SDY-1型微钻试验机

微钻机是一种用小尺寸钻头进行模拟钻进的钻机，是进行岩石破碎和可钻性研究的必要手段。1984年地矿部频布的《金刚石岩心钻探岩石可钻性分级表》（试行）中将微钻指标列为岩石可钻性分级的指标之一，因此微钻机就成为岩石可钻性分级的主要设备之一。由于微钻要求稳定的钻压和转速，且要求将较短时间内的钻进参数和钻进指标准确无误地记录下来，因此微钻机必须能稳定加压并正确测试各钻进参数和钻进指标。我们在完成岩石可钻性分级研究课题的过程中，研制了较为适用的SDY-1型微钻机，用其钻进了400余块岩样。现将该微钻机简要介绍如下。     

复合片取心钻头的研制及其应用

由金刚石共晶体与硬质合金基座制成的复合体是一种新型超硬研磨材料，用它和特制的钻头胎体制成的复合片取心钻头适用于可钻性小于Ⅶ级岩石的钻进，它的应用可大大提高煤系地层（特别是煤心）的采取率。     

金刚石钻进的岩石可钻性及其钻速预估

讨论了金刚石钻进的岩石可钻性。认为钻速并不是可钻性,而是可钻性的表观反映。划分岩石可钻性不能用钻速作标准。影响钻速的因素包括反映生产技术水平的可控因素和反映岩石属性的不可控因素。不可控因素的量值指标——可钻值,可表示为压入硬度的指数函数。它反映了金刚石回转钻进时岩石抵抗破碎的能力,可用以划分可钻性级别的指标。根据水平系数和可钻值,可预估钻速。     

岩石压入硬度试验的简易方法

一、迴转钻进时岩石硬度概念迴转钻进时确定岩石可钻性的最主要因素一般认为是岩石的硬度和研磨性。其理论与实践依据是：第一、现用迴转钻进碎岩工具以硬质合金、金刚石作为钻头齿刃，钻进过程依赖压入—剪切、压裂—压碎的作用；细粒孕镶金刚石钻头以磨削破碎岩石。如果把磨粒放大，也和前者的破碎岩石作用相仿。十分明显，一般较坚硬的岩石总是比较软的岩石难以钻进，也就是钻进速度较低。     

基于机械比能理论的煤岩可钻性分级方法

通过机械比能对煤矿瓦斯抽采钻孔过程中的围岩进行可钻性分级,可为钻机调整钻进参数提供依据。针对瓦斯抽采钻孔过程中人工判层难度大、效率低的问题,提出一种以机械比能为可钻性评价指标,结合极限学习机的煤岩可钻性分级方法。采用ABAQUS建立了PDC钻头破岩仿真模型,从材料类型、钻头转速和钻压力三个方面研究了PDC钻头破岩过程中钻进速度和机械比能的变化规律。同时,获得了钻进参数及机械比能的训练数据,采用极限学习机分别对钻进参数和机械比能数据进行学习,最后,对这两种可钻性分级指标下的分级准确率进行对比。结果表明:以机械比能作为可钻性指标时的分级准确率达到90%以上,高于以钻进参数作为可钻性指标时的准确率。分级结果可以为钻机调整钻进参数、实现自适应钻进提供理论依据。      

人造金刚石与硬质合金分层钻进试验

我们进行生产试验的某铁矿区，地层软硬变化较大，闪长岩与蚀变闪长岩、大型岩交替出现。在较致密的闪长岩中（可钻性8级左右），人造孕镶金刚石钻进的性能发挥的较好，金刚石钻进效率比钢粒钻进提高两倍；比用针状合金钻进提高一点五倍；比用普通硬质合金钻进提高五点八倍。金刚石钻进回次进尺比钢粒钻进提高一点二倍；比用针状合金钻进提高一点六倍；比用普通硬质合金钻进提高七倍。但在6级左右的蚀变闪长岩中，人造金刚石钻进无论是钻进效率，还是回次进尺，仍然比其他钻进方法优越。相反，在较软的5级大理岩中，由于岩石较软，人造孕镶金刚石钻     

金刚石钻进微钻法岩石可钻性分级的探讨

岩石可钻性的分级是确定生产定额、设计钻头和选择最佳参数的依据。本文论述了作者在实验台上用微钻法进行岩石分级的研究成果。该实验台是自行设计并可以同时自动记录9个钻进参数的一种装置,微钻法可以很好地表示在两向力同时作用下,岩石破碎过程的主要力学特征。岩石抗破碎阻力是岩石机械性质的综合反映,因此,以往用单一的性质来进行分级并不完善,用微钻法进行分级、经野外实践,符合率可达85％以上。     

切槽法金刚石钻进岩石可钻性分级

本文提出了岩石可钻性分级的主要观点，提出了测定金刚石钻进岩石可钻性的新方法——切槽法。切槽法的破岩实质与孕镶金刚石钻头钻进相似。该法在一次测定中同时取得△d和△W两项指标，可综合反映钻进岩石的难易程度和岩石的研磨性。在此基础上，提出了按△d、△W综合分级的8级4类分级方案，并对岩性特征、钻头使用范围作了分析。在实验室和现场测定中证明所测岩石可钻性与钻孔效果之间有良好的相关性。独创性地研究了“JZ-1型岩石可钻性测定仪”，它既可用于实验室，又可用于现场。经室内外试验初步证明，该仪器简单、性能稳定、使用方便、     

多因素正交试验法优选孕镶金刚石钻头结构参数的试验研究

笔者通过测试豫西代表性岩石的主要物理机械性质和模拟微钻钻进试验测定钻头磨耗强度,机械钻速等指标,介绍了用正交试验法综合评价优选钻头结构参数的方法.      

MDES2000型微钻实验装置的研制

MDES2000型微钻实验装置可模拟真实钻进情况,可开展岩石研磨性与可钻性试验、金刚石钻头性能参数及寿命试验、优化钻进规程参数试验等室内的各种微钻实验研究工作。该实验装置可通过手动或程序控制完成模拟钻进工作,能够实现钻进过程中各项钻进参数（钻压、钻速、扭矩、转速及进尺）的监测、采集、处理及存储功能,还可建立钻进参数报表文件数据库。该实验装置对岩心钻探研究工作具有很好的实际指导意义。     

高寒地区岩石可钻性分析及金刚石钻头选型

以高寒地区铁矿钻探施工项目为背景,采用压入硬度测试、摆球硬度测试、研磨性测试、微钻实验法和碎岩比功法等手段对矿区代表性岩石进行了可钻性分析。结果表明:新疆西昆仑塔县高寒地区地层岩性为中硬及以上的岩层,研磨性中等级以上。大部分岩心在金刚石胎体硬度为中软至中硬时,钻进效果较好。并在此基础上优选出的钻头在高寒地区适应性强,提高了钻头寿命和时效,可为同类地区的钻探施工提供参考。     

对回转破碎比功岩石可钻性分级的初步研究

用破碎单位体积岩石所需能量——比功来衡量岩石抵抗钻进的能力,一直是一些岩石可钻性研究者所追求的。由于用单位体积破碎功确定岩石可钻性存在“输入功率用于其它方面和用于切削岩层或总体积破碎功的比值对每种岩石来说都是不同的,并很难测量”,而且钻进过程中输入能量的70~90%都转变为热能被冲洗液带走,而不同钻进方法、不同钻头形式、不同钻进参数下变为热能所消耗的能量是不同的。这些问题至今均未能得到解决,因此用比功进行回转钻进的可钻性分级未能实现。为了寻找更全面地反映岩石抵抗破碎能力的参量,使岩石可钻性分级更准确,我们     

基于岩石可钻性分级的月壤可钻性初探

在分析"Apollo"和"Luna"月表实钻进取心对象的基础上,依据相关的概率分析结果,得出在月表钻进遇见岩石的几率≤5%,月表钻进对象是月壤的可能性为95%;分析了月壤的物理力学特性,确定月壤的内摩擦角和内聚力是影响月壤可钻性的主要特性参数,基于岩石可钻性模型建立了以内摩擦角和内聚力为主要参数的月壤可钻性的初步模型;对"Luna"与"Apollo"的月表钻探取心在钻进方法、钻头材料、钻进深度和钻进速度等方面进行了分析比较,参考岩石可钻性分级指标,得到了月壤可钻性的初步评价结果。     

新型打滑地层钻头的研究

钻探施工中,经常遇到打滑地层,为了解决打滑地层钻进难题,国内外专家设计了不同类型的金刚石钻头,但都有一定的局限性.金刚石增强型硬质合金复合齿钻头保证了切削齿具有良好的自锐能力、切削齿与岩石接触面的比压大等特点,从本质上提高了钻头对打滑地层的适应性.室内微钻试验表明,金刚石增强型硬质合金复合齿钻头钻进打滑地层时具有高时效的优点.     

K-20微钻实验台

利用微钻法测定岩石可钻性等级与实际生产中所反映的岩石可钻性对比性强，是作为部颁标准中测定岩石可钻性等级的主要方法之一。K-20微钻是为野外生产队、省级研究室和钻头制造厂设计的。该实验台采用液压给进，结构轻便、易于操作、造价低，经过野外队、省局研究室和金刚石钻头制造厂的二年多来的使用，认为是解决钻探生产定额有争议的有效设备，如果与万分之一天平配用还可进行岩石相对研磨性指标的测定。也可作为正确选用钻头及钻头对岩层适用性研究的轻型设备。     

孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头的应用研究

采用普通硬质合金钻头、PDC钻头或普通孕镶金刚石钻头钻进卵砾石层,钻头磨损特别快,使用寿命短,时效低,钻探成本高。本文介绍的孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头综合了普通孕镶金刚石钻头与自磨式硬质合金钻头的特点,胎体具有较高的耐磨性和抗冲击韧性。钻头胎体中孕镶的针状合金除了增韧外,还起硬支点的作用。该钻头与普通硬质合金钻头、PDC钻头、普通孕镶金刚石钻头相比,具有较好的钻进性能,使用寿命长,在卵砾石层钻进能保持较高的机械钻速和回次进尺长度。     

铁基针状硬质合金块钻头制作与使用

为了配合人造金刚石钻头的使用,我们于一九七三年开展了铁基针状硬质合金块自磨钻头的研制工作。山西省第一煤田地质勘探队,广东省一二六煤田地质勘探队、江苏省勘探团四营等单位,用我们生产的铁基针状硬质合金制成的铁基针状合金块,在Ⅵ—Ⅷ级岩石中进行了生产试验。普遍认为效果良好。其钻进效果与常用的硬质合金钻头对比数据,如表1所列      

月球钻探取心特种钻头研制与试验

对月壤形成过程和物质组成进行了介绍,并将实际月壤基本物理力学指标与CUG-1型模拟月壤和普通干砂进行对比,认为在月球钻探取样过程中可能遇到具有一定胶结强度的硬质团块.为保证钻探取样顺利进行,需要研制月球钻探用特种取心PDC钻头.基于PDC钻头的碎岩机理,对钻头的负前角、旁通角、出露高度、钻头保径和PDC切削齿的钎焊工艺分别进行了设计,并对钻杆和钻头装配体在钻进过程中的受力过程进行有限元分析.最后,采用所设计的特种取心PDC钻头进行岩石干钻试验,试验结果表明该钻头能钻进可钻性级别小于或等于六级的岩石,能满足月球钻探需要.     

月球钻探取心特种钻头研制与试验

对月壤形成过程和物质组成进行了介绍,并将实际月壤基本物理力学指标与CUG-1型模拟月壤和普通干砂进行对比,认为在月球钻探取样过程中可能遇到具有一定胶结强度的硬质团块。为保证钻探取样顺利进行,需要研制月球钻探用特种取心PDC钻头。基于PDC钻头的碎岩机理,对钻头的负前角、旁通角、出露高度、钻头保径和PDC切削齿的钎焊工艺分别进行了设计,并对钻杆和钻头装配体在钻进过程中的受力过程进行有限元分析。最后,采用所设计的特种取心PDC钻头进行岩石干钻试验,试验结果表明,该钻头能钻进可钻性级别小于或等于6级的岩石,能满足月球钻探需要。     

青海野马泉矿区岩石可钻性的分析和应用

青海野马泉整装勘查矿区在以往的钻探生产中施工难度大,钻头寿命短,提下钻频繁,导致施工周期长,成本高。由于矿区岩石的可钻性不明,钻头适用效果差。通过现场调研、采集岩样,进行室内试验测试（包括薄片分析,XRD测试等）,获得了石英含量、石英粒度、长石含量、长石粒度等数据,通过分析计算确定了矿区的岩石可钻性,据此设计选用了钻头。野外试验表明,钻头钻进效果好、性价比高。