金刚石钻进的地质效果

一、前言 金刚石是世界上最硬的材料,其研磨硬度为刚玉的150倍,为石英的1000倍。金刚石的耐磨性能是刚玉的9倍,是硬质合金的100倍。根据金刚石的这种特性,才把它用于钻进技术。 金刚石钻进技术已有一百多年的历史,过去的钻头均系采用大颗粒手工锒嵌的办法,近四十年来普遍采用粉末冶金法加工钻头。大大提高了钻头质量,促进金刚石钻进技术迅速发展。     

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     

辽宁54型液动冲击器研制试验情况

辽宁54型液动冲击器自78年4月开始研制，79年投入生产试验以来，先后在三个矿区，八个钻孔中使用，钻进791个回次，进尺1020,67米。使用结果表明，54型冲击器工作基本稳定，适应性较广，可在10—15公斤/平方厘米泵压下连续工作，冲击功1—3公斤·米，冲击频率800—2200次/分，适用于合金冲击回转钻进，以及小口径金刚石回转冲击钻进。在七级花岗闪长岩中采用金刚石回转冲击钻进，台月效率比金刚石回转钻进提高148％。现将其基本情况介绍如下：     

人造聚晶金刚石钻头在灰岩中的初试效果

近几年来,我队在勘探水泥用灰岩过程中,采用天然表镶金刚石钻头进行小口径钻进,取得了较为显著的效果.为进一步提高在该种地层中小口径钻进的技术经济效果,1980～1981年又试用了冶金部地质研究所制造的人造聚晶金刚石钻头,现将试用情况简介于下. 1980年10月,在北京灰石厂开采车间山场试验建材部地质公司试制的全液压动力头式样机的同时,试用了两个(31号和38号)φ46毫米人造聚晶金刚石钻头.钻头唇部镶有直径为2.0～2.5毫米的人造金刚石聚晶粒,排列如图1所示钻进地层为致密灰岩,可钻性5～6级.钻     

关于硬岩钻进的几点体会

治岭头矿区的强硅化流纹斑岩和霏细斑岩，坚硬致密，抗压强度2500—3000公斤/平方厘米，压入硬度450—500公斤/平方毫米，含硅量大于60％，用金刚石钻头钻进，时效、钻头寿命和回次进尺都很低。队上经过多次摸索，在钻头选型及钻进工艺等方面有以下经验体会。     

关于钻粒钻进粒度问题的讨论

以往有人认为“在坚硬致密的岩层中,应该使用小粒的钻粒钻进”,但是,几年来我队在10—11级的坚硬致密矽化变质砂岩、闪长岩,石英脉中实际钻进的结果证明,使用大粒度的钻粒（4.0—4.5毫米）钻进比使用小粒度的钻粒（2.5—3.0毫米）钻进效率要高21％,其理由如下：（一）一定材料的钻粒其抗压强度是随钻粒粒度的大小而决定的,钻粒粒度愈大,其抗压强度也大,钻粒粒度愈小,其抗压强度也小,其关系根据材料力学上的理论计算,钻粒的抗压强度公式为：     

红宝石简介

在矿物学上,红宝石和蓝宝石同属于刚玉矿物。但是,与一般的刚玉不同之处在于红宝石和蓝宝石是指可用作宝石级的刚玉。其中,红色的宝石级刚玉被称为红宝石,而其它颜色的宝石级刚玉则统称为蓝宝石。 与普通非宝石级的刚玉一样,红宝石和蓝宝石的化学成分为Al_2O_3,其硬度仅次于金刚石,摩氏硬度为9,它们的主要物理性质也相同,拆光率为1.762—1. 770,双拆射率为     

薄壁钻头钻进技术

（一）瑞典于七十年代研制成功DIAMEC系列高速全液压金刚石钻机，并发展了薄壁钻头钻进技术。在中硬至坚硬岩层中采用TT型和T_2型薄壁钻头和双层岩芯管钻进取得了很好的效果。例如用TT46金刚石钻头所钻出的岩芯直径为35.6毫米，相当于DCDMA标准的BQ规格钻头钻出的岩芯（36.5毫米），而机械钻速却提高了，因为薄壁钻头的壁厚只有5.2毫米，而BQ钻头的壁厚为11.78毫米。也就是说，用TT46薄壁金刚石钻头钻进，有效切削面积比BQ钻头减少了62％，因而需要的给进力和扭     

金刚石冲击回转钻进硬岩的工艺

中哈萨克地质局新技术试验队在卡拉—渥巴矿用ГB－5型冲击器在容易使钻头磨光的岩层中进行了金刚石冲击迴转钻进的生产性试验。假设与静载作用相似，处于胎体内固结应力状态金刚石的冲击强度要比它在自由状态下的抗冲击力高1—2倍。所取得的结果表明，     

扩大金刚石钻进的使用范围

我国自1975年开始全面推广小口径金刚石钻进技术以来,取得了可喜的进展. 从金刚石开采的历史来看,全世界金刚石的开采量或是目前已发现的储量都是很有限的,而且生产一克拉金刚石需要处理大量砂、砾石和岩石.针对金刚石资源的这一特点,必须大力发展人造金刚石. 我国在人造金刚石钻探技术方面也已取得了较大的进展.为了进一步扩大金刚石钻进的使用范围,除了研制不同胎体和不同结构型式的孕镶金刚石钻头外,还必须对目前国外已得到大力发展的复合体钻头和金刚石压块钻头给予极大的注意. 复合体上的金刚石层是金刚石微粒非定向排列压成的共晶体,基本上具有各向同性的特征,韧性很大,硬度接近单晶金刚石而比立方氮化硼高3倍,热     

液动冲击回转钻进技术是八十年代金属矿床勘探的一种重要手段

苏联地质部把液动冲击回转钻进技术列为近十年重大技术成就之一.苏联用此种方法钻进的钻孔直径有59、76、93和115毫米.钻进岩层从V级到Ⅻ级,用硬质合金钻头钻进V～Ⅸ级岩层(部分X级岩层),用金刚石钻头钻进X～Ⅻ级岩层.最大钻进孔深达1200米.1976年此种方法的钻进工作量达九十余万米,计划1980年钻进160万米(另一资料为300万米).与钢粒钻进及金刚石钻进相比,钻进每米岩层的成本降低2～8个卢布.近年来还研制了绳索取芯液动冲击器. 七十年代后期,长春地质学院与有关单位研制成功了φ89毫米的液压射流冲击回转钻具.有关兄弟部门研制成功了φ75毫米的阀式及液压射流式冲击回转钻具.目前地质系统有关单位正在研制φ54毫米的阀式冲击回转钻具、特种硬质合金钻头及用于深孔钻进的变量泥浆泵,拟将液     

打滑地层新型孕镶金刚石钻头

在分析打滑地层特点的基础上,指出了钻进该地层所存在的问题,提出了用于打滑地层钻进的新型孕镶金刚石钻头的设计思路,在钻头工作层中采用主、辅两种磨料,并对这两种磨料的工作机理、处理工艺以及该新型钻头的制造进行了阐述.钻头的室内钻进试验结果表明:在钻进极坚硬致密的锆刚玉时,相对于普通金刚石钻头,新型孕镶金刚石钻头的钻进时效提高1.93倍,平均磨损量增加38%,具有高时效、相对寿命长的优点,是打滑地层钻进的理想钻头.     

聚合粗粒金刚石的应用

针对热压金刚石钻头在钻进中尚存在钻进时效不高、适应性不广的弱点,进行了聚合粗粒金刚石钻头的应用研究,从聚合粗粒金刚石的聚合方法与工艺,到聚合粗粒金刚石破碎岩石的特点,进行了较深入的分析.研制的聚合粗粒金刚石钻头,在室内进行了钻进试验,钻进Ⅸ级中—细粒致密花岗岩能获得2.59 m/h的时效,和普通金刚石钻头相比钻进效率提高了24％,表明聚合粗粒金刚石可以弥补普通金刚石钻头对岩层适应性较低的弱点,具有研究价值和应用前景.     

92号人造金刚石孕镶钻头试验情况

我队于1974年7月12日到15日在某矿区1903孔，对上海砂轮厂和勘探技术研究所研制的92号人造金刚石孕镶钻头进行了连续生产试验。在8—10级（少量11级）石英岩、长英角岩中钻进了八个班共49个回次，进尺80.12米，平均时效2.20米，岩心采取率为100％。钻头磨耗：外径1.02毫米，内径0.5毫米；高度2.76毫米，取得了可喜成果。     

ТДН——К1型岩心钻具

目前,在裂隙大的岩层和矿体中钻进时,采用T?-2型和T?H-4型的双管岩心钻具,配以59毫米或76毫米的金刚石钻头,岩心和矿心采取率应不低于70%.但是,采用这种钻具进行钻进,不是经常能够达到高指标,以致降低了工程质量.因此,为了能在极复杂的条件下进行钻进,试制了一种配备有正常胎体厚度的金刚石钻头的T?H-K1型岩心钻具(图1).T?H-K1型钻具可以在9～12级裂隙大或裂隙小的岩层和矿体中采取岩心和矿心.钻具是由外管     

速效堵漏浆液速效堵漏浆液

我队试用松香酸钠作为乳化液的乳化剂,在金刚石小口径钻进中取得一些效果。松香酸钠皂化工艺如下:经理论计算,10公斤松香用1．324公斤烧碱量。     

影响夹层式钻头性能因素的研究

过对夹层结构金刚石钻头的应用研究发现，与同类普通金刚石钻头相比，该钻头的胎体配方硬度可以高HRC3～5；可以适当采用部分细粒度的金刚石替代粗粒度，甚至可以细一个粒度级，在降低成本的同时也能取得较好的效果，特别是在中硬地层(8～10级)钻进时效果尤其明显；易磨损层宽度的设计影响因素很多，总宽度一般是钻头的径向厚度的1/5～1/4比较好；在内缘耐磨层中添加5%～8%的RVD2型70/80目的金刚石进行弥散强化，或者将内缘耐磨层宽度设计成钻头宽度的1/3左右，可解决内缘耐磨层过早磨损而使钻头提前失效的问题。这些经验完善了夹层结构金刚石钻头的制造技术。     

添加微量元素提高合成金刚石质量的试验研究

在毛主席革命路线指引下,在有关兄弟单位支持下,为了提高坚硬岩层中的钻进效率,加快勘探速度,近年来我们研制了合成金刚石。通过大量试验,合成金刚石平均强度达到15000公斤/厘米2;对大颗粒单品金刚石与聚晶金刚石也进行了研究,取得了一定的结果。      

钻进长兴灰岩的飞机式合金钻头

江西煤田普查勘探大队徐府岭矿区北部煤系地层上面掩盖着一层较厚的长兴灰岩,硬度大都为6—7级,部分为8级矽质灰岩,底部夹有11级燧石,裂隙空洞发育,一般钻孔都漏水。历年来,我们都是采用钻粒钻进,最高台月效率仅达300—340米,为了提高效率,加快勘探速度,采用了几种合金钻头试验钻进,其中以福建第五地质大队设计的飞机式合金钻头效果最好,钻进效率比钢粒铁砂混合钻进提高2.3—3.2倍（见表1）,使台月效率达540米,岩心采取率达95％以上。现将3号机6/CK22孔的使用情况总结如下,供参考。     

金刚石钻进中总功率消耗的试验研究

在金刚石钻进中，施加轴向载荷钻进时，钻机总功率消耗值（N_钻）取决于岩石性质、钻压、转速、钻具长度及冲洗液类型等因素。在261队试验测定的条件如下：用JU-1000型钻机，BW-200水泵，φ56.5毫米人造孕镶金刚石钻头；对于103—10孔（绳索取