牙輪鉆頭的破巖機(jī)理 江漢鉆頭 

1、沖擊壓碎作用

牙輪鉆頭在井底工作時(shí)，輪齒對(duì)巖石的沖擊壓碎作用，是牙輪鉆頭破碎巖石的主要方式。旋轉(zhuǎn)鉆頭時(shí)，牙齒以一定速度沖擊壓入巖石，這一破碎方式與靜壓入破碎試驗(yàn)特點(diǎn)相似，牙齒壓入巖石需要足夠的比壓與接觸時(shí)間。加給鉆頭的鉆壓為靜壓部分；沖擊載荷是由鉆頭在井底旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生縱振，下部鉆柱把這種周期的彈性變形能傳遞給牙輪而產(chǎn)生的，這就是鉆頭破碎巖石時(shí)牙齒沖擊壓力的來源。加大鉆頭牙齒對(duì)地層的沖擊壓力，就能提高破碎巖石的效率。

2、滑動(dòng)剪切作用

在塑性較高的巖石中，除了要求牙齒對(duì)井底巖石有沖擊壓碎作用外，還要求牙齒對(duì)地層有一定的滑動(dòng)作用，使牙齒對(duì)巖石進(jìn)行剪切，以擴(kuò)大巖石的破碎效果，這一點(diǎn)在軟地層鉆進(jìn)時(shí)顯得很重要。使牙輪在井底滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滑移的措施有超頂、復(fù)錐和移軸。

(1)超頂。超頂就是指牙輪的錐頂超過鉆頭的中心線。錐頂超過中心線的距離叫做超頂距。超頂距越大滑動(dòng)量就越大，超頂在切線方向上產(chǎn)生了滑動(dòng)，剪去了牙輪每個(gè)齒圈上齒與齒之間的巖石。

(2)復(fù)錐。復(fù)錐導(dǎo)致牙輪在切線方向產(chǎn)生滑動(dòng)，同超頂一樣也剪去了牙輪每個(gè)齒圈上齒與齒之間的巖石。

(3)移軸。移軸就是指牙輪軸線相對(duì)于鉆頭軸線平移了一段距離。這段距離叫做移軸距。如果移軸距越大，牙輪的滑動(dòng)量就越大，剪切作用也就越大，移軸使牙齒產(chǎn)生了軸向滑動(dòng)，剪去了牙輪上齒圈之間的巖石。

3、牙齒本身的剪切作用

牙齒在軸向壓力(鉆壓)的作用下吃入巖石時(shí)，牙齒的楔形面就對(duì)與其接觸的巖石產(chǎn)生了一個(gè)水平剪切力，巖石沿剪切面發(fā)生了剪切破碎，隨著牙齒的移動(dòng)而將已破碎的巖石剔出，這就是牙齒本身對(duì)巖石的剪切作用。