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金剛石鉆頭是如何破巖的?

時(shí)間:2023-08-03 作者 :超級(jí)管理員

金剛石鉆頭的破巖作用是由金剛石顆粒完成的。要知道鉆頭的破巖作用,就須了解單粒金剛石的破巖作用。在堅(jiān)硬地層中,單粒金剛石在鉆壓作用下使巖石處于極高的應(yīng)力狀態(tài)下(約4200-5700MPa,有的資料認(rèn)為可達(dá)6300MPa),使巖石發(fā)生巖性轉(zhuǎn)變,由脆性變?yōu)樗苄浴瘟=饎偸匀氲貙?,在扭矩作用下切削破巖,切削深度基本上等于金剛石顆粒的吃入深度。這一過(guò)程如同“犁地”故稱為金剛石鉆頭的犁式切削作用。


在一些脆性較大的巖石里(如砂巖、石灰?guī)r等),鉆頭上的金剛石顆粒在鉆壓扭矩的同時(shí)作用下,破碎巖石的體積遠(yuǎn)大于金剛石顆粒的吃入與旋轉(zhuǎn)體積。當(dāng)壓力不大時(shí),只能沿金剛石的運(yùn)動(dòng)方向形成小溝槽,加大壓力則會(huì)使小溝槽深部與兩側(cè)的巖石破碎,超過(guò)金剛石顆粒的斷面尺寸。


金剛石鉆頭的破巖效果,除與巖性以及影響巖性的外界因素(如壓力、溫度、地層流體性質(zhì)等)有關(guān)外,鉆壓大小是重要的影響因素。它和牙輪鉆頭一樣,破巖時(shí)都具有表層破碎、疲勞破碎、體積破碎三種方式。只有當(dāng)金剛石顆粒具有足夠的比壓吃入地層巖石,使巖石發(fā)生體積破碎時(shí),才能取得理想的破巖效果。


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