岩心钻探金刚石钻进时所需冲洗液量的探讨

在金刚石岩心钻探中对于冲洗液量的确定，大都是以冲洗液上返流速为基本参数，用该数与环状截面积相乘求得单位时间所需冲洗液量值，作为钻进规程参数之一。而冲洗液的上返流速是由岩粉沉降速度乘上一个常数来确定的。如有的资料推荐冲洗液上返流速为岩粉颗粒自由沉降速度的1.1～1.3倍，用数学式可表示为：V_s=（1.1～1.3）V_0式中：V_s为冲洗液上返流速；V_0为岩粉颗粒在冲洗液中的自由沉降速度。而V_0值又由李丁格公式计算求得，但由于公式中的有关系数确定范围不够准确，该公式算得的数值与实际测定的数值相差较大，从     

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：     

应用大口径金刚石钻进复杂地层

在破碎复杂地层中钻进和采取岩矿心都是很困难的。特别是采用常规的小口径（φ56毫米）金刚石钻进，困难更大。因为有下列不利条件。1．由于小口径金刚石钻进的孔壁间隙很小（如用φ56.5毫米钻头，孔壁间隙仅有0.75毫米），冲洗液流通阻力大，不易泵送，实际上很难有效地使用泥浆护壁钻进，多数是清水顶漏钻进，排粉不好，孔内事故多。较小的孔壁间隙引起泵压超高，常常憋泵，深孔时难以实现安全钻进。这种情况下，机台工人往往采取减少向孔内供水量的办法，结果是钻头微烧甚至钻头烧毁。     

岩粉性质对提高坚硬致密地层钻进效率的影响

金刚石钻头孔底破岩机理至今尚有许多争论。但是,对于孕镶金刚石钻头工作原理持研磨作用观点还是比较普遍的。认为金刚石自磨出刃和胎体材料的磨损都取决于岩粉研磨能力和胎体耐磨性及其相互关系。岩粉研磨能力(A)是岩粉矿物成份(i)、硬度(m)、颗粒形状(b)以及岩粉对胎体材料作用力(P)的函数,即:A=f(m·b·i·p)实践和有关资料分析表明,不同性质的岩粉对金刚石钻速有不同的影响。软岩层,其结构往往松软。钻速高孔底粉多,影响金刚石自磨出刃和冷却,造成岩粉二次破碎降低钻速,甚至烧钻。因此,在软岩层钻进中应加足冲洗液,排除岩粉。硬岩层,其矿物成分中往往含有较多的结晶石英颗粒。钻进岩粉粗硬,有很强的磨蚀能     

金刚石钻进用钻杆

地质岩心钻探采用金刚石钻进时，对钻具特别是钻杆的性能要求较高。原因主要是：1．金刚石钻进时的转速较高，钻具迴转消耗功率较大，因此，钻杆承受的扭矩和扭应力亦较大，容易产生疲劳现象。2．金刚石钻进钻孔直径较小，目前国内主要用口径为φ46和φ56毫米；要求用直径较小的钻杆钻进较深的钻孔，例如用φ42或φ43毫米的钻杆钻进深度为600～1200米的钻孔。3．不允许采用像外丝钻杆那样的锁接头和保护环。钻杆表面磨损较快。     

仿生孕镶金刚石钻头高效碎岩机理

将仿生学的非光滑原理应用到孕镶金刚石钻头的设计中,研制出新型的仿生孕镶金刚石钻头,比普通金刚石钻头钻进时效提高了30%~80%。仿生钻头破碎岩石后岩粉的颗粒比普通钻头破碎的岩粉颗粒大,可节省能量消耗,提高破碎效率;仿生非光滑表面使得钻头唇面的比压增加,有利于钻头的锐化,从而提高了时效;另外非光滑表面改善了钻头和岩石的冷却条件,因此提高了金刚石钻头的钻进效率。     

汶川地震科钻WFSD-3孔金刚石钻进岩粉粒度分析研究

固相控制是维护钻井液性能的关键工作。通过对汶川地震断裂带科学钻探三号孔(WFSD-3)金刚石钻进产生的岩粉进行激光粒度测试,分析岩粉粒度分布规律,从而为科学设计地质岩心钻探固控设备和合理配置地质岩心钻探固控系统提供依据,最终达到有效控制固相含量,稳定钻井液性能的目的。     

孕镶金刚石钻头的局部体积破碎研究

针对孕镶金刚石钻头在坚硬岩石中的低钻速、高能耗问题,提出以体积破碎的碎岩方式来提高钻进效率的方法。为了进一步探究孕镶金刚石钻头的体积破碎形式,首先设计了单颗金刚石压入岩石全过程的室内实验。通过分析试验数据发现,金刚石压入岩石发生首次局部体积破碎即为金刚石钻头的体积破碎类型。然后,建立了金刚石压入岩石发生首次体积破碎时钻头的钻压和钻速计算模型,并通过对比理论值和实际值,进一步验证了单颗金刚石压入岩石试验结果以及计算模型的正确性。最后,通过分析计算结果,提出了在小粒径金刚石钻头中添加大颗粒金刚石来实现部分体积破碎的方法,并推导出钻头中应添加大颗粒金刚石的制品浓度,确定了大小粒径金刚石的添加量,并对大颗粒金刚石在钻头中的分布情况以及碎岩方式进行了探讨,可为实际中钻头参数设计提供参考依据。      

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     

热-机碎岩孕镶金刚石钻头的设计及试验研究

为提高钻进效率,合理利用钻进过程中产生的热量,本文采用摩擦热能辅助机械能碎岩（简称：热-机碎岩）的方法,将氮化硅作为摩擦元件引入孕镶金刚石钻头中,以提高钻头工作层的钻进性能。本文通过对钻头水口、摩擦元件的尺寸计算,钻头胎体、结构的设计,制造了一种新型热-机碎岩孕镶金刚石钻头（简称：热-机碎岩钻头）,并与常规六水口钻头和三水口钻头开展了室内钻进试验对比。结果表明,与六水口钻头和三水口钻头相比,热-机碎岩钻头加入摩擦元件后能够因摩擦生热而使岩石产生弱化作用,钻头钻速提高,在相同钻井液流量下最高可比六水口钻头的机械钻速高33.3%。热-机碎岩钻头胎体的磨损程度比三水口钻头小,热-机碎岩钻头可用于强研磨性地层的钻进。     

57毫米孔径钻进和人造金刚石钻头攻硬岩试验

郴耒煤田地层倾角大、煤层厚、软硬互层频繁、硬岩较多,使用大口径钢粒钻进工艺,钻月效率一直徘徊在270米左右。为了加快煤田地质勘探速度,努力赶超国内外先进技术水平,从1976年开始,我们三单位攻硬岩试验小组,在永耒矿区开展了φ77毫米人造金刚石钻头和φ57毫米人造金刚石钻头攻硬岩（7～8级硬岩）的试验。目前,57毫米人造金刚石钻头仍在继续进行试验。      

孕镶钻头金刚石恒自锐速率钻进问题的探讨

尽管金刚石钻头的碎岩过程及原理，至今观点尚未统一，但必须保证钻头唇面有一定出刃量的金刚石，才能达到碎岩的目的，这是大家一致公认的。而对孕镶钻头来说，不是像表镶钻头那样把金刚石嵌在钻头唇部表面，而是均匀地分布在钻头唇部胎体内。在钻进开始时，首先由表层金刚石起碎岩作用，随着钻进过程中表层金刚石和胎体的逐渐磨损，胎体内部的金刚石不断出露（出刃）而达到不断碎岩（进尺）的目的。因而孕镶钻头的金刚石能否正常出刃，是关系到孕镶钻头能不能达到正常工作（碎岩），取得最佳经济效益的关键问题。笔者认为，通常人们所讲的孕镶钻头与     

孕镶金刚石钻头碎岩机理的模拟实验研究

由于金刚石钻进岩石的复杂性，给研究其碎岩机理带来了许多困难，现主要存在有“磨削”、“切削”、“压碎”等理论，但仍无统一认识。很多关于钻进的预测方程也只是经验性的。关于金刚石冲击迴转的碎岩机理很少有过深入研究，该问题尚处于空白状态，然而，研究其碎岩规律对钻头设计制造与钻进工艺都是迫切需要的。利用我们研制的可钻性测定仪：一种适于野外特点的模拟装置（微钻）来模拟试验研究金刚石钻进的碎岩过程有着它突出的优点，对模拟的钻进过程可进行多因素综合性（如冲击—回转联合作用）和单因素分析（如单次冲击或瞬时回转）研究。     

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     

柏林工业大学的冲洗液和岩粉流动状况模拟设备的设计与建造(一)——设备的结构、测试方案以及钻孔环空中冲洗液和岩粉运动速度与速度分布的测定

文章介绍了联邦德国柏林工业大学采矿系的冲洗液岩粉流动状况模拟装置及测试方案。试验装置高45m，配备了先进和现代的测试手段，可通过实测确定钻孔环空中的流场、岩粉的运动速度和运动特性。由该装置获得的研究结果为德国大陆深钻计划（KTB）超深孔钻进时确定岩屑的来源深度提供依据。此外该装置还可用于与钻进过程的有效性和安全性有关的泥浆工程研究。     

小口径无泵钻具

金山店矿区大部钻孔都要遇到1～2层粉状铁矿、浸染状(蜂窝状)和含铁夕卡岩等难采地层.这些地层有以下几种情况:①极松散的富集粉矿,粒径0.5～1毫米,胶结性差,易被冲洗液冲蚀而发生塌孔埋钻事故;②含泥质的绿泥石化夕卡岩,颗粒极细,有粘结性,见水膨胀,易缩径糊钻;③块状、粉状交杂在一起,颗粒大小不一,可钻性8～6级,极易碰坏合金片并造成矿心互相磨损,严重影响钻进工作.本队推广小口径金刚石钻进以来,为解决上述问题,我们曾设计使用过单管喷反、双管喷反、单动双管、双动双管、隔水侧喷、底喷等多种钻     

分节活动式单动双管钻具取心试验

我们根据三一三队某铅锌矿区风化白云岩（疏松）矿层，用其它钻进方法，容易造成矿心品位贫化问题，设计了一种直径89毫米，分节活动式单动双管钻具。经过四个钻孔62个回次的生产性试验，钻进风化白云岩地层时，保持了岩（矿）芯原生造构，减少了矿心品位贫化程度，提高了钻进速度。钻进5—7级岩石时，平均岩（矿）芯采取率达到88％以上。平均小时效率达到2.2米，比双动双管钻进的平均小时效率，提高了0.7米，取得了较好的试验效果。如试验的ZK31—1孔，由孔深94.40—104.17米为风化软质（疏松）矿层，取上来的矿心，保     

金刚石钻头水口和孕镶层高度的合理设计

提高金刚石钻头使用寿命，关键是如何减少和避免金刚石钻头不同程度的烧损。本文就孕镶钻头水口和孕镶层高度的设计，提出一点不成熟的见解。一、钻头水口的设计我们认为，在软至中硬地层中钻进时，孕镶金刚石钻头底唇面冷却状况，实际上并非按一般计算3/10D（D—孕镶金刚石颗粒直径）用于排渣，流通冲洗液，如当钻头底唇面承受500—800公斤/厘米~2的压力时，金刚石出露部分压入岩石，产生岩屑；同时岩屑可能将有的极小跳动间隙堵塞。底唇面靠排渣间隙来冷却     

改革钻进方法,提高金刚石钻进技术经济效果的体会

合理选择钻孔直径和结构，采用正确的钻进方法，是我们四川地质局在钻探技术方面实行改革的主要内容之一。鉴于新系列φ76毫米双管钻进，其岩、矿芯直径相当或大于原φ75毫米单管或91毫米双管钻进。因此，近年来我们进行了以新系列φ76毫米为基本孔径的普遍改革。从而在原有旧系列的设备、管材、工具的条件下，既易于满足钻进工艺的要求，又扩大了硬质合金钻进的范围，针状合金钻进的比例增大，代替了大部份的钢粒钻进，有效地提高了部份矿区的岩、矿芯采取率和减少了钻孔弯曲，为进一步缩小钻孔直径，简化钻孔结构，逐步采用金刚石钻进打下了     

对冲击回转钻进最佳转数公式的修正

苏联文献〔1，2〕中提出的冲击回转钻进最佳转数公式为：n=Nδ/πD, r/min （1）修正公式为：n=Nδm/πD, r/min （2）式中：N——冲击器冲击频率，次/min；δ——两次冲击间钻头最优移距，即两次冲击破碎穴间恰可打通岩脊的最优间距，mm；m——钻头上切削具数目（或组数）；D——钻头平均直径，mm。公式（2）可这样解释：若设钻头每转一转的冲击