硬质合金取心钻头

钻头介绍

硬质合金取心钻头包括刮刀取心钻头和研磨式取心钻头

常用的有四牙轮和六牙轮取心钻头两种。四牙轮取心钻头的牙轮有圆锥状与圆柱状两种型式； 六牙轮取心钻头的牙轮都是柱状。为了使钻头旋转平稳，取心钻头的内孔与钻头外圆应力求同心，防止偏心，内孔切出的岩心应是一个正圆，不得呈椭圆。牙轮的排列要对称，且各牙轮底必须在与钻头轴线相垂直的同一平面上。牙轮上齿的大小、多少及排列应随所钻岩性不同而异。

当取心方式、工具确定之后，通常根据取心钻头型号与技术规范及所对应的地层类别确定取心钻头类型，然后参考地层可钻性级值与钻头类型的对应关系，进一步确定具体的取心钻头型号。

1．从岩心成形出发选择钻头

从岩心成形来看，在软而松散的非胶结地层取心，不宜选用多次成形的取心钻头。多次成形的取心钻头，当钻头接触井底平面，开始钻进的时候，会在井底先形成直径较大（大于钻头体内径）的岩心。它不能立即进入钻头体或内岩心筒，只是在钻压的继续作用下，连续切削较大直径的岩心，最终形成所需直径的岩心柱并进入钻头体或内岩心筒。如果选用这类钻头，在多次成形的过程中，岩心必然受到钻压、钻具摆动等外力的多次作用，极易发生岩心破碎，阻碍岩心入筒或造成岩心入口堵塞卡死。但是，在充分扶正钻头和取心工具以后，由于这类钻头的切削部分可以产生锥形井底，有助于保持井眼垂直；同时，在需要更大钻压的较硬地层中钻进，钻头工作面逐渐过渡成圆形（或者有一个较大的顶部半径），能保证有足够的切削刃分担负荷，以防止不正常的磨损和过热。

近似于一次成形的取心钻头，由于其顶部圆半径较大，可以将钻进硬透镜体夹层的影响减弱到最低限度。一次成形就是当取心钻头接触井底平面，开始钻进的时候，岩心立即形成与钻头体内径相等或略小的岩心柱而进人内岩心筒并受到保护的成形过程。

2．根据岩石性质选择钻头

松软地层，由于岩石可钻性好，机械钻速高，一般可选用切削型取心钻头，包括切削刃较长、较稀的PDC取心钻头。中硬地层，由于岩心成柱性好，钻速中等，是进行中长筒取心的有利地层，一般选用微切削型取心钻头，包括布齿较密的PDC取心钻头，圆柱形、三角形及片状等热稳定聚晶人造金刚石取心钻头以及各种天然金刚石取心钻头。这类钻头多为胎体结构，工作面呈单锥曲面、双锥曲面，还有平顶、圆弧形、浅抛物面等形状。硬地层取心，由于地层岩石硬度高，研磨性强，可选用胎体结构、工作面多为半圆曲面、低出刃或孕镶的研磨型取心钻头。根据地层硬度，布齿方式有格状布齿、同心圆布齿及背镶布齿三种方式，高低压水道、辐射状水道以及内规径处的水道均有利于钻头的清洗和冷却。

镶嵌有硬质合金切削具的钻头。又称硬合金钻头。它适用于中硬以下和部分研磨性较弱的硬地层钻进。钻探用硬质合金切削具是碳化钨和金属钴的粉末经压结、烧结而成，中国常用的硬质合金牌号有YG3、YG4、YG4c、YG6、YG8、YG8c、YG11、YG15等，切削具的形状主要有菱形薄片、斜角薄片、直角薄片、四方柱、八角柱和针状等。一般薄片形的适用于较软地层，八角柱状适用于中硬和硬的研磨性较强的、裂隙的地层，小方柱状和针状的适用于镶嵌较小口径和自锐式钻头钻进中硬及部分硬地层。硬质合金钻头的空白钻头常用中国牌号DZ40无缝钢管制造，上部外表面加工有连接岩心管的螺纹，内壁有便于卡取岩心的锥度，下端有镶嵌硬质合金切削具的槽或坑。

硬质合金钻头包括钻头体、水口和水槽，切削具的型号、数目、排列方式、镶焊角度和出刃等。硬质合金切削具用黄铜焊镶在钻头体上。硬质合金钻头按切削具镶嵌角度的不同分为直镶、正斜镶和负斜镶式，按切削具磨锐方式分磨锐式和自锐式。