青藏铁路桩基施工中钻具的选择

结合青藏铁路桩基施工实际，探讨了入岩锥型螺旋钻头、平底短螺旋钻头、入岩平底长螺旋钻头、入岩砂斗、桶式切削钻头、滚刀钻头的适用地层、应用条件及注意事项，并分别简要介绍了应用情况及效果。     

滚刀钻头在桩基施工中的应用

焊齿破岩滚刀钻头适应多种地层钻进。本文主要介绍了焊齿破岩滚刀钻头的钻进工作原理，在桩基施工中的钻进技术参数，滚刀刀齿的修复及应用效果。     

CG型液刀钻头及使用效果

介绍了滚刀钻头破岩机理，滚刀的分布规律，以及钻进参数等因素对钻进效果的影响，并通过施工实例对目前滚刀钻头使用中所存在的主要问题进行了分析。     

CG型滚刀钻头的钻进机理及使用效果分析

本文介绍了滚刀钻头破岩机理、滚刀的分布规律，以及钻进参数等因素对钻进效果的影响，并通过施工实例对目前滚刀钻头使用中所存在的主要问题进行了分析。     

CG经济型滚刀钻头的研究及应用

介绍了滚刀钻头的特点、破岩机理、分布规律以及钻进参数等因素对钻进效果的影响,并通过施工实例对目前滚刀钻头使用中所存在的主要问题进行了分析     

TBM滚刀破岩的广义粒子动力学数值模拟

提出了一种新的无网格数值模拟计算方法--广义粒子动力学法(GPD),并在GPD算法中引入了粒子损伤理论。运用GPD方法,建立了TBM单滚刀、双滚刀作用下的完整岩体破岩模型,成功模拟了TBM滚刀破岩过程。通过与数值模拟结果及室内试验结果的对比分析,验证了GPD法模拟TBM滚刀破岩过程的有效性。同时,运用GPD方法建立了含节理岩体及高围压条件下岩体的TBM滚刀破岩模型,研究了节理及围压条件下TBM滚动破岩过程。得到了节理对TBM滚刀破岩效率的影响,既可能是促进作用又可能是抑制作用,高围压对TBM滚刀破岩过程中裂纹的起裂及扩展和破岩深度有较大的影响。     

组合式牙轮钻头的特性、设计和使用

对组合式牙轮钻头作了简要介绍，分析了其碎岩原理，并与刮刀钻头及滚刀钻头进行了特性对比，阐述了设计，使用要点。     

镶齿滚刀及滚刀钻头嵌岩技术的研究

根据大口径嵌岩桩施工的需要，研制了镶齿滚刀及滚刀钻头，介绍了镶齿滚刀硬质合金齿的选择、布置，镶齿及密封技术，滚刀钻头的结构设计及钻进参数的确定。经生产性试验取得了良好的效果。     

大口径工程施工用滚刀钻头的研究

在大口径基岩和水井工程施工中,回转钻进破岩目前被国内外认为是一种快速、有效、经济的工艺方法.而回转钻进中常用的刀具主要是各种形式的滚刀钻头.破岩滚刀从结构形式上大致分为镶齿、楔齿和盘型滚刀.镶齿滚刀主要用于硬岩钻进,因价格昂贵难以用于基桩工程和水井施工.在楔齿滚刀中,传统的楔齿主要采用喷涂、电焊GW合金、激光熔敷等方法进行强化刀齿表面处理,效果不甚理想.而盘型滚刀只是将刀齿作圆周状分布,其刀齿材料和处理方式同楔齿和镶齿大致相同,主要用于反井钻进和巷道掘进,价格较高.针对这种情况,我们于1989年开始立项研究CG经济型滚刀及滚刀钻头.CG型滚刀的最大特点就是采用高强度、高硬度、高耐磨性的钢结硬质合金作为刀齿,合金密封,大大提高了滚刀钻头的可靠性和使用寿命,降低了产品成本.该型滚刀钻头在基岩中钻进最高寿命达140 m,在中硬地层中钻速最高可达0.5 m/h,在硬地层中钻进最高钻速达到0.3 m/h,充分显示了其在基岩钻进中的优势.这种经济型滚刀于1993年通过了部级鉴定.1995年获<国家级新产品证书>,并被定为河北省科技开发项目.1996年该型滚刀又获原地质矿产部科技成果三等奖.     

基础桩孔施工中旋挖钻具的选择

根据基础桩孔施工生产的实际情况，对镶齿锥型螺旋钻头、套齿短螺旋钻头、无前导式冻土短螺旋钻头、前导式平底长螺旋钻头、硬地层捞砂钻斗、无隔板式硬岩工程钻头、底开式钻斗、双底捞砂钻斗从结构特征、适应地层到使用注意事项进行对比探讨，并分别简要进行了实例分析。     

PZ系列组合式牙轮钻头在大直径嵌岩桩施工中的应用效果

本文通过大口径桩孔基岩钻进，探讨了ＰＺ系列组合式牙轮钻头结构特点、合理钻进参数的确定及碎岩机理。工程实践证明，牙轮钻头是我国目前大直径桩孔嵌岩施工较为理想的工具，应用效果良好。     

PZ系列组合牙轮钻头及其嵌岩技术的研究

介绍了ＰＺ系列组合牙轮钻头的技术参数,结构特点及使用性能,通过对单牙轮的受力分析,提出了ＰＺ系列组合牙轮钻头最低钻压理论值和最高转速值,从而为钻头合理使用提供了理论依据。     

滚 滑 复 合 轴 承 研 究

针对牙轮钻头的滑动轴承和滚动轴承在实际工作中所存在的问题，提出一种牙轮钻头滚滑复合轴承，对滚滑复合轴承结构进行有限元对比分析、模拟对比试验和钻头现场验证实验，表明滚滑复合轴承是一种较先进的创新性轴承。     

硬岩钻进用石油钻头研究现状及发展趋势

能源与矿产的持续安全供给是经济快速增长的保证,而中硬岩层钻进一直限制着油气钻井向深部发展。针对硬岩地层钻进,地质行业主要采用金刚石钻头钻进,而油气钻井行业除按传统方法采用牙轮钻头和金刚石钻头钻进之外,也逐渐开展了PDC钻头钻进硬岩的研究。本文分别介绍了牙轮钻头、金刚石钻头和PDC钻头在油气勘探硬岩钻进中的应用研究现状。其中,牙轮钻头研究主要集中在增强轴承密封性能、改进布齿结构和提高切削齿强度三个方面,而金刚石钻头研究则集中在碎岩机理、金刚石参数和胎体性能,以及钻头结构三个方面。提出了三类钻头的研究方向和发展趋势,为硬岩钻探技术发展提供参考。     

六盘山地区钻井技术初探

通过分析六盘山地区海参1井的钻探全过程发现,岩性对钻进速度影响较大,钻井中常遇到膏岩缩径、可钻性差,井塌、井漏、井斜等钻井难题,提出了钻头选型方案,即开孔时选用排屑良好的铣齿钻头;第二次开钻后针对不同岩层的岩性,分别采用PDC复合片钻头及硬质合金牙轮钻头;在取芯钻井井段,选用金刚石取芯钻头.同时,采用钟摆组合钻具与纯钻铤组合钻具吊打纠斜,以控制井身质量.     

用于砾石夹层钻进的新型PDC钻头的研制与使用

无压浸渍工艺生产的PDC石油钻头钻遇砾石夹层不适应。根据砾石夹层砾石坚硬、软硬互层、非均质、研磨性强的特点，研究了新型PDC钻头，在钻头结构上主要采取外抛内锥带辅助切削齿的结构形式，在复合片上主要采用非平面结合方式，即采用双向多条直槽非平面结合。按此方案设计与生产了3只钻头，分别在3口井试用，直接钻穿砾石夹层馆陶组地层井段，钻井效率提高26%，突破了砾石夹层钻进不能使用PDC钻头的禁区。     

煤矿大口径瓦斯抽排孔施工技术

结合金能二号大口径瓦斯抽排孔的施工实践,总结出大口径瓦斯抽放孔的施工技术：按照先施工小径导向孔,然后分级扩孔的成孔工序,采用轻压吊打防斜,单点测斜,螺杆钻具定向纠斜,确保钻孔偏斜率控制在规定范围以内;上部第四系、新近系黄土及不含大块砾石的松软地层选择刮刀钻头,基岩段及沙砾石地层采用组合式钻头,以提高钻进效率;按每组滚刀15～30kN,每个牙轮10～20kN控制钻压,钻速控制在0．4～0．6m／h;换用小直径牙轮,以减轻钻具振动,采用高粘度、低固相、不分散泥浆体系以保持孔壁稳定;在下管时采用在套管端部割孔穿杠钢丝绳提吊,套管底部加浮箍浮鞋的综合下管法。     

潜孔锤反循环钻进技术在某水电站的试验应用

水利工程中的钻孔工程具有特殊的工况,采用正循环潜孔锤钻进方法在狭窄封闭的洞室内进行钻孔施工,粉尘污染严重,施工环境恶劣,影响作业工人的身体健康。为了解决施工洞室内的粉尘污染问题,在某水电站的排水孔施工中,首次应用了潜孔锤反循环钻进技术,并在上仰孔和下行孔施工试验中获得成功,有效控制和降低了洞室内的粉尘问题,有利于维护良好的施工环境。设计的A、B两种结构类型钻头主要差别是内喷孔的位置不同,A型钻头的内喷孔设计在花键上的各个平键之间,B型钻头的内喷孔则设计在花键的平键上。CFD数值模拟计算结果显示,A型钻头对环空抽吸的空气量是0.199 987 04 kg/s,略大于B型钻头的0.177 524 64 kg/s,说明A型钻头的抽吸能力优于B型钻头。上仰孔和下行孔的钻进试验结果表明,内喷孔设计在花键上的各个平键之间且具有双排12个内喷孔的A型钻头结构更为合理,在施工中A型钻头比B型钻头的孔口粉尘少。从反循环排渣效果看,A型钻头破碎的大部分岩粉和大颗粒岩块从中心通道排出,反循环排渣效果优于B型钻头。     

牙轮钻头动静耦合碎岩机理及旋挖成桩应用

总结了在不同高温状态下冷却、不同加载速率及随机裂隙发育状态下花岗岩动态抗拉力学特性的变化规律;结合牙轮钻头孔底碎岩过程,分析了动静载荷耦合作用下岩石破碎的载荷一侵深特性曲线,认为动、静载荷耦合作用的加载点（即动载的施加点）应是在静载处于卸载阶段;并根据加载能量大小讨论了不同动静耦合工况下产生的岩石破裂深度及破碎体积,表明通过一定范围内增大静载荷及冲击力、预加静压对岩石进行预应力损伤、加载一卸载一加载的破碎循环模式,有利于高效碎岩及裂纹的发育。嵌岩桩基础工程实践表明,通过改造牙轮钻头等钻具结构形式及布齿方式,利用动静耦合加载方式及对钻头冷却处理,可实现牙轮钻头在微风化花岗岩高效钻进的目的,为牙轮钻头的旋挖钻进成桩应用提供了重要的技术支撑。