关于孕镶钻头金刚石浓度、粒度优化设计的探讨

孕镶金刚石钻头结构参数主要包括胎体性能,金刚石品级、粒度、形状、浓度,钻头水路等方面,这些参数对于钻头钻进岩石的适应性均起着一定的作用.对于不同的地质条件,这些参数应有所选择.本文就孕镶钻头金刚石浓度、粒度的优化设计提出一些看法. 金刚石浓度的设计孕镶金刚石钻头在孔底工作时,在轴向压力作用下,钻头与岩石表面相接触,岩石研磨钻头胎体,金刚石逐渐出露.由于金刚石硬度远远超过岩石的硬度,出露的金刚石在轴向压力下,使     

关于表镶金刚石钻头的非正常变形及防止办法

表镶金刚石钻头对金刚石品级的和粒度要求较高；同时要求严格按照岩石特性，合理选用钻头及其规程，尤其要重视岩石硬度、研磨性以及均质完整程度和含石英百分比等。     

基于微钻试验金刚石钻头钻进速度的研究

利用结构相同、胎体配方与金刚石参数不同的孕镶金刚石钻头对花岗岩进行微钻试验获得的数据,并对数据进行了分析;基于孕镶金刚石钻头破碎岩石机理,根据单粒金刚石与岩石相互作用的力学模型,结合钻头结构、岩石性质和回转速度,推导出钻头钻速的理论模型,经验证,钻速理论计算值与实测值具有较好的吻合度;分析得出增加钻头唇面与岩石之间的摩擦系数,利于提高在坚硬岩石钻进中的钻进效率。     

谈谈金刚石钻头的唇部造型设计问题

为适应钻探各种不同物理机械性质(抗压强度、岩石可钻性、研磨性、颗粒度、矿物成分、硬度等等)岩矿层的需要,金刚石钻头品种必须在以下四个方面得到应有的重视和发展:①唇部造型;②胎体具有不同硬度,尤其以孕镶钻头的胎体硬度最为重要;③镶嵌不同粒度、不同浓度、不同嵌入量的金刚石;④配有不同式样和数量的水路(水口、水槽).本文着重探讨金刚石钻头的唇部造型设计问题.金刚石钻头唇部(包括     

人造金刚石钻进的开孔问题

人造金刚石钻进时用什么钻头开孔好?用硬合金钻头开孔,受到岩石硬度的限制.硬合金钻头在坚硬岩石中钻进,效率低,成本高.采用大口径的人造金刚石钻头开孔也存在效率和成本问题.用钢粒钻头开孔,由于残留钢粒的存在,换径钻进时往往使人造金刚石钻头损坏而过早报废. 我队在漓渚铁矿区施工,地表岩石坚硬而且破碎,不得不采用钢粒钻头开孔,经三     

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。     

岩石压入硬度试验的简易方法

一、迴转钻进时岩石硬度概念迴转钻进时确定岩石可钻性的最主要因素一般认为是岩石的硬度和研磨性。其理论与实践依据是：第一、现用迴转钻进碎岩工具以硬质合金、金刚石作为钻头齿刃，钻进过程依赖压入—剪切、压裂—压碎的作用；细粒孕镶金刚石钻头以磨削破碎岩石。如果把磨粒放大，也和前者的破碎岩石作用相仿。十分明显，一般较坚硬的岩石总是比较软的岩石难以钻进，也就是钻进速度较低。     

金刚石岩心钻探压力的探讨

从孕镶钻头金刚石出刃与分布、岩石抗压强度和压入硬度及碎岩机理等方面对孕镶金刚石钻头给进压力的确定方法进行了分析探讨，提出综合碎岩机理，确定钻进行压力的计算方法和公式。     

孕镶金刚石钻头优化设计及其在甘青隧道应用

孕镶金刚石钻头是通过胎体超前磨损,促使金刚石出露形成微切削刃,在钻压和扭矩的作用下对岩石进行磨削碎岩,可广泛应用于硬地层和复杂地层钻进。然而,常规金刚石钻头存在坚硬地层钻速低、进尺慢、费用高等问题。本研究首先采取甘青隧道S2Z-45钻孔相邻孔不同深度的岩石样品,对其硬度、矿物组成及可钻性进行测试分析,确定了岩层大部分以闪长岩为主,岩石可钻性等级为8级;然后针对甘青隧道的地质特点对孕镶金刚石的胎体硬度和底唇面形状进行了优化设计,并进行了现场试验,通过分析钻头的实际使用情况研究了孕镶金刚石钻头性能的影响因素。试验结果表明：胎体硬度为HRC 15～20、金刚石粒度40～50目、金刚石体积分数为20%、底唇面为环槽尖齿型的孕镶金刚石钻头性能最佳,寿命达到321 m,钻速为1.17 m/h;在相同金刚石参数下,胎体硬度为HRC 10～15的滚齿型孕镶金刚石钻头在钻速方面具有优势,最大钻速能够达到1.44 m/h。环槽尖齿型底唇面和高胎体硬度有助于提高钻头寿命,滚齿型底唇面和低胎体硬度有利于提高钻进效率,但钻头寿命偏低。     

第三讲 金刚石钻进工艺

一、岩石破碎机理及钻头的选择(一)金刚石钻头破碎岩石机理研究金刚石钻进的理论,即有关金刚石破碎孔底岩石的机理,对于钻头的设计制造,钻进工艺等方面的改进,都有直接的关系。虽然对金刚石钻头破碎岩石的机理作了一些研究,但还没有统一的解释。一般认为:表镶金刚石钻头破碎岩石以磨削和研磨作用为主,工作原理与砂轮近似,兼有压碎、     

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。      

防止金刚石钻头打滑

在坑内钻进硬岩层时,人造金刚石钻头常打滑,此时金刚石不出刃,钻头和岩石互不磨损,钻头唇面光滑,金刚石有镜面反光现象.钻头打滑的原因是岩石致密坚硬,研磨性小,胎体不能在钻进过程中自磨而使金刚石出刃,因而钻头不能刻划岩石,岩石也不磨损钻头.     

孕镶金刚石钻头磨损机理研究

孕镶金刚石钻头通过钻头胎体的持续磨损实现金刚石的自锐和高效破岩。因此,研究金刚石钻头磨损的影响因素及其影响程度和影响机理,对孕镶金刚石钻头的设计和使用非常重要。本次研究探讨了岩石物理力学性质、钻头胎体性能和钻进工艺参数等因素对孕镶金刚石钻头磨损过程和磨损机理的影响。分析表明,对钻头磨损最为显著的影响因素是岩石中的硬质颗粒导致的磨粒磨损,其次是钻头胎体与岩粉之间的粘着磨损,以及冲洗液中岩粉颗粒导致的冲蚀磨损。在此基础上,以不同硬度的钻头胎体摩擦磨损试验结果为例,探讨了钻头胎体性能及其内部硬质点对钻头磨损的影响机理。该研究成果可为科学设计与合理使用孕镶金刚石钻头提供依据。     

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.     

钻探技术在金属矿床勘探中的发展

金刚石钻进作为一种先进的钻探方法,经过不断的完善,至今已沿用了百余年.1930年以前,金刚石钻头是用稀缺的粗粒黑金刚石(CARBONADO)靠手工镶嵌的,价格昂贵.1930年初出现了粉末冶金技术,才开始采用较便宜的小颗粒金刚石以机械方法成批生产金刚石钻头.由于金刚石钻头在许多方面优于钻粒钻头和硬质合金钻头,有较高的钻进速度,即使在很坚硬的岩石中钻进也可取得较高的岩心采取率,而且可钻进任何方向的钻孔,偏斜又较小,因而使金刚石钻进法得到了广泛应用.五十年代,一些发     

孕镶取心钻头

以小颗粒金刚石嵌镶在胎体上的孕镶取心钻头是自磨锐的。若能根据所钻岩石类型来正确选择钻头、钻压和回转速度,则钻头不但有稳定的钻进速度,而且使用寿命长。钻进参数选择得当,钻头上的金刚石和胎体的磨耗就会相等。英国目前正在制造多种规格的金刚石钻头和钻具,包括传统的表镶取心钻头、不取心钻头和唇面为锯齿形的孕镶钻头。在钻头制造方面最近     

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     

“打滑”地层人造金刚石钻头的探讨

随着人造金刚石钻进技术的推广,在一些地层中钻进,出现了孕镶人造金刚石钻头“打滑”的情况,成了人造金刚石钻进及绳索取芯技术应用的一个突出障碍.因此,分析“打滑”的原因,设计合理的钻头结构,具有重要的现实意义. “打滑”地层的特点在石英质岩石如石英脉、石英岩、含铁石英岩以及硅化程度很高的流纹岩中钻进时,由于钻头结构不适应等原因,常出现“打滑”情况.这类岩石在力学性质方面有如下特点:     

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：     

孕镶金刚石钻头的修磨出刃方法

我队在推广应用金刚石钻进时，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，钻进效率很低，甚至不进尺。主要原因是岩石硬度高，结构致密，研磨性弱，胎体性能与岩石性质不相适应。在钻进过程