地質井石油礦山鉆井用牙輪鉆頭IADC637

牙輪鉆頭的破巖機理 江漢鉆頭 

1、沖擊壓碎作用
牙輪鉆頭在井底工作時，輪齒對巖石的沖擊壓碎作用，是牙輪鉆頭破碎巖石的主要方式。旋轉鉆頭時，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特點相似，牙齒壓入巖石需要足夠的比壓與接觸時間。加給鉆頭的鉆壓為靜壓部分；沖擊載荷是由鉆頭

在井底旋轉時產生縱振，下部鉆柱把這種周期的彈性變形能傳遞給牙輪而產生的，這就是鉆頭破碎巖石時牙齒沖擊壓力的來源。加大鉆頭牙齒對地層的沖擊壓力，就能提高破碎巖石的效率。

2、滑動剪切作用
在塑性較高的巖石中，除了要求牙齒對井底巖石有沖擊壓碎作用外，還要求牙齒對地層有一定的滑動作用，使牙齒對巖石進行剪切，以擴大巖石的破碎效果，這一點在軟地層鉆進時顯得很重要。使牙輪在井底滾動時產生滑移的措施有超頂、復錐和移軸。

(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。超頂距越大滑動量就越大，超頂在切線方向上產生了滑動，剪去了牙輪每個齒圈上齒與齒之間的巖石。

(2)復錐。復錐導致牙輪在切線方向產生滑動，同超頂一樣也剪去了牙輪每個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，牙輪的滑動量就越大，剪切作用也就越大，移軸使牙齒產生了軸向滑動，剪去了牙輪上齒圈之間的巖石。

地質井石油礦山鉆井用牙輪鉆頭IADC637

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，牙齒的楔形面就對與其接觸的巖石產生了一個水平剪切力，巖石沿剪切面發生了剪切破碎，隨著牙齒的移動而將已破碎的巖石剔出，這就是牙齒本身對巖石的剪切作用。