文档介绍：牙轮钻头典型失效形式
泥浆中固相含量过高、排量大,尤其是采用组合喷嘴,使用大孔径喷嘴,其喷射角大, 以及安装斜喷嘴都会造成牙轮冲蚀。牙轮壳体被冲蚀后, 在齿根周围壳体形成环行槽, 大多会造成牙齿的折断、脱落或转动。
牙轮冲蚀
掌尖冲蚀
掌尖碳化钨敷层脱落部位, 往往偏向于大喷嘴和斜喷嘴侧, 在喷射方向的掌尖易被冲蚀, 掌尖冲蚀最终可能影响轴承密封圈寿命。
流道冲蚀
流道冲蚀多发生在喷嘴座入口处以及喷嘴座台肩处,原因如下:
1、由于泥浆中固相含量高,泥浆排量大,喷嘴座入口泥浆流速高;使用组合喷嘴,尤其采用双喷嘴组合,安装大喷嘴的流道入口易冲蚀;
2、如果使用入口端已冲蚀或缺损的硬质合金喷嘴, 喷嘴座台肩容易被冲蚀或刺穿;
3、喷嘴与喷嘴座台肩间的间隙过大,易产生涡流,造成喷嘴座冲蚀、刺穿;
4、喷嘴座入口流线型不好,钻头流道截面变化速率大,不能适应高速液;
掉喷嘴
喷嘴座冲蚀、掉卡簧、密封失效, 都会导致掉喷嘴。引起掉喷嘴的原因是: 1、如果喷嘴座未发生冲蚀就掉喷嘴,则可能是卡簧未装好或是卡簧有缺陷,以及井底腐蚀性气氛导致卡簧碎裂;
2、喷嘴座冲蚀掉喷嘴,则可能是喷嘴与喷嘴座内孔之间径向间隙大。或是O形密封圈安装时发生扭转或剪切,密封槽内有杂物,有时也可能没有装密封圈;
牙掌刺穿
该处存在材料缺陷,如微裂纹、气孔、夹杂等。
重复使用碳化钨喷嘴,这种情况经常出现。如果一个或多个喷嘴被堵死,那么未被堵死的喷嘴很可能由于下列原因而冲蚀:
1、泥浆中含沙量过高;
2、相对喷嘴尺寸喷速太高。如果喷嘴取下再用,其内径很可能冲大或喷嘴入口冲蚀。
喷嘴冲蚀
喷嘴座冲蚀
喷嘴座冲蚀可能是钻头泥包造成, 反射的泥浆冲蚀喷嘴座表面, 随后冲蚀喷嘴卡簧, 可能造成喷嘴掉落。使用带保护盖的喷嘴是个好办法, 这样可以延长寿命。
掌背外圆磨损
掌背外圆磨损绝大多数情况下发生在轴承失效后,轴承失效牙轮向钻头中心移动,使得掌背外圆靠在井壁上,掌尖也会与井壁接触。掌背外圆磨损的其它原因有:
1、井底岩屑太多(井底清洗效果差);
2、偏心运转(使一个或两个牙掌的掌背磨损较多);
3、井斜太大;
4、使用井下马达(井底清洗效果差)和高转速;
5、钻头同轴度超差;
6、掌尖敷焊质量差;
掌尖断裂
随着轴承失效,牙轮向钻头中心移动,于是掌尖便接触到井壁,轴承失效后牙轮底平面也磨损掌尖,通常是受力侧,掌背外圆的磨损以及牙轮孔口对掌尖的磨损导致掌尖变薄,随之,掌尖断裂,这是掌尖断裂最常见的形式
在掌尖敷焊时过热,会使基体金属碳化从而变硬变脆, 这使得掌尖更容易断裂。如果掌尖过薄也会造成掌尖过热。
其他原因还有:
1、井底有金属落物;
2、在断层或易坍塌层扩眼、划眼;
3、井眼小,使用钻头划眼;