长钻孔孔底钻具作用力概述

2020-06-21 09:14:06 yysm 313

了解在孔内工作状态下的钻具受力及其变形 , 是选用钻具和制定正确的钻进工艺和钻进参数的前提条件之一 。孔底钻具在不同的工作状态以及不同的位置上承受不同的载荷 。概括起来 , 钻具承受着以下几种基本载荷:

一、轴向力

工作状态的钻具 , 首先作用有钻机的轴向推力 、 钻具自重在钻孔方向的分力 、钻具与孔壁的摩擦力 其次还有循环系统在钻具内及钻头水眼上耗损的压力而月`当钻具遇阻 、遇卡 , 也会增大轴向载荷 。

二、径向挤压力

钻机卡盘在进行起 、下钻和旋转钻进等作业时 , 将在钻具上引起一定的挤压力 , 同时管内循环水也将对钻具产生挤压力 。

三、弯曲力

弯曲力矩的产生是因钻具上有弯 曲变形的存在 。引起钻具弯曲变形的主要因素是给定的钻压超过了钻具的临界值或钻具在弯 曲的钻孔内钻进 另外离心力的作用也会引起钻具的弯曲变形 。在弯 曲状态下 , 弯曲钻具如绕 自身轴线旋转 自转则会产生交变的弯曲应力 。

四、离心力

弯曲钻具在某些条件下 , 将会围绕钻孔中心线旋转 公转而产生离心力 , 它促使钻具更加弯曲 。

五、扭矩

钻机破碎煤岩的功率是通过回转卡盘传递给钻具的 。由于钻具与孔壁和循环水有摩擦阻力 , 因此钻具所承受的扭矩 , 孔口比孔底大 。

六、纵向振动

由于钻头破碎煤岩的不均匀性和煤岩本身的非均质性 , 将引起钻具的纵向跳动 。这不但影响钻头的使用寿命, 而且易引起钻具的疲劳破坏 。

七、扭转振动

由于钻头结构 、钻压 、地层等因素的变化 , 孔底的反扭矩也将随之变化 。变化着的扭矩将引起扭转 , 当转速达到某一临界值时 , 钻具也可能出现扭转共振现象 。

八、横向摆振

在某一临界转速下 , 钻具将出现摆振 , 其结果是钻具进行公转 ,引起钻具严重偏磨 。

由以上分析得知, 孔口和孔底的钻具所承受的拉力 、扭矩 、弯矩和冲击力等均较大 , 同时也要注意到上述八种载荷有些情况下是同时出现的 , 使钻具的受力呈现复杂状态 。


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