채광, 석유 및 가스 시추, 기타 분야에서 초경 드릴 비트의 마모율은 작업 효율과 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 비트 마모가 자주 발생할 경우, 많은 실무자들은 먼저 부적절한 재료 선택이나 지나치게 단단한 지층을 원인으로 생각하지만, 간과하기 쉬운 중요한 요소인 노즐과 케이싱의 적합성을 간과합니다. 노즐은 드릴 비트를 냉각하고 절삭물을 배출하기 위해 드릴링 유체를 주입하는 역할을 하며, 케이싱은 비트를 안내하고 보호하는 역할을 합니다. 두 요소의 적합 상태(예: 크기 일치, 간격 너비, 동축성)는 드릴링 유체의 흐름 방향, 압력 분포, 절삭물 배출 효과에 직접적인 영향을 미치며, 이로 인해 비트 마모가 악화됩니다. 이 기사에서는 쉬운 언어와 명확한 표를 사용하여 부적절한 노즐-케이싱 적합성의 구체적인 징후, 비트에 미치는 영향, 올바른 적합성 매개변수 및 문제 해결 방법을 설명하여 업계 실무자들이 문제를 신속하게 파악하고 불필요한 비트 마모를 줄이는 데 도움을 줍니다.
1. 먼저 이해하기: 노즐-케이싱 적합성이 비트 마모에 영향을 미치는 이유는 무엇일까요?
초경 드릴 비트의 내마모성은 주로 텅스텐 카바이드 재료의 경도(HRA≥90)에 의존합니다. 그러나 드릴링 중 드릴링 유체가 비트를 효과적으로 냉각하거나 절삭물을 적시에 배출할 수 없는 경우, 고품질 텅스텐 카바이드 비트조차 빠르게 마모됩니다. 노즐과 케이싱의 적합 상태는 드릴링 유체의 효과를 결정하는 핵심 요소입니다.
- 드릴링 유체 안내 기능: 케이싱은 노즐에서 주입된 드릴링 유체의 흐름 방향을 제한하여 비트의 절삭 날을 정확하게 덮도록 합니다. 부적절한 적합성은 드릴링 유체가 목표 영역에서 벗어나 절삭 날의 국부적인 과열 및 마모를 유발합니다.
- 절삭물 배출 효율: 노즐에서 주입된 고압 드릴링 유체는 노즐과 케이싱 사이의 간극을 통해 절삭물을 배출해야 합니다. 부적절한 적합 간격은 절삭물 축적을 유발하여 비트 표면을 반복적으로 연마하고 텅스텐 카바이드 절삭 날의 마모를 가속화합니다.
- 압력 손실 제어: 노즐과 케이싱의 적합 정확도는 드릴링 유체 압력에 영향을 미칩니다. 과도하게 높은 압력은 비트 본체에 영향을 미치고, 과도하게 낮은 압력은 절삭물을 효과적으로 배출할 수 없습니다. 두 경우 모두 간접적으로 마모를 악화시킵니다.
간단히 말해서, 노즐과 케이싱의 적합성은 "수도관과 스프링클러 헤드"와 같습니다. 스프링클러 헤드(노즐)에서 분사되는 물 흐름(드릴링 유체)은 수도관(케이싱)에 의해 안내되어 목표물에 정확하게 작용해야 합니다. 부적절한 적합성은 물 흐름이 분산되고 압력이 부족하여 의도한 효과를 발휘하지 못합니다.
2. 부적절한 적합과 마모의 3가지 일반적인 경우
부적절한 노즐-케이싱 적합성은 주로 "크기 불일치", "비정상적인 간격", "설치 편차"의 세 가지 측면에서 나타납니다. 각 경우마다 명확한 징후와 비트에 미치는 영향이 있습니다.
| 적합 문제 유형 | 구체적인 징후 | 초경 드릴 비트에 미치는 영향 | 현장 일반적인 증상 |
|---|---|---|---|
| 크기 불일치 (노즐 외경 > 케이싱 내경) | 노즐이 케이싱에 완전히 삽입될 수 없거나 삽입 후 케이싱 내벽을 압착합니다. | 드릴링 유체 주입 방향이 벗어나 절삭 날의 국부적인 냉각 부족 및 "국부적인 평탄화" 현상 발생; 변형된 케이싱이 비트 본체를 긁음 | 비트 절삭 날의 한쪽 면에 심한 마모, 케이싱 내벽에 긁힘 |
| 크기 불일치 (노즐 외경 < 케이싱 내경 과도함) | 노즐과 케이싱 내벽 사이의 과도한 간격 (>3mm) | 드릴링 유체가 분산되어 분사되어 큰 압력 손실 발생. 절삭물이 적시에 배출되지 않아 비트 작업 표면에 축적되어 절삭 날의 "전반적인 연마 마모"를 유발 | 비트의 모든 절삭 날이 균일하고 빠르게 마모되며, 드릴링 유체에 절삭물 함량이 높음 |
| 과도하게 작은 간격 (<0.5mm) | 노즐과 케이싱 내벽 사이의 좁은 간격으로 드릴링 유체 순환 방해 | 드릴링 유체 흐름 부족, 냉각 및 절삭물 배출 효과 불량. 동시에 높은 압력으로 인해 비트 진동이 발생하여 절삭 날의 칩핑 마모 악화 | 비트 절삭 날의 칩핑, 드릴링 중 장비 진동이 뚜렷함 |
| 설치 편차 (정렬 불량) | 노즐과 케이싱의 중심선이 오프셋되어 경사진 주입 방향 발생 | 드릴링 유체가 비트의 국부적인 영역만 덮음. 덮이지 않은 절삭 날은 과열 마모를 겪고, 절삭물이 간극의 한쪽에 축적됨 | 비트 절삭 날의 불균일한 마모, 케이싱 내벽의 한쪽 끝에 심한 마모 |
추가 참고 사항:
- 초경 드릴 비트의 정상적인 마모 주기: 지층 경도에 따라 일반적으로 50-200시간입니다. 부적절한 적합성은 마모 주기를 10-30시간으로 단축하거나 "단일 작업 후 폐기"로 이어질 수 있습니다.
- 혼동하기 쉬운 점: 지나치게 단단한 지층으로 인한 마모는 일반적으로 절삭 날의 균일한 둔화이지만, 부적절한 적합성으로 인한 마모는 대부분 "국부적인 마모", "칩핑" 또는 "비정상적으로 빠른 마모"이며, 마모 형태를 통해 빠르게 구별할 수 있습니다.
3. 올바른 적합 매개변수 참조 (직접 적용)
초경 드릴 비트의 종류(롤러 콘, PDC, 다이아몬드)와 적용 시나리오에 따라 노즐-케이싱 적합 매개변수에 대한 요구 사항이 약간 다릅니다. 다음은 주류 작업 조건을 포괄하는 업계 일반 참조 표준입니다.
| 비트 유형 | 적합한 노즐 외경 (mm) | 권장 케이싱 내경 (mm) | 합리적인 적합 간격 (mm) | 설치 동축성 요구 사항 | 적용 시나리오 |
|---|---|---|---|---|---|
| 롤러 콘 비트 (6-8½ 인치) | 14-16 | 15-17 | 0.8-1.5 | ≤0.3mm | 얕은 광산 드릴링, 석유 및 가스 우물 표면층 |
| 롤러 콘 비트 (9⅞-12¼ 인치) | 16-18 | 17-19 | 1.0-2.0 | ≤0.5mm | 중간 깊이의 일반 지층 드릴링 |
| PDC 비트 (6-10¾ 인치) | 12-16 | 13-17 | 0.8-1.5 | ≤0.3mm | 셰일 가스 및 타이트 오일의 고효율 드릴링 |
| 다이아몬드 비트 (6-14¾ 인치) | 14-20 | 15-21 | 1.0-2.0 | ≤0.5mm | 경암 드릴링, 코어 드릴링 |
| 드래그 비트 (4-8½ 인치) | 10-14 | 11-15 | 0.5-1.2 | ≤0.3mm | 연약 지층 드릴링, 우물 드릴링 |
코어 적합 원칙:
- 케이싱 내경은 노즐 외경보다 0.5-2.0mm 더 커야 드릴링 유체 순환을 보장하는 동시에 과도한 간격으로 인한 분산 주입을 방지합니다.
- 설치 중 노즐과 케이싱의 중심선 편차가 ≤0.5mm인지 확인합니다. 이는 직선자 또는 간단한 위치 지정 도구로 보정할 수 있습니다.
- 동일한 드릴링 도구의 여러 노즐(예: 롤러 콘 비트는 일반적으로 3-6개의 노즐이 있음)은 균일한 흐름을 유지하여 불균일한 흐름으로 인한 국부적인 마모를 방지해야 합니다.
4. 비트 마모를 줄이기 위한 적합 문제 해결을 위한 3단계 문제 해결 및 솔루션
초경 드릴 비트의 비정상적인 마모가 발견되면 다음 단계를 수행하여 노즐-케이싱 적합 문제를 해결하고 숨겨진 위험을 신속하게 해결할 수 있습니다.
1단계: 크기 일치 확인
- 캘리퍼스로 노즐 외경과 케이싱 내경을 측정하고 위의 참조 표와 비교하여 케이싱 내경이 권장 범위 내에 있는지 확인합니다.
- 노즐 외경이 너무 큰 경우: 해당 사양의 노즐로 교체합니다(더 나은 내마모성을 위해 텅스텐 카바이드 노즐을 우선적으로 사용).
- 노즐 외경이 너무 작은 경우: 케이싱을 더 작은 내경으로 교체하거나 노즐 외부에 어댑티브 부싱을 설치합니다(부싱이 드릴링 유체 흐름에 영향을 미치지 않도록 합니다).
2단계: 적합 간격 조정
- 과도한 간격 (>2.0mm): 외경이 약간 더 큰 노즐을 선택하거나 위치 지정 기능이 있는 노즐을 사용합니다(내장된 간격 보상 구조 포함);
- 과도하게 작은 간격 (<0.5mm): 케이싱 내벽을 약간 연마합니다(내벽을 매끄럽게 유지하도록 주의), 또는 간격이 합리적인 범위 내에 있도록 외경이 약간 더 작은 노즐로 교체합니다.
3단계: 설치 동축성 보정
- 설치 중 노즐을 케이싱에 삽입하고 직선자를 케이싱과 노즐의 끝면에 부착하여 간격이 있는지 확인합니다(간격 ≤0.3mm는 적합);
- 편차가 있는 경우: 노즐 설치 각도를 조정하거나 더 높은 위치 지정 정확도를 가진 장착 시트(예: 클램핑 홈이 있는 노즐 시트)로 교체하여 두 개의 중심선이 정렬되도록 합니다.
- 정기적인 검사: 50시간마다 드릴링을 중단하여 노즐과 케이싱의 적합 상태를 확인하고 내벽에 축적된 절삭물 또는 불순물을 적시에 청소합니다.
5. 일반적인 오해: 이러한 관행은 부적절한 적합성으로 인한 마모를 악화시킵니다.
- 적합성을 확인하지 않고 비트만 교체: 고품질 초경 드릴 비트를 자주 교체하지만 노즐-케이싱 적합성 문제를 무시하여 새 비트의 빠른 마모와 비용 증가를 초래합니다.
- 케이싱 내경을 임의로 확대: "간격이 클수록 절삭물 배출이 더 좋다"고 믿고 케이싱 내경을 무분별하게 확대하면 드릴링 유체 주입이 분산되고 냉각 및 암석 파쇄 효과가 감소합니다.
- 다른 사양의 노즐 혼합: 동일한 드릴링 도구에 다른 외경의 노즐을 혼합하면 불균일한 흐름, 불균형한 비트 힘, 국부적인 마모 악화가 발생합니다.
- 케이싱 마모 무시: 마모로 인해 불균일한 내벽을 가진 케이싱을 적시에 교체하지 않으면 노즐 설치 편차가 발생하고 마모된 케이싱이 비트 본체를 긁습니다.
결론: 적합 정확성은 초경 드릴 비트의 "수명"의 핵심입니다.
초경 드릴 비트의 빈번한 마모는 항상 재료 또는 지층 문제 때문만은 아닙니다. 노즐과 케이싱 사이의 적합 정확성도 결정적인 역할을 합니다. 합리적인 크기 일치, 적절한 적합 간격, 정확한 설치 동축성은 드릴링 유체가 냉각 및 절삭물 배출 기능을 최대한 발휘할 수 있도록 하여 비트의 수명을 크게 연장할 수 있습니다. 텅스텐 카바이드 업계 실무자로서 비트 재료 선택에 집중하는 동시에 노즐-케이싱 적합 매개변수에 주의를 기울이는 것이 좋습니다. 이 기사의 참조 표준에 따라 선택하고 설치하여 마모율과 운영 비용을 효과적으로 줄이십시오.
특수한 작업 조건(예: 초심도 드릴링, 복잡한 지층) 또는 기존 방법으로 해결할 수 없는 적합성 문제가 발생하면 맞춤형 솔루션을 위해 당사에 문의하십시오. 다양한 비트 및 케이싱 적합성 계획에 적합한 텅스텐 카바이드 노즐을 제공하여 작업 효율성을 개선하고 운영 및 유지 보수 비용을 줄이는 데 도움을 드릴 수 있습니다.



