探索拾零（五）论坚硬致密脆性非均质岩（矿）层的破碎机理

当今,在机械旋转破碎的钻探工程中,常见的钻进方法有硬质合金钻进、复合片钻进、金刚石钻进等。而钻进坚硬致密的岩（矿）层,孕镶人造金刚石钻头钻进具有特殊的优势。     

提高金刚石钻头冲击回转钻进效率

近年来，较为广泛地使用冲击回转法钻进坚硬岩石的地质勘探孔。钻头为金刚石钻头。这一钻进方法在不同的地质条件下能显著地提高钻进效率和质量。但是，冲击回转和金刚石钻头配合应用导致与冲洗液消耗有关的矛盾。一方面为了达到冲击回转器的能量参数（单次冲击能量、冲击频率），必须使通过冲击器并作为动力传动用的冲洗液耗量具有足够高的程度。比如，对于成批生产的ГВ-5型液动冲击器来说，液体的消耗应等于130—150升/分。只有这样才能保证单次冲击能量为1—1.5公斤·米和冲击频率为48—60赫芝。另一方面，金刚石钻头钻进时所推     

地浸砂岩型铀矿卵砾石层钻进用钻头的试验研究

介绍了金刚石-硬质合金复合球齿钻头在内蒙古某地区铀矿床卵砾石层中的生产试验情况.在钻进卵砾石层时,保径未做加强的金刚石-硬质合金复合球齿钻头的平均钻进效率为2.50 m/h,钻头的平均寿命为7.34 m/个;保径加强型金刚石-硬质合金复合球齿钻头的平均钻进效率为2.82 m/h,钻头的平均寿命为10.18 m/个;而普通合金钻头的平均钻进效率为1.29 m/h,钻头的平均寿命为1.19 m/个.试验表明金刚石-硬质合金复合球齿钻头是一种理想的钻进卵砾石层的钻头.     

带保护层新型金刚石复合片的研究

新型复合片由保护层、多晶金刚石层和硬质合金层组成，保护层厚度为0.2—0.3mm。该复合片的抗冲击和耐磨性能比普通复合片分别提高80％和20％。新型复合片制造的钻头在7级破碎地层中钻进平均进尺达116.73m，比普通复合片钻头提高一倍以上。     

人造金刚石绳索取心钻头钻进效果

无锡钻探工具厂研制的人造金刚石绳索取芯钻头，是为江苏地质六队某磷矿外围普查钻探用的。钻进的主要岩石有绿色斑点状斜长片岩夹斜长绿泥云母片岩，可钻性7级左右；白云质大理岩，可钻性5～6级；云母石英片岩，可钻性6～7级；并夹有薄层石英脉，可钻性10～11级。岩层倾角30°～40°左右。金刚石钻头磨料是本厂自制的高强度人造金刚石单晶料（抗压强度＞18000公斤/厘米~2），并用聚晶保     

单管薄壁孕镶金刚石钻头的钻进效果

通过对混合岩、凝灰熔岩、花岗岩等不同物理力学性质岩层钻进，表明单管薄壁孕镶金刚石钻头（以下简称薄壁钻头）既适合于完整地层中钻进，也适合于致密坚硬地层和双管钻进易堵岩心岩层中钻进，薄壁钻头的钻进效果与同类型普通双管孕镶金刚石钻头（以下简称普双钻头）相比，在钻头使用寿命大体相同情况下，钻进效率提高22—42％，钻头费用降低12—14％。薄壁钻头对于提高坚硬岩层钻进效率和降低钻探成本具有一定的实际意义。     

关于复合片钻头磨损的试验研究

阐述了复合片钻头在金刚石钻进试验台上钻进大理岩和花岗岩的试验研究结果。用试验设计方法研究了复合片钻头绝对磨损和相对磨损同钻进规程参数的关系，建立了相应的数学模型，利用这些数学模型可以求出钻头相对磨损最小值以及与其相应的最优钻头压力、钻头转速和冲洗液量。     

复合片钻头在神府煤田浅孔钻探中的应用

我队1987年在陕北神府煤田勘探中,用国产 S75绳索取心钻具和金刚石复合片钻头施工,取得了较好效果,在复杂地层钻进中,国产复合片钻头的钻头进尺最高达到621.42m。实践表明,复合片钻头是钻进煤田复杂地层的理想钻头。这种钻头寿命长、效率高,值得在煤田钻探中大力推广。      

大直径电镀金刚石钻头的研制与应用

1990年江西省煤田勘探公司195队承接了丰城矿务局三口高垂直度立井井筒检查孔施工任务。要求开孔口径130mm以上，终孔口径110mm、设计孔深480—1200m不等。要求百米孔斜不超过0°52′，其主要岩层为6—9级的灰岩及砂岩，要求采取金刚石钻进。江西省地矿局建设大队承接了钻头的研制任务。经两家通力合作，取得了显著成果。一、钻头的研制根据195队的要求，研制了130、110mm两种口径的工程钻头及配套扩孔器。设计以DZ 2.1-87《地质钻探金刚石钻头》和DZ 2.2-87《地质钻探金刚石     

中硬岩层钻进孕镶金刚石复合片钻头的研究与应用

针对中硬岩层的特点设计了一种孕镶金刚石复合片钻头,介绍了其切削结构、特点及切削原理。在钻进中硬岩层时,复合片切削齿和孕镶金刚石后支撑能够共同发挥切削作用,提高钻头钻进效率和钻头的稳定性并且能使钻头具有较长的寿命。     

日本PDC全面钻头的研究

一、概要过去，对PDC（金刚石复合片）钻头的评价是“钻进均质中硬岩具有优异的钻进性能，对于降低钻探成本做出了巨大贡献，但是由于强度原因不能钻进非均质硬岩”。于此情况下，日本有关厂家开发出高温、硬岩钻进用新型PDC。作为“阳光计划”的一环，日本资源环境技术综合研究所着手研制镶焊新型PDC的地热钻头。     

哈萨克斯坦KKM油田钻具强稳降振提速技术研究

KKM油田下部砂泥岩互层非均质性强导致井下钻具振动剧烈、PDC切削齿寿命低,且井眼易偏斜。目前在用PDC钻头多采用5刀翼或6刀翼16 mm切削齿以降低井下振动保证PDC钻头寿命,但降低了钻头攻击性导致机械钻速较低。针对KKM油田下部地层特点,优选了4刀翼19 mm复合片PDC钻头。该钻头具有较高的破岩效率和攻击性,可大幅度提高机械钻速;同时通过底部钻具组合动力学分析,优化形成了双稳定器+单稳单弯（0.5°）钻具组合,3个稳定器串联具有较强的稳定降振作用,配合小弯角螺杆钻进可有效提高防斜能力,降低了井下振动,配合大尺寸聚晶金刚石复合片PDC钻头实现了三开井段一趟钻完成的目标,机械钻速提高115.35%。     

用层状金刚石薄膜切削具设计钻头的新概念：第四届新型金刚石科技进展国…

化学气相沉积（ＣＶＤ）金刚石薄膜的面市，为钻进岩石选用新型切削具开辟了新设计途径。其功能明显地表现在：（ａ）良好的均匀磨损机制；（ｂ）高温下钻进效果好；（ｃ）热导率高；（ｄ）与其他材质易于形成层状结构。用碳化钨钨钴硬合金片（ＴＣ）、热稳性聚晶（ＴＳＰ）、金刚石聚晶复合片（ＰＣＤ）制成的多层切削具，为设计制造新式钻头提供以下功效：（ａ）在硬而裂隙岩石中钻进能抗冲击载荷；（ｂ）可进行抗热设计以限制切削     

人造金刚石聚晶钻头钻进试验

为适应地质勘探的重点向能源勘探的战略转移，北京钻探工具厂研制的φ2×4人造金刚石聚晶煤田取心钻头（φ75绳索取心钻头见图1），在湖南468队进行实际钻进试验，在中硬岩层中钻进效果显著，经济效益好。     

室内岩石破岩机制试验及应用研究

聚晶金刚石复合片切削齿钻头的合理选取与使用,关系到它技术优势的发挥。在简要介绍国内研发的聚晶金刚石复合片切削齿钻头岩石可钻性测定方法与分级标准的基础上,详细叙述了室内试验的情况、数据处理分析过程及其获取的定性定量结论;从利于实际应用出发,提出了基于有效吃入岩石、岩石种类与切削齿相融、钻进技术参数互补三原则的聚晶金刚石复合片切削齿钻头的选取和使用原则与基本方法。     

高效耐冲击复合片取心钻头的研制与应用

针对油气及非常规油气、科学钻探中,砂质泥岩和砂泥岩互层钻进效率低、钻头寿命短的难题,通过齿形金刚石复合片与圆形复合片的交错布置,研制的新型高效耐冲击复合片取心钻头在新疆吉木萨尔油田36-4井页岩油芦草沟组进行了试验研究。结果表明：研制的新型高效耐冲击复合片取心钻头机械钻速较其他钻头提高了2.4~3.1倍,取得了良好的社会经济效益。     

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：     

复合片切削刃的工作机理

硬质合金-金刚石复合片在弹-塑性岩石(大理岩、石灰岩、砂岩)中的工作机理与孕镶金刚石钻头的工作机理有着本质性的区别。根据硬质合金-金刚石复合片在切削过程中的受力作用,研究了复合片切削刃的工作机理,并将理论计算与实验数据进行了对比。结果表明,在一定范围内,机械速度随着复合片切入岩石深度的增大而增大,而切入岩石的深度主要取决于复合片受到的轴向载荷及切削角等参数,且随着转速或轴向载荷增加,动荷系数B应取较小的值。分析结果有助于设计金刚石切削具和钻进参数。      

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。     

混镶烧结块钻头的初步应用

最近我们开动了两台JT—Ⅰ（利根）型2000米钻机,进行深孔钻探。鉴于合金钻头寿命短,不能适应深孔钻进的需要,改用人造金刚石-针状合金混镶烧结块钻头,并取得了一定效果。