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PDC鉆頭刀翼幾何形狀
刀翼背部的合理幾何形狀應滿足等強度條件。鉆頭工作時,刀翼受力類似一懸臂梁。根據理論分析,刀翼背部應做成拋物線形狀,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裸露自由面,而階梯刮刀鉆頭(階梯數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際鉆進效果也是不同的。正階梯易磨成錐形,引起鉆頭縮徑,重新下鉆時必須進行劃眼,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,但鱉鉆嚴重,有時甚至把“外階”鱉斷.反錐形刮刀鉆頭是根據反階梯的優點設計的,不僅能較好地保持鉆頭直徑,而且由于錐形井底對鉆頭的扶正而具有防斜作用.
刀翼底刃的厚度要適當,過薄,刃尖易折斷;過厚,增加承壓面積,影響吃入深度.從等磨損觀點考慮,底刃一股做成內薄外厚。
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,從而增加鉆頭進尺但刀翼過長,水眼至井底的距離增大,使射流對井底的沖擊力堿小,不利于清潔井底和破碎地層。目前國內各油田刀翼的磨損長度一股設計為50一70mm,如果正常磨損,可不必設計這么長。
設計和制造刮刀鉆頭時,既要考慮到鉆頭有高的破碎效率,提高機械鉆速,又要考慮鉆頭具有一定的耐磨性,使鉆頭獲得較高的進尺.因此,保證鉆頭在工作過程中各部分均勻磨損是一個十分重要的問題。目前國內一股采取選擇高強度材質作為刀翼材料,在刀翼側面、刀翼正面鑲裝或平鋪硬質合金及孕鑲金剛石(或人造金剛石)塊等方法來提高刮刀鉆頭的耐磨性。