复合片钻头具有钻进效率高、寿命长等特点。因此,目前广泛用于钻进中硬以下岩层。钻头设计时应考虑的结构参数如下:
一、复合片规格
复合片规格是指其直径和厚度。通常根据钻头直径和钻头的结构确定。目前地质钻头中常用的复合片直径为φ8~13.5mm,厚为4mm;当设计其他规格的复合片时,由制造厂方承担特殊加工。
二、复合片数目
钻头上复合片的数目m,由公式确定。
碎岩工程学
式中:P为钻头轴向压力,kg;S为复合片与岩石接触面积,mm2;σ为岩石压入硬度,kg/mm2。一般小于φ59mm钻头,m=4;φ75mm以上钻头,m=6~8。
三、复合片排列方式
复合片在钻头底唇面上的排列方式,可采用单环和多环排列,如图3-13-8所示。采用多环排列时,要考虑复合片径向重叠系数K,设计时K值取25%~30%的复合片直径。
四、切削角和径向角
切削角α影响复合片的钻进效率。设计时,α=-5°~-25°,α角愈大,愈有利于保护切削刃;反之,有利于提高钻速。
径向角β的作用主要为了加强清洗,使岩屑沿转向朝外滑移。β角一般等于15°。
五、出刃量
复合片的出刃量应根据岩石可钻性等级和复合片规格选择。