選擇潛孔鉆機(jī)刀片需綜合考慮地質(zhì)條件、鉆機(jī)參數(shù)、孔徑要求及刀片材質(zhì)等因素。
1. 地質(zhì)匹配
- 軟巖層:宜選用合金齒稀疏排列的刀片,減少切削阻力,如碳化鎢齒片,前角可適當(dāng)增大(15°-20°)。
- 中硬巖層:采用中等密度合金齒,齒形建議選擇錐形或球齒,前角調(diào)整至10°-15°以平衡穿透力與耐磨性。
- 極硬或磨蝕性巖層:需高密度鑲齒刀片,優(yōu)先選用金剛石復(fù)合片(PDC)或鑲嵌硬質(zhì)合金的球齒,后角控制在5°-8°增強(qiáng)抗沖擊性。
2. 鉆機(jī)參數(shù)適配
- 轉(zhuǎn)速與扭矩:低轉(zhuǎn)速大扭矩鉆機(jī)應(yīng)選大直徑刀片(如Φ130mm以上)以增強(qiáng)穩(wěn)定性;高速鉆機(jī)需小直徑刀片降低離心力,通常配Φ90-110mm。
- 沖擊功匹配:沖擊功>15kJ時(shí),刀片基體需采用42CrMo合金鋼,厚度≥25mm;低沖擊功可用35CrMnSi。
3. 孔徑與排渣優(yōu)化
- 孔徑<150mm時(shí)選單片式刀片,>200mm需組合式刀盤配分流槽設(shè)計(jì),排渣通道寬度需>鉆屑最大粒徑的1.5倍。
- 深孔作業(yè)(>50m)刀片應(yīng)增設(shè)輔助排渣孔,孔徑比標(biāo)準(zhǔn)刀片增加20%。
4. 材質(zhì)與工藝細(xì)節(jié)
- 刀片基體熱處理硬度建議HRC38-42,表面可噴涂WC-Co涂層提升耐磨性。
- 合金齒的釬焊熔深需>3mm,采用銀基釬料(如BAg-20CuZnSn)可提高高溫強(qiáng)度。
5. 失效預(yù)防措施
- 刀片非正常磨損時(shí),需檢查鉆桿同心度(偏擺量<0.2mm/m)和氣壓穩(wěn)定性(波動(dòng)范圍±0.2MPa)。
- 多刃刀片安裝時(shí)需進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試,不平衡量應(yīng)<5g·cm。
6. 特殊工況處理
- 含水地層需選用帶自潤滑襯套的刀座,防止泥漿腐蝕。
- 極寒地區(qū)(-30℃以下)建議采用低溫沖擊韌性≥50J的刀片材料,如添加鎳元素的特種合金鋼。
鉆機(jī)實(shí)際應(yīng)用中,建議每鉆進(jìn)50m或20小時(shí)進(jìn)行刀片磨損檢測(cè),主要觀察合金齒殘留高度(不得低于原高度的1/3),過磨會(huì)導(dǎo)致基體損傷。不同類型刀片的鉆孔成本可相差30%以上,需根據(jù)巖性變化及時(shí)更換優(yōu)化。
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