Отличие и принцип работы круглых и заостренных зубьев погружных буровых коронок
1. Внешний вид и структура
Круглые зубья:
Форма круглых зубцов похожа на часть сферы, а их поверхность относительно круглая. Такая форма делает контактную область круглых зубцов относительно большой, когда они соприкасаются с горными породами. Кромки круглых зубцов не имеют острых кромок и углов, а представляют собой дугообразные переходы. Например, в некоторых погружных буровых коронках, используемых для бурения мягких пород, диаметр круглых зубцов может составлять от нескольких миллиметров до более десяти миллиметров, и его размер также будет регулироваться в соответствии с общим размером буровой коронки и конкретным сценарием применения.
Заостренные зубы:
Заостренные зубья имеют очевидные кончики, и их форма похожа на часть конуса. Угол кончика заостренных зубьев острее, что может концентрировать большее давление на меньшей площади. Длина и толщина заостренных зубьев также будут варьироваться в зависимости от конструктивного назначения бурового долота. Например, в погружных буровых долотах, используемых для бурения твердых пород, заостренные зубья могут быть спроектированы длиннее и толще, чтобы повысить их способность дробить твердые породы.
2. Принцип дробления горных пород
Круглые зубья:
Круглые зубья в основном дробят горные породы путем выдавливания и измельчения. Благодаря большой площади контакта, при ударе по горной породе круглые зубья будут оказывать большее давление на поверхность горной породы, заставляя ее деформироваться и ломаться под давлением. Этот метод дробления лучше работает в мягких породах, поскольку прочность на сжатие мягких пород относительно низкая. Например, при бурении мягких пород, таких как сланец, круглые зубья могут постепенно дробить мягкую породу, как дорожный каток. В то же время, во время процесса вращения, круглые зубья также будут измельчать частицы разрушенной породы для дальнейшего измельчения горной породы, что способствует последующему удалению шлака.
Острые зубы:
Острые зубья в основном полагаются на принципы прокола и расщепления для разрушения горных пород. При ударе по горной породе кончик острых зубьев может концентрировать свою силу, чтобы проникнуть в горную породу и образовать трещины в ней. По мере того, как сверло вращается и продолжает бить, эти трещины будут продолжать расширяться, в конечном итоге приводя к дроблению горной породы. При бурении твердых пород, таких как гранит и базальт, этот метод дробления острыми зубьями очень эффективен. Острые зубья подобны клиньям, раскалывающим твердые породы, и их эффективность дробления выше, чем у круглых зубьев в твердых породах.
3. Применимые типы горных пород
Круглые зубья:
Круглые зубья больше подходят для мягких пород, таких как сланец, глинистый камень, мергель и т. д. Эти породы имеют низкую твердость и низкую прочность на сжатие, а методы экструзии и шлифования круговых зубьев могут хорошо адаптироваться к их характеристикам. При бурении мягких пород круговые зубья могут избежать чрезмерного дробления породы, снизить потребление энергии и эффективно контролировать форму и размер скважины, поскольку процесс дробления относительно щадящий.
Острые зубы:
Острые зубья в основном используются для твердых пород, таких как гранит, кварцит, базальт и т. д. Эти породы обладают высокой твердостью и высокой прочностью на сжатие. Прокалывающее и раскалывающее действие острых зубьев может эффективно пробивать твердую оболочку породы и проникать глубоко в породу для дробления. Использование острозубых сверл может достигать более высоких скоростей бурения в твердых породах, но поскольку твердые породы также сильнее изнашивают острые зубья, срок службы острозубых сверл может быть в определенной степени затронут.
4. Износ и срок службы
Круглые зубья:
В процессе бурения мягких пород, из-за низкой твердости породы, износ круглых зубьев в основном представляет собой постепенный износ поверхности. Поскольку круглые зубья работают путем выдавливания и шлифования, износ относительно равномерный. При нормальном использовании срок службы круглых зубьев может быть относительно долгим, особенно в случае бурения мягких пород. Например, в проекте непрерывного бурения сланца круглозубчатое буровое долото может использоваться в течение длительного времени, но только радиус круглых зубьев немного уменьшается, и оно все еще может поддерживать определенную рабочую эффективность.
Острые зубы:
При бурении твердой породы кончик острых зубцов легко изнашивается из-за сильного способа разрушения породы. Износ острых зубцов в основном сосредоточен на кончике и стороне. По мере бурения кончик острых зубцов постепенно затупляется. Как только острые зубцы затупляются, их способность прокалывать и раскалывать породу уменьшается, а также снижается эффективность бурения. Поэтому срок службы острозубчатого сверла при бурении твердой породы обычно короче, чем круглозубчатого сверла при бурении мягкой породы, и его необходимо чаще заменять или ремонтировать.
5. Характеристики удаления шлака
Сферические зубья:
В процессе работы круглые зубья будут производить относительно больше мелкой каменной крошки из-за того, как они разрушают породу. Что касается удаления шлака, то эта мелкая каменная крошка легче выводится из скважины под действием промывочной среды (например, сжатого воздуха или грязи). Конструкция канала для отвода шлака круглозубчатого бурового долота также может быть относительно небольшой, поскольку каменная крошка мелкая и не может легко заблокировать канал.
Острые зубы:
Скальные обломки, образующиеся при разрушении камня острыми зубьями, относительно велики. При выгрузке необходимо обеспечить достаточный поток промывочной среды и скорость для выгрузки этих крупных скальных обломков из скважины. Канал для выгрузки шлака острозубчатого бурового долота обычно проектируется относительно широким, чтобы предотвратить засорение скальными обломками и влияние на эффективность бурения.
