对不同胎体成分和唇面形状金刚石钻头的探索

近几年来，我队在某金矿田进行钻探施工中，针对坚硬致密的弱研磨性岩层，在金刚石钻头选型方面做了大量的工作，并初步摸索出了一些规律。在这个基础上，我们又对不同胎体成份和唇面形状的辽宁有色地勘公司机修厂生产的CT-2S型φ56金刚石钻头（以下简称辽宁钻头）进行了试验与探索，并已取得了可喜的成果。     

热压铁基孕镶金刚石钻头的试验研究

针对在坚硬致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短的技术难题,分析了热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键,硬而带脆性的胎体性能有利于金刚石出刃,从而能提高钻进速度。因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究,试制出了热压铁基孕镶金刚石钻头,取得了突破性的进展。在坚硬致密岩层中钻进,钻进时效由0.5 m左右提高到1.17 m,钻头寿命由10 m左右提高到21.31 m,解决了在坚硬致密岩层中钻进难的问题。试验研究结果说明,铁基合金是一种新型的金刚石钻头胎体材料,热压铁基孕镶人造金刚石钻头是一种新类型的金刚石钻头。     

新型柱状聚晶钻头的研制与使用

一、概述以往对于钻进硬或坚硬岩层的金刚石钻头进行了不少工作，而且取得了很大成绩。但对于适用于钻进软—中硬岩层的金刚石钻头，进行的工作不多。尤其是采用金刚石钻进软岩，仅限于使用价格较高的天然金刚石表镶钻头。这不仅资源紧缺，而且也不适应金刚石钻探新形势的要求。因此，立足于国内资源，充分利用现有的人造金刚石粉末烧结体研究和制造钻     

论金刚石孕镶钻头与岩层的适应性

在具体讨论孕镶钻头与岩层的适应性之前，首先强调孕镶钻头的设计对岩层特性的依赖关系，即钻头的设计首先要着重于岩层的研磨性、单轴抗压强度或硬度特性。岩层的研磨性是设计胎体耐磨性的主要依据，是使孕镶钻头金刚石出刃的基本条件；岩层的单     

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。     

本溪台沟铁矿深部坚硬地层孕镶金刚石绳索取心钻头的选择和使用

深部坚硬地层绳索取心钻进的特殊性在于钻头易打滑与增加钻头压力受限的矛盾。在分析总结本溪铁矿已施工超深孔成功经验的基础上,提出了孕镶金刚石钻头的选择与使用技术措施,提高了钻进效率,延长了钻头使用寿命,解决了深孔坚硬岩层钻头的打滑问题。     

鄂西地区坚硬“打滑”地层钻进方法

在鄂西地区磷矿、铅锌矿、银钒矿赋矿地层及上覆地层中,普遍存在着坚硬岩层。震旦系白云岩中含大量的硅质层和经化学沉积形成的＂玉髓＂层,硅质含量超过80%,并且结构致密,呈弱研磨性,岩石可钻性达到Ⅸ～Ⅹ级。通过钻探现场生产试验,从金刚石钻头选型、人工修磨钻头方法、金刚石钻进工艺参数选择等几个方面总结了生产实践中取得的成功经验,为今后进一步解决钻进打滑问题提出了思路。     

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。     

如何提高金刚石在打滑地层中的钻进效率

所谓打滑地层，一般系造岩矿物的硬度高，岩石的颗粒细，颗粒与颗粒之间的空隙度小，结胶物与岩石颗粒的硬度差小，研磨性弱的岩矿层。当钻头在这种地层钻进一段时间后，钻头底出刃的金刚石逐渐磨纯，克取岩石能力随之削弱。由于这种岩层硬度高，颗粒细，尽管钻头在孔底作回转运动，但金刚石和岩石的接触表面形成了一层光滑的“保护层”，使金刚石继续出露困难，减少了岩石与金刚石之间的摩擦系数，而导致钻头在孔底打滑。根据打滑地层的特点和钻头在孔底打滑原因，我们在钻进中主要是从以下几个方面来提高钻进效率的。     

孕镶金刚石钻头破岩机理及岩石分级

近十年来孕镶金刚石钻头在我国地质勘探钻进中所完成的工作量日益增长。在大部分坚硬、硬、中硬岩层中它已处于首要地位。鉴于这种情况，深入研究孕镶金刚石钻头破岩机理及岩石分级将有助于更好地改善钻头结构参数的设计，实现优化钻进，制定合理的生产定额。在大量收集和观测生产实践的基础上，我们使用与BCM—Ⅲ型微机相接的多参数回转实验台（图1），对上述课题进行了研究。该实验台可对扭矩、瞬时钻速、钻头唇部温度、轴压等9个参数自动检测与打印。     

硬岩钻进用石油钻头研究现状及发展趋势

能源与矿产的持续安全供给是经济快速增长的保证,而中硬岩层钻进一直限制着油气钻井向深部发展。针对硬岩地层钻进,地质行业主要采用金刚石钻头钻进,而油气钻井行业除按传统方法采用牙轮钻头和金刚石钻头钻进之外,也逐渐开展了PDC钻头钻进硬岩的研究。本文分别介绍了牙轮钻头、金刚石钻头和PDC钻头在油气勘探硬岩钻进中的应用研究现状。其中,牙轮钻头研究主要集中在增强轴承密封性能、改进布齿结构和提高切削齿强度三个方面,而金刚石钻头研究则集中在碎岩机理、金刚石参数和胎体性能,以及钻头结构三个方面。提出了三类钻头的研究方向和发展趋势,为硬岩钻探技术发展提供参考。     

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。     

金刚石钻头硬岩钻进规律的试验研究

一、问题的提出近几年来，国内在坚硬岩层钻进用钻头的试验研究方面做了不少工作，取得了一定程度的突破。但必须指出，目前在坚硬岩层中金刚石钻进的效果仍不能令人满意，突出地表现为钻速很低，回次长度很短。近二年来国内七个地质队在坚硬打滑岩层中的部分钻进情况见附表。     

数理统计法筛选孕镶金刚石钻头合理钻速指标

我队是1982年开始应用金刚石钻进技术的，在两个矿区施工条件及钻头选型基本确定之后，就如何使用好钻头，以提高寿命和效率等技术问题作了一些摸索，也取得了良好效果。我队人造孕镶金刚石钻头使用简况如表1。我们选择合理钻速方法的要点是：第一，结合实际，利用数理统计方法对正常磨损的典型钻头进行综合分析，确定出较为符合本地情况的一些规律性钻速指标，如：合理钻速范围，均匀钻速小区间，初磨钻速，后期钻速。     

冷压表镶天然金刚石钻头及扩孔器的使用情况

（一）冷压表镶天然金刚石钻头目前在小口径钻进中广泛采用冷压浸渍表锒天然金刚石钻头。我队从1969年到1973年底，共使用了2，033个这种钻头，完成工作量22470米，平均钻头进尺11.2米。现将其效果、存在问题和改进意见分述如下。一、使用效果1．从试验情况看，国产表锒天然金刚石钻头进尺较高，有的钻头个别指标已达到了国外先进水平，详见表1。     

我们是怎样突破硬岩层关的?

我队过去在某铜矿施工，在推广应用小口径金刚石钻进时遇到几十米、颗粒细而致密、研磨性很弱的坚硬岩石硅质岩，采用孕镶金刚石钻头钻进时钻头打滑，钻进效率低，成本高，成了我队推广小口径金刚石钻进的一只拦路虎。针对我队硬岩层钻进中存在的这一难关，设计试制了金刚石钻头喷砂机，经过反复试验改进，孕镶金刚石钻头，经过喷砂处理后钻进效率有明显提高。如某铜矿6319孔孔深674米，遇到一段坚硬的硅质岩，有七十多米，使用孕镶金刚石钻头喷砂前后钻进效果对比如下表。     

水平钻孔中使用人造金刚石孕镶钻头钻进的效果

我们曾在某矿区的坑内和地表，使用人造金刚石孕镶钻头（以下简称人孕金刚石钻头），在7～10级的硅化白云岩、复杂角砾岩、板岩和辉长岩类岩层中进行水平孔孔内钻进试验，完成八百多米工作量，最深钻孔达213米，平均时效1.64米/小时，台月效率达470米，取得了较好的钻进效果，比同地区、同岩层的直斜孔人造孕镶金刚石钻进效率都高。这次实践、为今后在水平孔中推广使用人造孕镶金刚石钻头开辟了途径，同时也对钻进工艺有了新的看法和认识，现将在施工中所取得的效果和需要注意的几个问题做一介绍和讨论。     

几种唇面金刚石钻头在硬岩中的使用效果

我公司在硬岩层中使用金刚石钻头其寿命和时效都不很高,虽然从胎体硬度及金刚石质量方面做了一定的工作,但收效并不是很大,因此,我们对钻头唇面形状进行了研究,收到了一定的效果。     

表镶式金刚石钻头轴心压力与寿命关系的探讨

表镶式金刚石钻头钻进中硬岩层是借钻具的轴心压力，以其胎体唇面镶焊的金刚石之棱角切进岩石一定深度，并随钻具的迴转连续对岩石进行切削和剪切的作用来破碎岩石的。所以，钻头的质量，金刚石的品级，钻进工艺规程等，都直接影响钻头的使用寿命。在钻进工艺规程中，正确选择轴心压力对延长钻头的使用寿命，提高钻进效率，减少金刚石的磨损都是极为重要的。因此，必须分析轴心压力与寿命的关系。     

降低金刚石钻探成本的一个途径

当前，金刚石钻探成本在河南若干矿区高于大口径钻探。这有多方面的因素（包括成本摊销、核算等），但在金刚石钻探中组成成本费用的主要部分还是金刚石钻头和扩孔器。因此，除了提高钻头（扩孔器）加工质量，增加品种和正确使用外，如何按不同岩层合理选用不同磨料的钻头和扩孔器，则具有十分重要的意义。我局地质九队原来都是使用的天然表镶和孕镶扩孔器，平均单位成本一直较高。他们根据铸造碳化钨（莱利特）用于钻头和针状合金胎块补强的效能，曾试制了两个铸造碳化钨孕镶扩孔器，经生产试验取得