MƠN HỌC

KHOAN VÀ HỒN THIỆN GIẾNG

CHNG KHOAN


NỢI DUNG

 Phân loại chung
 Chng chóp xoay
 Chng liền khối
 Chng lấy mẫu
 Chng doa

CHNG KHOAN

2


PHÂN LOẠI CHUNG
 Phân loại theo tiêu chí:

 Cấu tạo: cánh dẹt, chóp xoay, liền khối.
 Đặc tính phá hủy đất đá: cắt, đập, thủy lực.
 Công dụng: phá mẫu, lấy mẫu, đặc biệt (doa, phá, cứu sự cố. )
 Vật liệu chế tạo răng hoặc hạt cắt: răng phay, răng đính, kim
cương.
 Theo đặc tính phá hủy đất đá, chng khoan được phân loại

theo 03 nhóm:

 Ngun lý cắt - tách
 Nguyên lý đập - tách
 Nguyên lý cắt - mài

CHOÒNG KHOAN

3


CHOÒNG CHÓP XOAY
 Lịch sử phát triển
 Năm 1916 kỹ sư Lôman (Đức)
sử dụng các hợp kim cứng để
chế tạo dụng cụ phá hủy đất
đá.
 Năm 1924 chng chóp xoay
tự rửa sạch ra đời và năm
1930 chng ba chóp xoay
răng phay được sử dụng.
 Năm 1949 các hạt cắt bằng
cacbit vơnfram được chế tạo
và chng răng đính bằng
cacbít vơnfram bắt đầu được
thiết kế và chế tạo.
 Năm 1953 các vòi phun thủy
lực ở choòng ra đời.
 Năm 1969 xuất hiện ổ đỡ kín.
CHOÒNG KHOAN

4



Cấu tạo
 Thân choòng: bằng thép đặc biệt, chịu được tải trọng, lực va đập

và mơmen xoắn.
 Chóp xoay: chóp nhọn bằng thép.
 Răng choòng: răng phay hoặc răng đính

 Đảm nhận vai trò cắt, nạo hoặc đục đất đá
 Răng đính có các hình dạng chính:
−

Quả trứng, đầu đạn

−

Hình chóp; lưỡi đục kiểu: super scoop, scoop, hai mép vát.

 Ở trục: có rãnh để lắp các ở bi (bi cầu, bi đũa)

 Ở đỡ hơ: bơi trơn bằng dung dịch khoan
 Ở đỡ kín: bơi trơn bằng dầu
 Ở ma sát: một ổ đỡ khớp với mặt doa trong của chóp.
 Vịi phun thủy lực: được chế tạo bằng thép hay gốm đặc biệt
 Răng đầu nới chng: dạng hình tam giác hoặc hình thang

CHOÒNG KHOAN

5



Cấu tạo
Cấu tạo của chng 3 chóp xoay

CHNG KHOAN

6


Cấu tạo

Răng
phay

Răng đính

Ngun lý phá hủy đất
đá của chng chóp
xoay

02 và 06 chóp xoay
CHNG KHOAN

7


Cấu tạo

Vịi phun thủy lực

CHNG KHOAN

8


Phân loại
 Theo IADC (1987), mã hiệu là một dãy bốn ký tự gồm ba chữ số

và một chữ cái:
 Chữ số đầu tiên: 1, 2, 3 chỉ dụng cụ có răng bằng thép và 4, 5,
6, 7, 8 chỉ dụng cụ gắn răng cacbít vônfram, dùng để khoan
trong đất đá có đợ cứng tăng dần.
 Chữ sớ thứ hai: 1 (đất đá mềm), 2 (đất đá từ mềm đến trung
bình), 3 (đất đá cứng) và 4 (đất đá rất cứng).
 Chữ số thứ ba: từ 1 đến 9 qui định loại ở đỡ và mức đợ bảo vệ
thân chóp xoay
 Quy định các chữ cái:

 A: chng có ở đỡ trơn, thích hợp cho khoan thởi khí
 C: Chng thủy lực với vòi phun ở tâm
 D: Choòng đặc biệt để khoan định hướng
 E: Choòng thủy lực với vịi phun kéo dài
 G: Chng có bảo vệ tăng cường chống mịn đường kính.
CHNG KHOAN

9


Phân loại
 J: Chng thủy lực có vịi phun nghiêng

 R: Choòng được gia cường bằng phương pháp hàn, sử dụng
trong điều kiện va đập
 S: Choòng răng thép tiêu chuẩn
 X: Choòng gắn răng dạng lưỡi cắt
 Y: Choòng gắn răng hình cơn
 Z: Chng gắn răng có dạng khác với lưỡi cắt và hình cơn.

135M

447X

CHNG KHOAN

637Y

10


Phân loại
Ví dụ

135M
Thành hệ mềm
Răng phay;
Đĩa bảo vệ chóp xoay

447X
Thành hệ mềm; răng
đính; ổ ma sát có bảo
vệ; răng dạng lưỡi cắt


CHNG KHOAN

637Y
Thành hệ cứng trung
bình; răng đính; ổ ma sát
có bảo vệ; răng dạng
hình cơn

11


Đánh giá đợ mịn chng
 Theo ba ́u tớ

 Đợ mịn răng chng
 Đợ mịn ở đỡ
 Đợ mịn đường kính.


Đợ mịn răng chng
 T1: mịn 1/8 chiều cao răng
 T2: mòn 1/4 chiều cao răng
 T3: mòn 3/8 chiều cao răng
 T4: mòn 1/2 chiều cao răng
 T5: mòn 5/8 chiều cao răng
 T6: mòn 3/4 chiều cao răng
 T7: mịn 7/8 chiều cao răng
 T8: mịn hoàn toàn.
CHNG KHOAN


12


Đánh giá đợ mịn chng
 Đợ mòn ở đỡ (từ B1 đến B8)

 B1: mịn 1/8
 B4: mịn mợt nữa (1/2 )
 B8: mịn toàn bợ (ở đỡ bị kẹt hoặc rơi).
 Độ mòn đường kính (từ G1 đến G8)

 I (in gauge): choòng mới (G1)
 O (out of gauge): chng quá mịn, khơng sử dụng được (G8).
 7 tiêu chí đánh giá thay chng

 I: vịng răng trong cùng
 O: vịng răng ngoài cùng
 D: đợ mịn mặt cơn hay bi
 L: vị trí mịn
 B: đợ mịn ở
 G: đợ mịn đường kính
 O: các lý do khác.
CHNG KHOAN

13


CHOÒNG LIỀN KHỐI (Kim cương tự nhiện, PDC,
TSP)

 Lịch sử phát triển

 Năm 1862: kim cương tự nhiên được đề nghị để chế tạo dụng
cụ phá hủy đất đá.
 Năm 1864 chế tạo dụng cụ khoan kim cương
 Năm 1970 chế tạo kim cương nhân tạo
 Đầu thập niên 1980 thương mại hóa loại chng kim cương đa
tinh thể.
 Năm 1990 các choòng khoan kim cương đa tinh thể thế hệ mới
ra đời. Gần đây xuất hiện choòng hai tâm (bi-center) để khoan
giếng ngang
 Kim cương tự nhiên là vật liệu cứng nhất có đợ bền nén
1260000 psi, nóng chảy ở 3635 0C (tương đương 6600 0F) và
tính mài mòn gấp 100 lần cacbit vônfram. Kim cương nhân tạo
bị ôxy hóa ở nhiệt đợ 870 0C (trong điều kiện có ôxy) và bị
graphit hóa ở nhiệt độ 1200 0C (trong điều kiện khơng có ơxy).
CHNG KHOAN

14


Chng kim cương
 Là chng liền khối (khơng có các chóp xoay) với răng cắt là các

hạt kim cương (tự nhiên hoặc nhân tạo) gắn cố định vào thân và
các mặt bên thân choòng được chế tạo bằng các hợp kim cứng.
 Mặt cắt dọc theo thân chng có ba dạng: dạng trịn, dạnh hình

cơn ngắn và dạng hình cơn dài.
 Có ba loại chủ ́u:


 Chng kim cương thấm nhiễm
 Chng kim cương đa tinh thể PDC (ởn định nhiệt ở 750 0C)
 Choòng kim cương đa tinh thể bền nhiệt TSP (ổn định nhiệt ở
1200 0C).
 Cơ chế phá hủy đất đá là mài nạo và đập – nghiền.

Kim cương
CHOÒNG KHOAN

PDC
15


Mợt sớ loại chng khoan kim cương

CHNG KHOAN

16


Phân loại choòng kim cương
 IADC cũng được ký hiệu bằng bốn ký tự

 Ký tự đầu tiên qui định loại răng (hạt) cắt và vật liệu chế tạo
thân choòng:
−

D: kim cương tự nhiên, thân hợp kim


−

M: PDC, thân hợp kim

−

S: PDC, thân thép

−

T: TSP, thân hợp kim

−

O: loại khác.

 Ký tự thứ hai qui định loại và hình dạng tởng quát của chng
(mợt trong các số từ 1 đến 9)
 Ký hiệu thứ ba qui định về chế độ thủy lực của chng
 Ký hiệu thứ tư (mợt trong các số từ 1 đến 9) xác định kích
thước các lưỡi cắt và mật đợ của chúng trên chng.
CHNG KHOAN

17


Chng lấy mẫu

Kim cương


Hợp kim

CHNG KHOAN

Chóp xoay

18


Chng doa
Tiến trình khoan doa

Tiến trình khoan doa

Lưỡi cắt
di đợng

Lưỡi cắt cớ định

Chng có lưỡi cắt cớ định

Chng có lưỡi cắt di đợng

Các dạng lưỡi cắt

CHNG KHOAN

19



VIDEO: CHOÒNG KHOAN

CHOÒNG KHOAN

20