单牙轮钻头对地层的工作方式

单牙轮钻头是石油钻井工程中应用最广泛的钻头。具有底层宽、机械钻速高的特点。那么单牙轮钻头是如何工作的呢?它的破岩原理是什么?接下来我们就针对以上问题来介绍一下单牙轮钻头。

以下是内容列表：

• 单牙轮钻头的工作模式.

• 单牙轮钻头的冲击压碎效果

• 单牙轮钻头剪切作用

单牙轮钻头的工作模式

当单牙轮钻头在井底工作时，钻头整体围绕位轴旋转。单个滚子锥体的梭子在岩石上穿过牙齿来打破它（破碎）。在轧制工艺中，单牙轮钻头齿的齿中心的位置的变化导致钻头的纵向振动。这种纵向振动压缩并拉伸钻柱。下钻柱将该周期性弹性变形能量转换为冲击力，这在通过牙齿上产生冲击力并打破岩石。这种影响破碎动作是单牙轮钻头岩石破碎的主要方式。

单牙轮钻头的冲击压碎效果

由于单牙轮钻头是动态和静态载荷打破的组合，它们更有效，现在广泛用于硬岩层的钻井。它的工作原理如下:

单牙轮钻头的齿在滚动时具有一定的速度，使齿在动载荷的作用下冲击岩石，使岩石遭受体积破碎，形成破碎坑。这种作用超过了静水作用，即单牙轮钻头作用在岩石上的轴向载荷由静水和冲击两部分组成

冲击作用与冲击速度有关，即冲击速度越大，冲击作用越大。从岩石破碎工程中可以得出以下结论。

1)单牙轮钻头的冲击力与T0成反比。对于脆性岩石，T0很小，可以得到较大的冲击力;对于塑性岩石，T0较大，只能得到较小的冲击力。因此，对塑性岩石的破碎影响不显著。

(2)冲击力的大小单牙轮钻头的相关较低的钻铤的横截面积,但不加压钻铤的长度,所以增加冲击力,应该使用大尺寸钻铤。

(3)单牙轮钻头的冲击力与钻头齿轮半径成正比，与外齿数的平方成反比。因此，增加轮齿直径和减少齿数可以增加冲击功率。

另外，对于坚硬的岩石，为增加冲击破碎效果，常将单牙轮牙轮钻头做成单牙轮，无滑动。

8 1/2 “IADC637单牙轮钻头

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单牙轮钻头剪切作用

其剪切作用主要有三方面:一是齿对岩石的剪切作用;第二是单牙轮钻头旋转时的剪切效应;三是由于单牙轮钻头齿轮旋转时发生滑动，滑动量越大，剪切作用越大。

增加单牙轮钻头齿轮滑动量的方法有三种，即采用顶轮、移动轴和复合齿轮。

      超顶:单牙轮钻头轮的锥形顶部超过了钻头的中心线。

      移动轴:单牙轮钻头的齿轮轴在水平方向上移动一段距离。

      复合牙轮:单个牙轮钻头的齿轮由两个或多个不同锥度的牙轮组成。锥顶之间的距离称为锥顶距离。锥体顶距越大，齿轮的滑动越大。

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