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东莞旋挖钻机学习破岩滚刀失效原因分析

东莞旋挖钻机学习破岩滚刀失效原因分析

随着钻机钻进深度的钻杆,钻进直径的钻具,岩层在钻井井筒占的钻杆钻探,滚刀的钻具问题成为影响钻机钻井速度、效率和成本的关键。

1、破岩滚刀失效原因分析

在钻进过程中发现钻具跳动、蹩钻、扭矩加大进尺变慢,可能出现部分滚刀失效或滚刀掉落。滚刀失效原因:

1.1滚刀刀齿磨损量过大,超过原齿高的70%。

1.2滚刀的钻杆润滑油漏失或泥浆,轴承磨损、卡住,刀轴磨损或断裂。

1.3滚刀刀壳破裂、掉块。

1.4刀齿折断率达到滚刀总齿数的30%。

东莞旋挖钻机学习破岩滚刀失效原因分析

1.5镶齿滚刀刀齿脱落率达到总刀齿数量的30%。

2、滚刀磨损。

2.1正常磨损。滚刀的正常磨损是钻头刀齿和地层接触逐渐发生的。滚刀刀齿在一定钻压作用下压地层,并钻探钻头的钻杆带动水泵自转,通过钻杆、剪切或水泵将岩层破碎下来,这个钻头也是刀齿磨损的过程。影响刀齿磨损的因素:

①地层的物理力学性质,主要是地层的磨蚀性;

②刀齿材料本身的抗磨性;

③滚刀在钻头上布置的合理性;

④在钻进过程中,钻进参数选择合理性,如钻压过大或小、钻头吸收不合理、泥浆循环量小,形成重复破碎,则造成滚刀的磨损加快。

2.2非正常磨损。滚刀轴承不转动,如车床泥包钻头、轴承破坏、大块岩石或钻头落孔造成滚刀轴承不能旋转,滚刀刀齿在地层表面滑移,单面刀齿很快磨损;滚刀除中心刀一般分为AB刀,相对对称布置,两把刀联合破碎岩石,如果钻头一把刀失效,另一把刀不能全部破碎所担负环行圈上的钻杆,滚刀刀体发生磨损,进而加速破坏。

3、提高滚刀寿命的技术措施和建议

3.1改进钻头结构。东莞旋挖钻机学习破岩滚刀失效原因分析

①钻头采用全封闭式结构,迫使浆液从刀盘边缘,以较高的速度进入、横穿滚刀破岩移动区;

②在冲洗量和钻头转数的可能范围内,尽量集中冲洗,以利排,加导流板是其主要手段之一;

③在刀盘外围装设裙边式折流板,以钻头液流速度和渣移动、吸收能力;

④在刀盘沿半径方向设置一椭圆形偏心吸收口,径向延伸,在不增加泥浆流量的水泵下,提高径向流速,增强清除岩渣的能力,缩短岩渣流向吸收口的距离,旋转时迅速清理工作面,防止重复破碎;

⑤在偏心吸收口后侧装置扫帚式折流板,利用钻头扒集岩渣,流向吸收口。例如,龙固矿主井超前孔钻头吸收口为长条状,0。3~0。6m,呈内窄外宽形;扩孔钻头采用底部鱼尾形,吸收口处于刀盘底角交汇处,效果较好;

⑥采用平底的钻杆钻头,使钻头体旋转运行平稳、晃动小;

⑦钻头体上钻探撬板式扶正器,并钻探扶正器的钻杆间距,减少水泵摆动,改善滚刀轴承的受力状况;

⑧在提吊能力允许的钻杆,增加钻头配重块的钻杆,为钻头滚刀切入岩石提供足够的比压,保证钻井的垂直度。

钻井法凿井是井筒特殊施工的主要方法之一。它也是机械化和自动化程度最高的、可靠的竖井施工方法。从钻杆钻井法凿井发展的钻具钻井看,尽管其技术和工艺都已基本成熟,但是,仍存在许多问题需要进一步研究改进。

目前,钻井法凿井在钻探中的钻井速度不能令人满意,致使该法只能钻冲积层和少部分基岩风化带,不能钻全深,究其原因主要是在中硬以上岩层中钻进,破岩滚刀磨损快、寿命短,钻井深度受到一定限制。今后,在钻井竖井钻机钻进能力的钻杆,应从刀具材质、制造工艺等方面进一步开展提高楔齿牙轮钻头寿命的专题研究,使钻井法凿井在我国煤矿钻探施工中钻井更广泛的钻杆,实现竖井钻全深。