钻压是决定硬质合金钻头机械钻速的最重要参数。在图7-1所示的钻压-钻速曲线中,如果在a点钻压的基础上继续增加钻压,其钻速将呈直线增长。钻压增大一倍时钻速增长率的试验曲线(图7-5)也证明了这一点。图7-5表明,对不同岩石而言,其钻速增长率对钻压的敏感程度是不同的。其中以中硬—硬(Ⅵ~Ⅶ级)岩石最敏感,也就是说,这类岩石增大钻压最有效。而Ⅳ~Ⅴ级岩石如果钻压过大,将使孔底排粉和冷却条件恶化,从而阻碍了钻速的成比例上升。另外Ⅷ~Ⅸ级岩石基本不适宜用硬质合金钻进,在钻杆强度允许的范围内很难通过增大钻压来使钻速呈直线增长。
在钻进中,应充分发挥切削具初刃的切入破岩优势。实践证明,硬质合金钻进开始时就应以允许的最大初始钻压钻进。如果初始钻压不足,在切削具磨钝后,再增大钻压也不可能获得好的钻效。
图7-5 钻压增大一倍时,钻速增长率与岩石级别的关系
以上从两个方面分析了增加钻压的意义,在岩石方面——钻压是产生体积破碎的决定性因素,尤其在中硬岩层中钻进时,增加钻压对提高钻速更为有效;在切削具方面——初始钻压应取合理的最大值,以充分发挥切削具初刃的优势。随着切削具被磨钝,应逐渐补充钻压。但须注意,在钻进过程中频繁调整钻压可能导致岩心堵塞及钻孔弯曲。同时,由于孔内钻柱的振动等原因,钻头上的实际瞬时钻压值与地表的测量值有较大差距。目前,还没有一个公认的能反映上述影响因素的钻压公式。在实际生产中,一般根据经验(表7-1)首先选择每颗切削具上的压力值p,然后在钻进过程中根据钻速的变化情况,适时加以调整。钻头上的总压力为:
式中:p——每颗切削具上应有的压力;(www.xing528.com)
m——钻头唇面上的切削具数目。
如果岩石愈硬,可钻性级别愈高,p值可取上限;岩石的研磨性越高,p值也应该越大,以免切削具未能有效地切入岩石即被磨钝;对黏性大,易糊钻的软岩,应取比推荐值更小的p值,以免进尺过快,排粉、冷却困难酿成事故;对裂隙性岩石,也应取较小的p值,以免发生崩刃。
表7-1 G20(旧牌号YG8)硬质合金切削具的单位压力推荐值
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