苏联金刚石钻头的现状及其主要发展趋势

一、新型天然金刚石钻头近年来苏联研制成功了许多不同地质条件下使用的新型金刚石钻头,其主要类型有:1．钻进中硬地层用金刚石钻头为了钻进煤田Ⅵ—Ⅶ级沉积岩类地层,全苏勘探技术研究院研制成功了齿状15A3和16A3金刚石钻头,用以代替06A3(MBC—2P)钻头。钻头由含有会刚石的齿状胎体和钢体组成。胎体齿顶孕镶有小颗粒金刚石A—80(150—200粒/克拉),这可防止大颗粒金刚石严重磨损、碎裂和脱落。牙齿表面呈圆锥形,在平面图上呈梯肜,外周镶有大颗粒金刚石     

几个国家的岩心钻探概况

为了解国外岩心钻探动态,现介绍部分有关情况,供参考。一、瑞典瑞典是世界上开展金刚石钻进较早的一个国家,已有百余年的历史。现采用金刚石的钻进工作量,约占90％以上。基本是以孕镶金刚石钻头钻进为主。据1972年资料介绍,孕镶金刚石钻头的平均寿命为60～80米,表镶金刚石钻头的一次镶焊平均寿命为20～25米,扩孔器     

2990~#天然表镶金刚石钻头进尺502米

我队九号机自从76年开始金刚石钻进以来，全机人员认真学习金刚石钻进技术，从实践中不断总结经验，逐步提高操作技术水平，大大提高了铜山口矿区的钻探效率，降低了钻探成本，连年提前完成国家计划，充分发挥了金刚石小口径钻探的优越性。在钻头使用上，七七年使用无锡天然孕镶7005~#钻头，创造了单个钻头进尺403.97米的我队最高纪录；七八年使用郑州天然表镶2588~#钻头，单个钻头进尺高达442.63米；七九年使用郑州天然表镶2990~#钻头，创造了单个钻头进尺502.73米的新纪录。     

怎样合理选择金刚石钻头

以往评定金刚石钻头使用好坏的依据是钻速、钻头进尺和单位进尺金刚石消耗量（克拉/米）三个指标，今后应明确将金刚石钻头每米成本列入合理选择钻头的主要指标。推广金刚石钻头钻进以来，由于技术水平和管理水平的不断提高，钻速、台月效率、台年进尺不断增长，钻头进尺（天然孕镶钻头和人造孕镶钻头）逐年提高，初步摸索出了孕镶钻头的钻进规律，即在岩层（7、8、9级岩石）条件基本相同情况下，天然孕镶钻头比人造孕镶钻头单位小时进尺略高一些，而钻头进尺和钻头价格则高很多。     

仿生孕镶金刚石钻头在漠河冻土区天然气水合物勘探钻进中的应用

仿生孕镶金刚石钻头具有高效、耐磨的特点,符合漠河天然气水合物勘探的要求及漠河钻探施工现场的条件。介绍了符合漠河地层特点的仿生孕镶金刚石钻头的设计与制造。同时对效果不理想的钻头的钻进情况进行了分析,提出了评价钻头性能时需要综合分析,从而客观、真实地反映钻头的实际钻进能力。漠河天然气水合物MK-2科学钻探试验井的钻进结果表明,仿生孕镶金刚石钻头的寿命比普通孕镶金刚石钻头长73%,钻速比普通孕镶金刚石钻头高22%。     

国外合成金刚石钻进简况

截至目前,在世界范围内, 主要采用天然金刚石制造地质钻探用钻头。在世界天然金刚石产量中,近七分之一用于钻探。由于天然金刚石资源有限,开采困难,许多国家大力发展人造金刚石工业。1970年世界人造金刚石产量达4700万克拉。     

日本利根钻探公司金刚石钻头胎体成分和性能

无论是表镶还是孕镶式金刚石钻头或扩孔器，除了金刚石品级、粒度、浓度、钻头唇面形状、水路设计和镶嵌烧结质量外，其胎体成分和性能对钻头和扩孔器的使用效果影影甚大。由于钻进所遇的岩层性质多种多样，钻头和扩孔器胎体就要求与之相适应，也要多种多样。下列是日本利根钻探公司有关金刚石钻头和扩孔器胎体的一些资料。     

金刚石岩芯钻头的水力学问题

1979年西德克利斯坦森钻头公司委托克劳斯塔尔大学石油钻采研究所协助研究岩芯钻头的水力学问题,以便改进它的孕镶钻头.现简单介绍一下对这个专题的一些思路和进展情况. 问题的提出随着金刚石合成技术的迅速发展,人造金刚石孕镶钻头不断显示出它的优越性.近年来人们做了不少努力,力求扩大孕镶钻头的应用范围,最大程度地取代天然金刚石表镶钻头.阻碍这一目标实现的主要原因之一是井底排粉和钻头冷却问题.与表镶钻头相比,孕镶钻头一个突出的弱点是金刚石颗粒小、出刃小.钻进过程中岩粉不易排出,钻头不能有效的冷却,随之带来的问题是钻进速度低,容易烧钻.目前常用孕镶钻头的     

电铸法制造细粒金刚石钻头

在钻头钻进岩层的外表面上,大都为1/60克拉以下的细粒金刚石,而各金刚石的颗粒结晶体尖端(切刃),均于钻头表面作垂直方向外露,作为这种表镶细粒金刚石钻头,钻头表面复以金刚石群,组成螺旋状,各群金刚石颗粒,当钻头旋转时,其轨迹如图4所示     

金刚石绳索取心钻探技术的应用

湖南省地矿局405地质队5号钻机自1985年8月至1987年10月,在花垣县某铅锌矿采用SC56金刚石绳索取心钻进工艺,主要使用天然表镶金刚石钻头(也少量使用过人造金刚石钻头)钻进,共完成钻探进尺18093．11m,平均台月效率1275．06m,平均纯钻时     

第一讲 复合体的应用及其性能

近年来我国的煤田地质金刚石钻探技术有了一定的发展,取得了一定的成绩。但是由于煤系地层多为中硬以下地层,不宜全部使用普通金刚石钻头,加之大颗粒天然金刚石资源比较缺乏;用聚晶方法合成大颗粒人造金刚石又有一定困难,性能得不到保证。因此限制了金刚石钻头在煤田钻探中的应用。如何扩大金刚石钻头在煤田钻探中的应用范围,提高钻进速度,降低钻探成本,是个值得探讨的课题。      

金刚石钻进时的圆周线速度

金刚石钻进由于采用金刚石作磨料，尤其是孕镶式钻头，采用细粒磨料级金刚石（其粒度为30目至100目，相当于0.63～0.125毫米），在钻进时类似砂轮磨削原理破碎岩石。因此，金刚石钻进时很重要的一个钻进技术参数，就是钻头的圆周线速度，也就是钻头上金刚石在钻进时的单位时间内在岩石面上克取岩石所经过的距离。计算圆周线速度的公式：     

关于金刚石钻头胎体配方及胎体性能指标

金刚石钻头及其制造工艺经历了几个发展阶段.每一个阶段都与所用金刚石的尺寸、品级、胎体的性能和当时的工业发展水平有关.在相当长的一段时间内,金刚石钻头上镶有大颗粒天然金刚石卡帮纳德或巴拉斯,其重量为0.5—2.0克拉左右.主要是把金刚石直接镶嵌在钻头环上.为此要在钻头环上打眼,装上铅垫片或赤铜垫片,把金刚石摆在钻头环上并镶嵌之.这种镶嵌方法,往往由于金刚石被破坏而损失很多金刚石.而且这种镶嵌工作一般是在钻机机台上进行的,这是由于金刚石颗粒磨钝后,需要重新摆列以使其锋利部分露出、破碎岩石所致.由于大颗粒金刚石价格昂贵,因此司钴需要特别小心谨慎,以防止金刚石损坏.     

预压层叠式钻齿型孕镶金刚石钻头的研制

分析了高品质钻头的应用需求,指明了高品质钻头的研究方向。设计了一种层叠式结构钻齿,采用预冷压工艺进行压制后,再经过装模热压烧结的新型孕镶金刚石钻头。给出了此类钻头的原材料选择和制作工艺参数,分析了钻探试验结果。结果表明：预压层叠式钻齿型孕镶金刚石钻头,有利于改善钻进条件,提高钻进效率,有效地实现钻头制造过程中节能降耗,是一种广谱性应用前景的孕镶金刚石钻头新型式。     

合成金刚石与斯拉乌吉奇在钻探中的应用

合成金刚石在地质钻探中的应用始于1967年,当时乌克兰科学院超硬材料研究所已制成细组分金刚石孕镶的KAN型钻头.这种钻头曾有效地经过试验;在钻进Ⅵ～Ⅹ级结晶和变质沉积岩时,显出较高的工作性能和经济效果,因而除了天然金刚石钻头之外,用它来代替钢粒钻进,已被认为是适宜的.近几年来,该所进行了广泛的试验研究工作和生产性试验,用合成金刚石制成有效力的钻岩工具,其工作性能优于高质量天然     

孕镶金刚石钻头胎体结构对钻头寿命的影响

孕镶金刚石钻头,是当前国内机械岩心钻探中使用数量较多的钻头。因此,造好钻头、用好钻头,是提高钻探经济效益的关键问题之一。本文从孕镶金刚石钻头胎体结构的一些内在特征入手,分析影响孕镶金刚石钻头寿命的原因采进行探讨。一、孕镶金刚石钻头的磨损当孕镶金刚石钻头使用得当,适应所钻岩层,机械钻速均匀的情况下,金刚石孕镶层会逐渐磨完。但实际上,由于钻进参数、钻进条件、钻头质量、胎体内部结构等方面原因,会使钻头早期磨损,拉槽而失去工作能力。我们对164个上砂,六○二厂、φ56普通双管孕镶钻头的磨损情况,作如下粗略的统计分析(表1)。     

一只天然表镶金刚石钻头进尺609.8米

湖南省地质局四○五队七号机用河南郑州探矿机械厂研制的φ56毫米天然表镶金刚石钻头（粒度：30—40粒/克拉，硬度：HRC40），由于严格管理，精心操作，在冰碛砾岩、砂质板状页岩、炭质页岩及砾石砂岩中钻进，钻头总进尺为609.8米。共钻进263个     

天然金刚石钻头钻进石灰岩矿层的技术经济效果

近年来，我队在蓟县东营房石灰岩矿层中进行钻探。钻进地层主要为微晶结构锰质、硅质灰岩，微晶结构中厚层灰岩与薄层泥质灰岩互层，灰质白云岩，圆柱叠层石灰岩，条带状硅质石灰岩，中粗粒到细粒结构的砂页岩等，偶含礈石结核或硅质条带，岩石可钻性一般为Ⅳ—Ⅵ级，少数为Ⅶ级，节理裂隙较为发育，漏失严重。使用改装的XU-600型钻机，采用上海金刚石工具厂生产的φ56普通双管天然孕镶碎粒金刚石钻头（金刚石粒度为100粒/克拉，胎体硬度HRC为39～40）和上海砂轮厂生产的人造聚晶金刚石螺旋型扩孔     

金刚石钻进的振动原因及防止措施

当前,金刚石钻进工艺,显然是向高转速发展.在六十年代中期,金刚石钻进的钻头圆周速度(以下简称周速),一般不超过2～3米/秒.一些国家的有关钻探企业对金刚石钻头的周速有各自不同的规定,例如:西德ZRAW公司对金刚石钻头的周速是按所钻岩石级别规定的.     

高效扩孔器的研制及应用

随着我国能源勘探及地球深部钻探的发展,钻探深度不断增加,钻探遇到的岩层复杂程度越来越大.而直接影响金刚石钻探效率的扩孔器的作用往往不被人们重视,致使新钻头下孔时需要扫孔,而且钻头寿命越长扫孔越长,严重影响钻进效率并容易发生事故.我所研制的高效扩孔器,将扩孔器与钻头连接端胎体设计成斜面,斜面上均布天然金刚石和大颗粒人造金刚石,辅以高耐磨性胎体包裹.天然金刚石和大颗粒人造金刚石克取岩石的能力一定好于聚晶,并且斜面设计可以增加扩孔稳定性,以此提高钻探效率.通过在伊通县二道岭转心湖金矿工程勘察施工中使用,取得了比较显著的效果.该高效扩孔器具有效率高,寿命长的特点.