潛孔鉆頭介紹

淺析潛孔鉆頭設計 一、鉆頭的受力分析 （一）潛孔鉆工作原理 潛孔鉆工作時，推進調(diào)壓機構(gòu)使鉆具連續(xù)推進，并使轉(zhuǎn)頭始終與孔底巖石 接觸?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)使鉆具連續(xù)回轉(zhuǎn)。同時，裝在鉆桿前端的沖擊器在氣壓的作用 下，其活塞不斷沖擊鉆頭，鉆頭獲得沖擊后獲得能量，潛入孔底，產(chǎn)生使巖石 受擠壓的沖擊力。鉆具回轉(zhuǎn)避免了鉆頭重復打擊在相同的鑿痕上，并產(chǎn)生了對 孔底巖石起刮削作用的剪切力，在沖擊器活塞沖擊力和回轉(zhuǎn)機構(gòu)的剪切力作用 下，巖石不斷被壓碎和剪碎。氣壓由氣接頭進入，經(jīng)由中空鉆桿直達孔底，把 剪碎后的巖渣，從轉(zhuǎn)桿與孔壁之間的得環(huán)形空間吹到孔外，從而形成炮孔。 （二）潛孔鉆受力分析 通過對潛孔鉆工作原理的分析得出潛孔鉆頭在工作時主要受力如下： 1.潛孔鉆機的輸出轉(zhuǎn)矩：m=7000n·m 2.潛孔鉆機的推力：f推=80kn 3.沖擊器產(chǎn)生的沖擊力：f沖=e/s=520j/8㎜=65

φ86潛孔鉆頭材質(zhì)選擇及其強化工藝研究

本文針對大口徑潛孔鉆頭的試制過程的闡述,論證了鉆頭體和合金材料的試制過程的可行性和可靠性。對產(chǎn)品加工的關鍵工藝(熱處理、鉚鑲)的試制過程也進行了分析論證。

臨清市瑞龍鉆具有限公司 版權(quán)所有：http://www.***.***/轉(zhuǎn)載請注明出處 高風壓潛孔鉆頭 高風壓潛孔鉆頭簡介 潛孔鉆頭，采用優(yōu)質(zhì)的原材料、通過先進的生產(chǎn)工藝，公母連接的鏈接方式。 類型：產(chǎn)品分為高風壓、低風壓兩大系列潛孔釬具。 規(guī)格：65、70、76、90、93、95、100、105、110、113、115、120、130、150 低風壓潛孔鉆頭規(guī)格：70、90、100、110、120 高風壓潛孔鉆頭規(guī)格：115、130、150 用途：產(chǎn)品廣泛用于土石方工程、礦山開采、水井鉆探、建筑工程等。 現(xiàn)在高風壓潛孔鉆頭，目前采用的端面設計形式主要有四種：即端面凸面型、端面平面型、 端面凹面型和端面深凹中心型。硬質(zhì)合金多選用球齒、彈齒或球齒和彈齒共用的布齒方式。 1、端面凸面型：這種鉆頭分兩種形式，單凸臺和雙凸臺端面，后者主要用于直徑較大潛 臨清市瑞龍

針對潛孔柱齒鉆頭的特點,對柱齒鉆頭用硬質(zhì)合金齒通過礦山現(xiàn)場試驗與電鏡分析確定適宜材質(zhì);對柱齒鉆頭通過不同的熱處理工藝并進行機械性能測試確定合理工藝;對柱齒鉆頭幾何結(jié)構(gòu)與參數(shù)進行設計;對固齒工藝進行改進并開展了一系列的試驗研究工作。

描述：通過分析？準86潛孔鉆頭的性能要求，結(jié)合生產(chǎn)實際條件，選擇22simncr2mo鋼，并分析了該鋼 在釬焊工藝與不同的冷卻條件下的相變機理、金相組織、斷口形貌，從而確定了適宜的強化工藝。 摘要：通過分析？準86潛孔鉆頭的性能要求，結(jié)合生產(chǎn)實際條件，選擇 22simncr2mo鋼，并分析了該鋼在釬焊工藝與不同的冷卻條件下的相變機理、金 相組織、斷口形貌，從而確定了適宜的強化工藝。 1引言 準86潛孔鉆頭如圖1所示。位于頭部的硬質(zhì)合金采用中頻感應釬焊工藝固 定。而鉆頭體，尤其是釬尾端部，硬度要高。為了確保鉆頭的質(zhì)量穩(wěn)定和擴大市(zhòng)n場，選擇合適的鉆頭體用鋼并制訂合理的強化工藝是至關重要的。 2材質(zhì)選擇 鉆頭體材質(zhì)必須依據(jù)鉆頭的性能要求、釬焊工藝特點來確定。 （1）鉆頭性能要求 鉆頭頭部強度要高，以滿足鑿巖過程中巖粉的磨蝕，頭部與釬尾過渡處要有(zhòng)n好的強韌性，以免在

在勘探鉆井過程中,qf-ⅱ型潛孔鉆頭井底流場分布不合理,存在排屑能力差,對井壁沖蝕破壞嚴重等缺點,制約了該潛孔鉆頭在現(xiàn)場的應用。為此,以qf-ⅱ型潛孔鉆頭為原型,充分考慮了鉆頭排屑槽和切削齒對井底流場的影響,建立了與實際相接近的潛孔鉆頭井底流場物理模型。在計算流體力學軟件fluent中將cad模型轉(zhuǎn)換為相應的cfd井底流場模型,運用k-ε兩方程模型,對鉆頭噴嘴不同位置、不同直徑、不同傾角時的井底流場進行了數(shù)值模擬研究。這些結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響井底流場分布及流體的排屑能力,在研究中把這些參數(shù)作為鉆頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的重點,找到了鉆頭噴嘴不同結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下對井底流場的影響機理,為合理進行潛孔鉆頭的結(jié)構(gòu)設計及水力設計提供了依據(jù)和校驗方法。

以qf—ⅱ型潛孔鉆頭為原型,充分考慮排屑槽和切削齒對井底流場的影響,建立了與實際相接近的潛孔鉆頭井底流場模型,采用計算流體力學軟件fluent對鉆頭井底流場進行了數(shù)值模擬研究。分析認為,該潛孔鉆頭導致井底流場分布不合理的原因在于噴嘴安放位置太靠近鉆頭邊緣。隨后對噴嘴位置向鉆頭中心靠攏后的改型鉆頭進行了井底流場分析,認為噴嘴位置向鉆頭中心靠攏,有助于提高井底流場的清巖能力,減小井底流場對井壁的沖蝕破壞程度,為合理進行潛孔鉆頭的結(jié)構(gòu)設計提供了理論依據(jù)。

以現(xiàn)場實際應用的qf-ⅱ型潛孔鉆頭為原型,利用顯式動力學分析軟件ls-dyna建立潛孔鉆頭與巖石的互作用模型,對潛孔鉆頭的井底破巖模式進行仿真分析。通過原型鉆頭沖擊旋轉(zhuǎn)破碎巖石的仿真研究認為:從結(jié)構(gòu)上看,現(xiàn)場原型鉆頭的中間牙齒分布不合理。因此,在原型鉆頭端面布齒的基礎上添加一顆硬質(zhì)合金齒,可以提高鉆頭單次破巖量,進而提高鉆頭的破巖效率和機械鉆速,并可以減少鉆頭失效的幾率,提高鉆頭使用壽命,為確定鉆頭的最優(yōu)布齒方案提供了理論依據(jù)。

潛孔鉆頭由于工作環(huán)境惡劣,使用過程中存在很多不可預見的因素,很容易造成鉆頭的非正常報廢,長期以來,國內(nèi)外專家學者從鋼材選材、硬質(zhì)合金齒的牌號以及鉆頭的結(jié)構(gòu)等不同角度對鉆頭進行研究和改良,并取得了豐碩的成果。本文以花鍵連接類潛孔鉆頭為例從鉆頭的結(jié)構(gòu)設計闡述對鉆頭使用壽命的影響。

對高風壓潛孔鉆頭使用時鉆頭體崩塊、掉齒等早期失效情況進行分析,找到其失效原因。通過改進熱處理工藝,采用低濃度滲碳等,取得了較好的效果。

利用ansys/ls-dyna顯式動力學分析軟件建立潛孔鉆頭與巖石的互作用動力學模型,對潛孔鉆頭的破巖過程進行仿真分析,通過對破巖總體過程、鉆頭的應力、破碎坑的形狀和分布及鉆頭的位移等四個方面的分析,完整地描述潛孔鉆頭的破巖機理,認為鉆頭破碎巖石的過程分為三個階段:中間齒破碎巖石,形成破碎坑階段;邊齒破碎巖石,形成破碎坑階段;鉆頭的反彈階段。在鉆頭侵入巖石的過程當中,鉆頭既有軸向的位移,也有橫向的位移。破巖過程中,牙齒3峰值最大,最容易發(fā)生破壞。

潛孔鉆頭是空氣鉆井中一種重要的破巖工具,鉆齒鑲嵌過程中的過盈量直接影響鉆齒與鉆頭本體的接觸強度。文章以φ311.1mm潛孔鉆頭用φ19mm鉆齒為研究對象,建立了鉆頭本體與鉆齒過盈配合的力學模型,并進行計算機模擬仿真。通過對過盈量分別為0.01、0.02、0.04、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1mm時鉆齒與鉆頭本體的接觸分析可知,過盈量小于等于0.07mm時,鉆頭本體均為彈性變形;當過盈量為0.08mm時,鉆頭本體接觸區(qū)域局部開始發(fā)生塑性變形;當過盈量達到0.1mm時,鉆頭本體沿齒眼的應力值接近材料的強度極限。根據(jù)分析結(jié)果并考慮塑形強化的影響,推薦φ311.1mm潛孔鉆頭φ19mm鉆齒的安裝過盈量為0.07～0.08mm。論文的研究工作為空氣鉆頭鉆齒的科學裝配提供了理論依據(jù)。

以川渝地區(qū)油氣田現(xiàn)場空氣鉆井用潛孔鉆頭為模擬對象,根據(jù)實體模型、底部包絡面和實鉆井眼建立流場模型,采用rngk-ε方程作為氣相湍流模型,用拉格朗日粒子追蹤法描述固相,進行潛孔鉆頭的旋流場數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明:氣相在噴嘴出口形成的扇形面積小,未完全覆蓋鉆齒,鉆齒處巖屑攜帶效率低;轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速對井底流場影響很小;鉆頭中心區(qū)域和切削結(jié)構(gòu)中部(徑向狹長區(qū)域)存在回流;流量分配不均和回流影響攜巖效率和鉆進速度;借鑒pdc鉆頭水力結(jié)構(gòu)的設計思路,在潛孔鉆頭每個切削結(jié)構(gòu)中心位置增加1個噴孔,在潛孔鉆頭中心增1個中心噴孔,發(fā)現(xiàn)改進后鉆齒上分配的氣量明顯增加,過流流速增大,鉆頭中心區(qū)域回流現(xiàn)象基本消除,改進后結(jié)構(gòu)有利于及時清除巖屑,減少重復切削,可以提高機械鉆速以及延長鉆頭壽命。

鉆頭柱齒和齒孔的過盈配合,是一個包含了幾何非線性、材料非線性、接觸非線性的復雜多重非線性問題,以往的研究工作都是以單齒或多齒為研究對象,本文以q13115-h64型潛孔鉆頭為原型,將硬度極大,變形極小的柱齒視為不變形的剛性體,把過盈量全部均勻作用在孔壁上,使得齒孔邊界變形成為已知,通過在ansys10.0中建立q13115-h64型潛孔鉆頭的有限元模型,對不同過盈量下鉆頭本體的應力分布規(guī)律進行了研究,并提出了改進意見。

通過對普通硬質(zhì)合金潛孔鉆頭的缺點進行分析,論證了聚晶金剛石復合柱齒在潛孔鉆頭上應用的可行性,并確定了聚晶金剛石復合柱齒潛孔鉆頭的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和工藝要點。

以qf-ⅱ型潛孔鉆頭為原型,應用有限元分析軟件ansys闡述了潛孔鉆頭本體結(jié)構(gòu)的有限元模型建立、網(wǎng)格劃分、材料的本構(gòu)關系、邊界條件的處理等相關問題,對不同牙齒過盈量時鉆頭本體應力的分布情況進行了模擬研究,并得出了相應的vonmises應力分布圖,為合理進行潛孔鉆頭本體結(jié)構(gòu)設計提供了依據(jù)和校驗方法。

通過計算流體力學軟件fluent對三種底唇面形狀的鉆頭進行內(nèi)部流場數(shù)值模擬仿真分析,比較真實地反映出其在孔底的工作狀態(tài),可以得出任意斷面的流速和壓力,這種方法為鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)選提供基礎。

在勘探鉆井過程中,現(xiàn)場應用的潛孔鉆頭存在排屑能力差、井壁沖蝕破壞嚴重的問題,這與鉆頭井底流場分布有著密切關系,而鉆頭排屑槽的布置方式又對井底流場的分布及流體的排屑能力起著重要作用。本文充分考慮了鉆頭排屑槽的布置方式對井底流場的影響,建立了與實際相接近的潛孔鉆頭井底流場物理模型,在計算流體力學軟件fluent中將cad模型轉(zhuǎn)換為相應的cfd井底流場模型,運用k-ε兩方程模型,對鉆頭排屑槽布置方式對井底流場的影響進行了數(shù)值模擬研究,找到了鉆頭排屑槽布置方式對井底流場的影響機理,為設計排屑能力強、對井壁沖蝕破壞小的新型潛孔鉆頭提供了理論依據(jù)。

鉆頭基礎介紹 (2)

YQ_150A型潛孔鉆鉆頭及沖擊器前接頭的改進 (2)

YQ_150A型潛孔鉆鉆頭及沖擊器前接頭的改進