4. Loại Mũi Khoan Cắt, Vỡ, Mài, Xước

LOẠI MŨI KHOAN CẮT- VỠ- MÀI- XƯỚC 1. Cấu tạo của lưỡi cắt

2. Động học của lưỡi cắt3. Tốc độ cơ học khoan

LOẠI MŨI KHOAN CẮT- VỠ- MÀI- XƯỚC

Nguồn: Robert F. Mitchell, Stefan Z. Miska, Fundamentals of Drilling Engineering

- Choòng lưỡi liên tục, làm bằng thép với hai cánh được phủ bằng hợp kim cứng- Cơ chế phá hủy: Cắt, ứng dụng trong khoan thành hệ đất đá mềm


Nguồn: Bài giảng cơ sở kĩ thuật dầu khí – Khoa kĩ thuật Địa chất Dầu Khí - Trường ĐH Bách Khoa TpHCM

- Là choòng liền khối (không có các chóp xoay) - Răng cắt là các hạt kim cương (tự nhiên hoặc nhân tạo) gắn cố định vào thân - Các mặt bên thân choòng được chế tạo bằng các hợp kim cứng


Nguồn: Robert F. Mitchell, Stefan Z. Miska, Fundamentals of Drilling Engineering

- Khoan thành hệ rất cứng và rất hiệu quả khi vận tốc quay cao- Cơ chế phá hủy: Mài nạo và đập – nghiền


Chòong khoan hợp kim loai DIR

- Hiệu quả đối với tầng có nhiều xen kẹp cứng và mài mòn.- Nguyên lý phá hủy chính là mài và cắt.


LOẠI MŨI KHOAN CẮT- VỠ- MÀI- XƯỚC 1. Cấu tạo lưỡi cắt:- Các lưỡi cắt có cấu tạo khác nhau và được đặc trưng bởi một số thông số hình học nào đó

(+)(-)

v

Nguồn: Vũ Văn Ái, Nguyên lý phá hủy đất đá

- Các thông số hình học của lưỡi cắt:

LOẠI MŨI KHOAN CẮT- VỠ- MÀI- XƯỚC 2. Động học của lưỡi cắt:

Ngang

Vmax

Vmax y

VmaxDoïc

t

f

O

Z

x

- Dưới tác dụng của hai lực thẳng đứng và nằm ngang, mỗi răng của mũi khoan tham gia vào hai chuyển động: Theo trục lỗ khoan và quanh trục lỗ khoan- Chuyển động tuyệt đối của mỗi răng sẽ là tổng hợp của hai chuyển động này và có quỹ đạo là một đường xoắn ốc


LOẠI MŨI KHOAN CẮT- VỠ- MÀI- XƯỚC 3. Tốc độ cơ học khoan- Trị số tốc độ khoan, cắt, vỡ, mài, xước được xác định từ chiều sâu ấn lưỡi cắt vào đất đá (h)- Khi tải trọng chiều trục như nhau, chiều sâu phá hủy khi có mặt tự do lớn gấp 4 lần khi không có mặt tự doVCHo= k.h.e.n VCHo: Tốc độ cơ học khoank: Hệ số tỷ lện: Số vòng quaye: Số lưỡi cắt cùng làm việch: Chiều sâu ngập răngη: Hệ số phụ thuộc góc nội ma sát φ và góc nhọn lưỡi cắt αb: Chiều rộng lưỡi cắtp: Độ cứng đất đá

.

. .Ph

p b tgh

a=

h2cos

sin( 2 )jh

a j= + VCHo=

LOẠI MŨI KHOAN CẮT- VỠ- MÀI- XƯỚC 3. Tốc độ cơ học khoan- Hiệu suất khoan bằng mũi khoan kiểu cắt nói chung càng lớn nếu như tải trọng chiều trục và tốc độ quay càng lớn, số răng có chiều sâu ngập h càng lớn, các răng càng nhọn, nhỏ và đất đá mềm - Với loại mũi khoan răng nhọn, quá trình phá hủy xảy ra đồng thời với hiện tượng làm mòn và thay đổi hình dạng hình học của răng- Với tải trọng chiều trục không thay đổi thì chiều sâu ngập và chiều sâu phá hủy sẽ giảm

LOẠI MŨI KHOAN CẮT- VỠ- MÀI- XƯỚC 3. Tốc độ cơ học khoan


- Mũi khoan tự mài: Diện tích tiếp xúc không đổi (đầu bằng, kim cương thẩm thấu nhiều lớp), phá hủy chủ yếu là mài, xước, chiều sâu phá hủy của một vòng quay nhỏ thường không quá kích thước hạtMũi khoan kim cương



- Tốc độ phá hủy không đổi theo thời gian- Tốc độ phá hủy sau một vòng quay không phụ thuộc tốc độ quay (thời gian tiếp xúc)

Mũi khoan kim cương


1. Lớp thép bảo vệ 2. Lớp hợp kim cứng để phá hủy 3. Lỗ tản nhiệt


Mũi khoan hợp kim

- Tốc độ khoan thay đổi theo thời gian: Mũi khoan có cánh, hợp kim răng nhọn, mũi khoan kim cương một lớp- Quá trình phá hủy: vỡ, cắt, chèn, dập- Chiều sâu phá hủy một vòng quay tương đối lớn, tính bằng mm


1. Lớp thép bảo vệ 2. Lớp hợp kim cứng để phá hủy 3. Lỗ tản nhiệt


Mũi khoan hợp kim

- Mũi khoan hợp kim hoặc đuôi cá: Hình dáng hình học là hoàn toàn xác định, chiều sâu phá hủy sau một vòng quay tương đối lớn, có thể tính bằng mm- Mũi khoan kim cương một lớp, do kích thước răng nhỏ, chiều sâu phá hủy sau một vòng rất nhỏ, tính bằng mm

LOẠI MŨI KHOAN CẮT- VỠ- MÀI- XƯỚC 3. Tốc độ cơ học khoan- Choòng kim cương có tốc độ phá hủy đất đá càng lớn khi tốc độ quay càng lớn: v= 300 – 800 vòng/phút


Tài liệu tham khảo: - Vũ Văn Ái, Nguyên lý phá hủy đất đá- Robert F. Mitchell, Stefan Z. Miska, Fundamentals of Drilling Engineering- Bài giảng cơ sở kĩ thuật dầu khí – Khoa kĩ thuật Địa chất Dầu Khí - Trường ĐH Bách

Khoa TpHCM- Lê Phước Hảo, Cơ sở khoan và khai thác dầu khí

Documents

4. Loại Mũi Khoan Cắt, Vỡ, Mài, Xước