气藏有裂缝性、孔隙性和裂缝一孔隙性3类产层。孔隙性气藏压力规律性较清楚,基本表现为常压,能实现平衡钻井,如川东石炭系、长兴生物礁等。而裂缝性气层压力依赖于地质运动的强弱及岩石本身的强度·规律性差,很难预测。钻井时按有裂缝存在而采用高密度钻井液钻进。导致过平衡影响机械钻速,但采用低密度钻井液快速强钻,突遇裂缝井喷的风险很大。阳新组、长兴组两个高压产层,由于压力梯度高,岩石硬度大,并且地层深度深,钻井液密度通常为1.50g/cm3;(云安6井最高压力梯度达2.45MPa/hm,钻井液密度2.41g/cm3),致使钻速长期徘徊在1.00m/h左右。
5)大尺寸井眼长。
川东地区大于
适用于各种钻机钻头的安装与拆卸。安装拆卸方便可靠。
1、钻头安装
缓慢起吊钻头盒体,将钻头盒体的四个支腿对应放入钻机转盘的四个孔内,根据钻头的规格选用相应的钻头盒芯板,起吊钻头盒芯板放入钻头盒体内然后将要安装的钻头凹槽与钻头盒芯板的凸尖对应,将钻头放入钻头盒内,钻头即卡放在转盘心。然后依次旋上钻头连接螺母钻杆。
2、 钻头拆卸
起吊钻杆(附钻头),将钻头盒体如①条要求与转盘连接,起吊钻杆缓慢使钻头凹槽与钻头盒芯板的凸尖对应,将钻头卡在钻头盒内,依次退去钻杆、钻头。
一种钻头,包括一个刀杆(1),刀杆有一个尖端,尖端有两个位于一个主平面(C-C)上的切削刀片(5、5′),所述切削刀片(5、5′)具有在共同第二平面(E-E)上取向的短的中心切削刀刃。所述刀刃形成一个点状中心切削刀刃用于进入工件,并且由此将钻头对中。在刀 杆上,设两个排屑槽(6、6′),所述排屑槽(6、6′)从尖端延伸到底端。在沿刀杆的任一截面上,排屑槽在管平面上都位于彼此径向相对的位置,管平面与在管的两侧的两个刃带的共同刃带平面(F-F)成90°延伸,所述刀杆在该平面具有最大的刚性。中心切削刀刃的第二平面(E-E)的取向与刃带平面或刀杆的底端的主刚性方向(F-F)大约成90°角。
一种在对混凝土等进行的钻孔作业中,能缓和钻孔状态突然改变的情况,使钻孔作业稳定,即使在产生大粒的切屑时,钻孔效率也不致降低的钻头。
其大致呈辐射状配置的切刃部,具有至少2个主切刃部、以及在圆周方向上配设于所述主切刃部与主切刃部之间的,至少两个副切刃部,所述主切刃部具备作为其切刃的主切刃,主切刃内端位于旋转中心,外端则位于切刃部的旋转轨迹的外缘.
所述副切刃部具有作为其切刃的副切刃,该副切刃内端位于向外径侧偏离旋转中心的部位,外端则位于向旋转中心侧偏离切刃部的旋转轨迹的外缘的位置上。
一种钻头,具备配置于钻头前端的多个切刃部、及设于该切刃部基端一侧且于基端部上形成有柄部的轴状钻头主体;
所述切刃部具有由切削面与后隙面的接合缘向前端侧突设而形成的切刃,所述切刃自钻头旋转中心侧向外径侧配置成大致辐射状;
其利用旋转动作与轴方向的动作的复合动作进行冲击切削,其特征在于,所述切刃部具有至少2个主切刃部、以及配设于圆周方向的所述主切刃部与主切刃部之间的,至少2个副切刃部;
所述主切刃部具有作为其切刃的主切刃,所述主切刃内端位于旋转中心,外端则位于切刃部的旋转轨迹的外缘,所述副切刃部具有作为其切刃的副切刃,所述副切刃内端位于从旋转中心向外径侧偏离的部位,外端位于从切刃部的旋转轨迹的外缘向旋转中心侧偏离的位置。
在PDC的生产技术尚未成熟,或者说PDC钻头刚开始开发之前的一段时间,就有厂家用无硬质合金衬底的聚晶人造金刚石取代天然大颗粒金刚石来制造表镶钻头。聚晶体的形状有一端为圆锥的圆柱形、三角块形、圆片形及矩形、块形等多种,如GE公司的Geoset、Fomset,De Beers公司的Syndax3以及郑州三磨所的TSP,它们的共同特点是具有高热稳定性,即耐1000℃~1100℃的高温,可直接烧结到由碳化钨粉未及粘结金属组成的钻头胎体的冠部作为钻齿,破碎与切削地层。
1969~1975年郑州三磨所分别生产了几种不同直径的JR20SN-2聚晶体,首先用于保径的孕镶钻头和扩孔器的制造,钻进矿山7级以下的地层,而后用6×6mm聚晶体制造石油刮刀钻头,在胜利油田进行试验,以钻进同一井深2400m为例,聚晶刮刀钻头与硬质合金刮刀钻头相比,每口井可节约1.1~1.2万元,并节省78%的时间;聚晶刮刀钻头与牙轮钻头相比,节省成本50%以上,钻井时间减少5~8天。另外1.8×5mm聚晶体制造的地质取芯钻头、扩孔器以及2.5×5mm聚晶体用于冶金、煤田及地质孕镶钻头的保径,其效果也与天然金刚石相近。
在20世纪80年代初期我国自主研发的PDC尚未成功之前,6×6mm聚晶体曾大量用于石油、天然气钻井的取芯钻头和西瓜皮式的全面钻进钻头。三角块形聚晶也曾大量用于制造中硬至硬地层(如石灰岩、白云岩)、轻微研磨性地层的取芯或全面钻进钻头。自90年代国产PDC大规模生产之后,聚晶人造金刚石逐渐退出了钻井市场,被PDC全面取代。
石油、天然气钻井用PDC钻头的研发与应用经历了一个相当长的时间,早期PDC的抗冲击性不高、存在分层现象,加上钻头设计制造方面存在问题及石油、天然气钻井具有风险性,占据钻井市场较大份额的牙轮钻头制造厂商表现不是那么积极,因此PDC钻头的研发和应用遇到了较大的困难与阻力。
美国在1973~1975年间采用GE公司生产的8.38×2.8mm、金刚石层为0.5mm厚的PDC(Compax)焊接到硬质合金齿柱上再安装到钢体钻头上进行试验,大量的原始试验数据表明:PDC可取代用于钻进最硬和磨蚀性很高的岩石的表镶钻头上的天然金刚石。但考虑到PDC的结构与性能特点以及石油、天然气地层大都为软一中硬地层,于是钻头制造厂商把PDC应用重点放到了具有重大市场前景的石油钻井市场。美国Tulsa大学钻井研究中心参与了最初的平面PDC钻头设计,并对PDc本身进行了关键性试验。在此期间GE公司在南得克萨斯州、科罗拉多州、犹他州、上密歇根州进行了4只PDC钻头的试验,暴露了PDC柱齿、钻头设计与制造方面的一些问题。
初期试验存在的问题解决后,1976年12月GE公司推出了钻头专用PDC系列产品Stratapax,其性能有所改进,更耐冲击,也更有利于固定到钻头体上。与此同时Diamant B0art公司在波斯湾和北海盐岩中、East.man Christensen公司在北海也进行了一些较为成功的PDC钻头试验。
通过上述初步探索性试验之后,80年代末一直到现在,PDC制造厂对PDC进行了一系列的改进与创新,使PDC的各项性能得到了很大提高,而各大钻头公司随着能源市场的景气、原油价格的不断创新高,他们与石油公司一起积极开发了一系列新型PDC钻头,改善了使用效果与扩大了使用领域。
90年代起,从钻头水力学角度出发,通过完善钻井泥浆以控制页岩中钻头泥包现象获得了成功,使解决钻进页岩夹层存在的问题获得了突破性进展。PDC钻头的最大发展是Amoco公司发现了钻头损坏的最主要原因是钻头旋转偏摆(回旋)造成的,随之发展了防钻头偏摆设计技术,各钻头制造厂从钻头设计角度出发对布齿结构、刀翼结构、钻头剖面形状等采用了一系列防偏摆设计技术,将旋转偏摆程度降低到最小。此外,Eastman Christensen公司将Amoco的防偏摆产品实现了商品化,采用了稳定钻头工作装置,使PDC在钻进时降低导致其破坏的剧烈偏摆载荷,正式推出了防旋转偏摆钻头,这种钻头在多层(非均质夹层)岩层钻进中更为有利。此外,钻头冠部形状也由平面状变为3~8刀翼甚至更多刀翼(螺旋形)的西瓜皮状。
PDC钻头不断提高与创新的另一原因是开发与应用了更为现代、更为复杂的计算机数据模型系统(CAD/CAM),并与实验室验证相结合,增加了钻头成功应用的把握。在我国,PDC钻头的开发因为受到PDC国产化的影响,相对美国要晚15年左右,在20世纪80年代中期,江汉钻头厂、大港总机厂钻井研究所及北京石油大学等单位开始着手研发PDC钻头,1985年川石一克里斯坦森金刚石钻头公司与1990年新疆一帝陛艾斯钻头工具公司成立后分别引进了国外成熟的PDC钻头技术及后续新技术,并采用GE、DeBeers、USS公司生产的质量稳定可靠的PDC,它们制造的钻头在钻井中均有卓越的表现,为我国PDC钻头的开发与应用迅速铺平了道路,展现了PDC钻头在石油、天然气钻井市场的光明前景。但因钻头成本过高及售价昂贵,其应用主要在新疆地区油田及海洋油田钻井中推广。
1988年郑州三磨所自主研制的价格十分低廉的PDC投放市场后,加速了我国PDC钻头国产化的步伐,先后出现了江汉钻头厂钻井研究所、大港石油总机厂、胜利油田钻井院、大庆石油管理局钻头厂等一批PDC钻头制造厂,完全国产化的PDC钻头在大庆油田、中原油田、大港油田、胜利油田、辽河油田、吉林油田等地区得到了推广和普及。
由于20世纪90年代初国产PDC的性能还不令人满意以及部分钻头厂家钻头设计与制造水平相对较低,钻井效果尚不太理想,直到郑州新亚复合超硬材料有限公司投产后,在PDC制造技术上坚持不懈地进行研究和创新,产品的规格与国外产品一致,产品的质量及可靠性提高,才基本上满足国内外钻头客户用于钻进软一中硬地层钻头的技术要求,目前该公司主要致力于开发适合于硬地层、夹层、深井等难攻地层钻头用的PDC。另外,在钻头制造方面,除川石一克里斯坦森金刚石钻头公司、新疆帝陛艾斯钻头工具公司外,又涌现了一批具有高质量水平的钻头制造公司:如成都百施特金刚石钻头公司、武汉亿斯达工具公司、成都迪普金刚石钻头公司及四川川石金刚石钻头公司等。可以相信,不久的将来,国产PDC钻头的使用效果及应用领域会随着PDC品质的改善以及钻头设计、制造水平的提高而迅速进步。
当今,在世界钻井市场上,在钻头制造技术与生产数量上占主导地位的知名公司有休斯(Baker Hughes)公司、DBS(HaIliburton的Secarity DBS)公司、史密斯(Smith International)公司以及瑞特(Hycalog Tool—Reed)公司四家 。
PDC钻头是当今石油和天然气勘探开发行业广泛使用的一种破岩工具,它有效地提高了机械钻具,缩短了钻井周期 。
金刚石复合片(PDC—Polycrystalline DiamondCompact)是采用金刚石微粉与硬质合金衬底为原料,在超高压高温条件下烧结而成的复合超硬材料,它既具有金刚石的硬度与耐磨性,又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性,是一种卓越的切削工具与耐磨工具材料,现已广泛地应用于金属与非金属切削刀具、木材加工刀具、石油与天然气钻头等许多领域。PDC研发及其在石油、天然气钻头方面的应用历史已过去了35年,在这漫长的旅程中许多科学研究者为此作出了杰出的贡献。
在PDC研发方面,GE公司1970年公布,1972~1973年正式进行商品化生产的Compax具有划时代意义,而该公司1976年叉推出了专用于石油、天然气的PDC系列产品——Stratapax钻井钻头用PDC,为钻头的研制提供了良好的基础。自此以后许多PDC制造公司在技术创新上也取得了重大进展,其中美国合成公司(US Synthetic)制造的金刚石层更厚、更耐冲击的PDC于20世纪90年代中期进入钻井市场后,使PDC钻头的钻井效果显著提高。1997年该公司即成为了市场份额的领头羊。
我国郑州三磨所于1987年研制成功PDC并逐步进入钻井市场,虽然产品性能还不完美,但其却以极低廉的价格赢得了我国刚起步的钻头制造业的青睐。
1992年郑州新亚复合超硬材料有限公司建成投产后,对PDC的制造技术作了持续不断的改进,使PDC的性能有了长足的进步。
PDC石油、天然气钻头的开发与应用也可追溯到30多年前,1973年Tulsa大学钻井研究中心与GE公司所进行的最初的平面PDC钻头设计以及在美国几大油田进行的几次现场钻井试验具有开创性、里程碑性的重大意义。自此以后,钻头制造商也不断在钻头设计、制造与使用诸多方面作了不懈的努力和持续的改进,才得以使PDC钻头在石油、天然气钻井中广泛推广,并给PDC及其钻头制造业、石油与天然气开采业带来丰厚的经济回报。
1985年我国四川石油管理局与美国克里斯坦森(Eastman Christensen)公司合资建立了川石一克里斯坦森金刚石钻头公司。
1994年新疆石油管理局与Halliburtos的secarity DBS公司合资建立了新疆一帝陛艾斯钻头工具公司,这两家企业都利用了国外成熟的PDC钻头制造技术,有力地促进了我国PDC钻头的制造与应用技术的进步、促进了PDC钻头在我国各大油田的推广和普及 。
挖坑作业时,钻头随立轴旋转,同时作轴向移动。土壤在钻头的扭矩和轴向力作用下被切削,在工作叶片的挤压和离心力作用下被松碎,形成土流压向坑壁,同时沿页面升运到地表。当土流运动到无坑壁阻挡处时,由于离心力作用碎土被抛到坑的周围,完成挖坑过程。
钻头(zuàntóu)是用以在实体材料上钻削出通孔或盲孔,并能对已有的孔扩孔的刀具。常用的钻头主要有麻花钻、扁钻、中心钻、深孔钻和套料钻。扩孔钻和锪钻虽不能在实体材料上钻孔,但习惯上也将它们归入钻头一类。
目前石油行业使用的钻头有很多种类,以不同的钻进方式为根据对钻头进行分类,可以将其分为金刚石钻头、牙轮钻头与刮刀钻头,这三种钻头是最基本的钻头形式。在这三种钻头中,在石油钻探工作中应用最为普遍、最为广泛的一种是牙轮钻头,其应用程度也比较深。将这三种钻头进行对比,使用范围最小的一种钻头是刮刀钻头。本文主要介绍的是金刚石钻头与牙轮钻头 。
切削刃使用的是金刚石材料的钻进刀具就是金刚石钻头,金刚石钻头的主要优势在于能够适应研磨性较高、地质较硬的地层,切割性能也比较优良。在高速钻探方面具有非常显著的优势。
以所适应地层的差异为根据,可以将金刚石钻头分为普通金刚石钻头、聚晶金刚石复合片钻头两大类。在这两大类之中,普通金刚石钻头适用于研磨性较高、地质较硬、地质复杂的地层;聚晶金刚石复合片钻头能够被广泛的应用于硬质地层、软质地层、软硬适中的地层,其应用范围十分广泛。刀片的不同是这两种金刚石钻头的主要差别所在。
聚晶金刚石复合片钻头主要有四个组成部分,即金刚石复合片、喷嘴、胎体以及钻头体;普通金刚石钻头主要有四个组成部分,即金刚石颗粒、喷嘴、胎体以及钻头体。因为金刚石钻头的切割性能比较优良,因此在选择金刚石钻头当做石油钻井工具时,能够高速钻探,也能够在一定程度上扩大钻深。在使用金刚石钻头进行石油钻井作业的过程中,需要高度注意的有以下几个方面:
第一,金刚石钻头的价格比较高,因此在使用时应小心操作,降低损坏程度;
第二,金刚石钻头在热稳定性方面具有一定的缺陷,因此在使用时要保证钻头的冷却性能、清洗情况;
第三,其质地比较脆,因此金刚石钻头的抗冲击性能会比较差,应该严格按照金刚石钻头的相关规程来进行严格的、规范的操作 。
以牙轮钻头的结构为依据,可以将其分为水眼、轴承、巴掌、牙轮以及钻头体这五个部分。如果是密封喷射式的牙轮钻头,在一般情况下还包括储油补偿系统这一部分。螺纹一般会在牙轮钻头的上部,钻柱与螺纹进行相互连接,钻头下部会存在牙轮,其上带有三个巴掌,牙轮轴上装上牙轮,牙轮轴与各个牙轮之间装有轴承,牙轮会通过其自身所带的切削齿进行破碎岩石工作。钻井液的通道就是钻头的水眼。在进行石油钻井工作的过程中,通过钻进过程中的横向剪切作用、纵向振动作用,牙轮钻头会实现破碎岩石的目的,从而能够提升钻井速度。
在选择牙轮钻头当做石油钻井工具时,需要按照钻井设备的实际情况、地层的实际条件以及相邻油井的地质资料、地层资料来进行牙轮钻头的选型。在进行选择时,需要考虑的问题主要有以下几点:
首先,应考虑钻井地层中的软硬交错情况是否存在;
其次,应考虑在石油钻井工作中是否需要防斜钻进、曲线作业;
再次,应考虑同一油井中的不同钻进井段的实际深浅情况;
最后,应考虑钻井地质、地层的可研磨性以及软硬程度 。
钻头是钻井设备的主要组成部分,其主要作用是破粹岩石、形成井眼。旋转钻头是目前石油行业普遍使用的钻头,在机械的带动下旋转钻头会产生旋转,从而带动整个钻头产生向心运动,并通过侵削、研磨使岩石发生裂痕并破碎,起到向下钻探的作用。钻头是主要的钻井设备之一,根据工作环境、地域环境的不同,钻头的规格、形状也应当有所不同,在进行石油钻井工作时,应当以具体需要、具体设计方案为根据,合理地、科学地选择钻头 。在具体的钻井工作中科学选择钻头、合理确定钻井液,从而提高石油钻井的工作效率、工作质量,才能使石油钻井更好地发挥自身的价值,为促进石油事业的发展作出一定的贡献。
⒈刃口要与砂轮面摆平。 钻头磨钻头前,先要将钻头的主切削刃与砂轮面放置在一个水平面上,也就是说,保证刃口接触砂轮面时,整个刃都要磨到。这是钻头与砂轮相对位置的第一步,位置摆好再慢慢往砂轮面上靠。
⒉钻头轴线要与砂轮面斜出60°的角度。
这个角度就是钻头的锋角,此时的角度不对,将直接影响钻头顶角的大小及主切削刃的形状和横刃斜角。这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系,取60°就行,这个角度一般比较能看得准。这里要注意钻头刃磨前相对的水平位置和角度位置,二者要统筹兼顾,不要为了摆平刃口而忽略了摆好度角,或为了摆好角度而忽略了摆平刃口。
⒊由刃口往后磨后面。
刃口接触砂轮后,要从主切削刃往后面磨,也就是从钻头的刃口先开始接触砂轮,而后沿着整个后刀面缓慢往下磨。钻头切入时可轻轻接触砂轮,先进行较少量的刃磨,并注意观察火花的均匀性,及时调整手上压力大小,还要注意钻头的冷却,不能让其磨过火,造成刃口变色,而至刃口退火。发现刃口温度高时,要及时将钻头冷却。
⒋钻头的刃口要上下摆动,钻头尾部不能起翘。
这是一个标准的钻头磨削动作,主切削刃在砂轮上要上下摆动,也就是握钻头前部的手要均匀地将钻头在砂轮面上上下摆动。而握柄部的手却不能摆动,还要防止后柄往上翘,即钻头的尾部不能高翘于砂轮水平中心线以上,否则会使刃口磨钝,无法切削。这是最关键的一步,钻头磨得好与坏,与此有很大的关系。在磨得差不多时,要从刃口开始,往后角再轻轻蹭一下,让刃后面更光洁一些。
⒌保证刃尖对轴线,两边对称慢慢修。
一边刃口磨好后,再磨另一边刃口,必须保证刃口在钻头轴线的中间,两边刃口要对称。有经 钻头验的师傅会对着亮光察看钻尖的对称性,慢慢进行修磨。钻头切削刃的后角一般为10°-14°,角大了,切削刃太薄,钻削时振动厉害,孔口呈三边或五边形,切屑呈针状;后角小了,钻削时轴向力很大,不易切入,切削力增加,温升大,钻头发热严重,甚至无法钻削。后角角度磨的适合,锋尖对中,两刃对称,钻削时,钻头排屑轻快,无振动,孔径也不会扩大。
⒍两刃磨好后,对直径大一些的钻头还要注意磨一下钻头锋尖。
钻头两刃磨好后,两刃锋尖处会有一个平面,影响钻头的中心定位,需要在刃后面倒一下角,把刃尖部的平面尽量磨小。方法是将钻头竖起,对准砂轮的角,在刃后面的根部,对着刃尖倒一个小槽。这也是钻头定中心和切削轻快的重要一点。注意在修磨刃尖倒角时,千万不能磨到主切削刃上,这样会使主切削刃的前角偏大,直接影响钻孔。
当然,磨钻头没有一定的定式,需要在实际操作中积累经验,通过比较、观察、反复试验,定会把钻头磨得更好。
1、 在操作时,请穿戴好工作服,安全眼镜、安全帽等;请不要穿戴松散的衣服和纱手套,以免发生危险。
2、 为防止铁屑将手划伤,钻孔时请使用铁钩来清除铁屑。
3、 使用前,请检查钻头是否有伤痕,如有伤痕请不要使用。
4、 如果钻头被卡住,请立即关闭电机 。
5、 更换、拆卸钻头时,应确保设备电源处于断开状态。
6、 在钻头旋转时,请不要用手触摸,以免发生危险 。
7、 钻头刃部非常坚硬,但也很脆,请小心保护,如果钻头崩刃会影响钻孔效果,也可引起钻头断裂。
提高硬质合金钻头的焊接质量
钻探工程中,经常出现硬质合金块碎裂或脱落的问题,除地层结构等的影响和使用钻具不当外,硬质合金钻头的焊接质量不高是一个重要原因.因此,提高硬质合金钻头的焊接质量,改进钻头焊接工艺十分必要.由于硬质合金较脆,导热性差,热后收缩率大,如果焊接不当,便会引起内应力增大而造成裂纹.
水平射流钻头真空扩散焊接试验研究
针对水平射流钻头钎焊工艺存在的问题,采用真空扩散焊接工艺,研究了焊接温度、焊接压力和焊接时间等工艺参数对焊缝质量的影响,并确定了最佳焊接工艺参数;水压试验表明,用真空扩散焊接制造的水平射流钻头焊缝致密性好,在70 MPa压力下无泄漏。
⒈胎体式PDC钻头
胎体式金刚石复合片(PDC)钻头是将金刚石复合片通过钎焊方式焊接在钻头胎体上的一种切削型钻头。胎体钻头用碳化钨粉末烧结而成,用人造聚晶金刚石复合片钎焊在碳化钨胎体上,用天然金刚石保径。
⒉钢体式PDC钻头
钢体PDC钻头,是用镍、铬、钼合金机械加工成形。经过热处理后在钻头体上钻孔,将人造聚晶金刚石复合片压入(紧配合)钻头体内,用柱状碳化钨保径。
⒈地质勘探用复合片钻头
主要用于地质勘察勘探的复合片钻头,适用于软到中硬岩层,现在有些厂家新研发的新型复合片可以应用到十级硬度的岩层。
⒉煤田钻采用复合片钻头
主要是用于煤矿上煤层钻探采挖。一般来讲煤田的岩层相对较软,复合片钻头被大量应用,如锚杆钻头,三翼钻头等。
⒊石油勘探用复合片钻头
主要是应用在油气田的钻采用钻头。目前来说,油田用复合片钻头是所有复合片钻头里面造价最高,要求最高的。可以说是复合片钻头里面的贵族了。
PDC钻头主要由钻头体、切削齿、喷嘴、保径面和接头等组成。
当取心方式、工具确定之后,通常根据取心钻头型号与技术规范及所对应的地层类别确定取心钻头类型,然后参考地层可钻性级值与钻头类型的对应关系,进一步确定具体的取心钻头型号。
1.从岩心成形出发选择钻头
从岩心成形来看,在软而松散的非胶结地层取心,不宜选用多次成形的取心钻头。多次成形的取心钻头,当钻头接触井底平面,开始钻进的时候,会在井底先形成直径较大(大于钻头体内径)的岩心。它不能立即进入钻头体或内岩心筒,只是在钻压的继续作用下,连续切削较大直径的岩心,最终形成所需直径的岩心柱并进入钻头体或内岩心筒。如果选用这类钻头,在多次成形的过程中,岩心必然受到钻压、钻具摆动等外力的多次作用,极易发生岩心破碎,阻碍岩心入筒或造成岩心入口堵塞卡死。但是,在充分扶正钻头和取心工具以后,由于这类钻头的切削部分可以产生锥形井底,有助于保持井眼垂直;同时,在需要更大钻压的较硬地层中钻进,钻头工作面逐渐过渡成圆形(或者有一个较大的顶部半径),能保证有足够的切削刃分担负荷,以防止不正常的磨损和过热。
近似于一次成形的取心钻头,由于其顶部圆半径较大,可以将钻进硬透镜体夹层的影响减弱到最低限度。一次成形就是当取心钻头接触井底平面,开始钻进的时候,岩心立即形成与钻头体内径相等或略小的岩心柱而进人内岩心筒并受到保护的成形过程。
2.根据岩石性质选择钻头
松软地层,由于岩石可钻性好,机械钻速高,一般可选用切削型取心钻头,包括切削刃较长、较稀的PDC取心钻头。中硬地层,由于岩心成柱性好,钻速中等,是进行中长筒取心的有利地层,一般选用微切削型取心钻头,包括布齿较密的PDC取心钻头,圆柱形、三角形及片状等热稳定聚晶人造金刚石取心钻头以及各种天然金刚石取心钻头。这类钻头多为胎体结构,工作面呈单锥曲面、双锥曲面,还有平顶、圆弧形、浅抛物面等形状。硬地层取心,由于地层岩石硬度高,研磨性强,可选用胎体结构、工作面多为半圆曲面、低出刃或孕镶的研磨型取心钻头。根据地层硬度,布齿方式有格状布齿、同心圆布齿及背镶布齿三种方式,高低压水道、辐射状水道以及内规径处的水道均有利于钻头的清洗和冷却。