绳索取芯适岩钻头的选用.doc

绳索取芯适岩钻头的选用陈同林（ 葫芦岛核工业二四二工程勘察院 兴城 125100）摘 要 对我单位目前野外地质勘察中普遍使用的绳索取芯，适岩钻头的选择和使用应注意的事项进行分析与探讨，对提高绳索取芯钻进效率和工程质量，降低成本提高机台效益具有重要的现实意义。关键词 绳索取芯 钻头 选用 注意事项钻探是地质勘探的重要工作方法，是取得地下岩矿层资料的最主要手段。许多地质勘探项目中，钻探工作占用大量的人力、物力和财力。它的质量和效益直接影响地质报告和勘探成果，尤其是现在各单位都在搞机台成本核算或单机台承包制，以高质量高效率低成本制约机台管理者。虽然绳索取芯目前在地质勘探中得到了广泛的应用，也能够给钻探工作带来显著的经济效益，但本人通过十几年的工作经验，从中也发现了一些技术及管理等小问题。怎样才能做到对绳索取芯适岩钻头正确的选择合理的使用，值得探讨、分析和改进。1.钻头的正确选择： 采用绳钻，首先要选择与地层相适应的钻头。它要求钻头不仅实效要高，易破碎岩石，还要有较长的使用寿命。如果钻头实效很低，就会直接影响钻进效率；如果钻头寿命很短，又不得不经常提换钻头，从而降低了钻进效率，不能充分发挥绳钻的优越性。因此必须根据岩石的可钻性、硬度、强度、研磨性和完整度，同时也须考虑经济效益与本施工队伍的实际情况合理地选好钻头。2.金刚石粒度、强度和浓度的选择：2.1如果钻进较完整、中硬的岩层：2.1.1因岩石对金刚石的磨损较弱，施加在单颗金刚石上的压力不需要很大，便可以体积破碎的形式刻取到岩石。因而金刚石不易破裂，应选粗粒度的金刚石，以获得较高的钻速和钻头寿命。2.1.2因岩石抗压强度较低，用较小的钻压便可获得较高的钻速，可选择低强度的金刚石。2.1.3钻头的寿命一般较高，而钻速显得特别重要，故金刚石浓度不宜过高。2.2如果钻进坚硬致密和硬、脆、碎地层：2.2.1金刚石不仅承受较大的轴向压力和剪切力，还要承受较大的冲击力，必须选较细粒度的金刚石以延长钻头寿命。2.2.2为延长钻头使用寿命和提高钻速，须选高强度的金刚石。2.2.3为延长钻头使用寿命，金刚石浓度应高些，尤其是电镀钻头。3.胎体性能的选择：合理的选择适岩胎体至关重要，它也是影响钻头寿命的重要因素之一。适应以下中硬完整地层的钻头，在强研磨性和破碎地层中钻进表现为胎体耐磨性不足，钻头寿命短，但胎体硬度高的钻头在中硬以下地层中钻进则表现为自锐性差，钻进效率低，遇坚硬且研磨性弱的地层，若胎体硬度太高，则胎体不容易磨蚀。金刚石极不容易出露，干打滑不进尺，大大的降低了钻进效率。反之若金刚石胎体硬度太低，虽然金刚石外露明显，但胎体又磨损胎快，降低了钻头的寿命。因此使用者必须要掌握岩石的研磨性。坚硬岩性要使用胎体较弱的钻头，中硬岩石要使用胎体稍硬一点的钻头。总之，使用者必须要根据岩石的软硬程度、密度程度、完整程度和破碎程度，各种岩石的研磨性来正确选择胎体硬度。4.钻头磨损和更换的判断：4.1据钻速变化来判断钻头底唇磨损：一般钻头选择得当，钻进技术参数稳定，钻速下降表示岩芯堵塞或钻头磨损。4.2据岩芯直径变化判断钻头内径磨损：绳索取芯钻头内径采取了牢固的补强措施。正常情况下岩芯直径几乎没有变化，但内径磨损时，岩芯直径会变大，钻进时会频繁发生堵塞，可通过测量岩芯直径来判断钻头的磨损程度。4.3据泵压变化判断钻头底唇及水口的磨损：钻进过程中，钻头底唇磨损较大，会造成泵压比正常的泵压高，但如果岩芯堵塞或冲洗液循环管道受阻时也会泵也升高。为区别原因应把内管捞取上来后检查是否岩芯堵塞或其他原因。假如钻头接触孔底即泵压升高则说明钻头底唇磨损。5.镶嵌类型的选择：按胎体包镶金刚石的方式不同可分为表镶、孕镶和混合金刚石钻头。目前我单位使用的只有孕、表两个类型。5.1表镶钻头，金刚石颗粒大，易受外界损伤，钻进中尤其怕震和冷却补良。因此表镶钻头最适合钻进中硬完整的岩石。为提高实效应采用中速、适压、足水量，使出露的金刚石有效而不过多地切入岩石。5.2孕镶钻头：具有抗冲击、抗磨损等特点。适合钻进中硬至坚硬岩石，且不易破坏。在较高的效率下工作能获得较好的经济效益。6.更换钻头的注意事项：6.1每次更换新钻头时一定要量准上一回次使用的扩孔器必须比新钻头外径稍大才能下新钻头，若比新钻头外径小，则必须下新扩孔器扩到孔底，才能下新钻头。新钻头在刚接触孔底时切记马上加压开高速，要慢慢地到达孔底后在适当的轻压下初磨510分钟，判断一切正常后并发现进尺后，在逐渐加压达到良好的进尺效果。6.2每次换新钻头，最好在现场坚持用游标卡尺准确测量内外径及其高度，要量准上一回次使用的旧钻头外径和新钻头差多少，扩孔器的外径磨损了多少，上一回次的进尺多少，做到心中有数，在离上一回次进尺的上部20cm左右采用适当转数轻压力使钻头底唇面与孔底的形状吻合后，再采用正常的钻进参数。6.3若孔底有其他金属残留物时切不可盲目下新钻头扫孔，应根据具体情况打捞或单管轻烧岩粉以便携带上来，若遇孔底有残留岩芯因新钻头的内径比较标准，略小于旧钻头留下的岩芯，一定要轻压慢进以免过早地破损钻头的底唇、内径，甚至搬坏胎体。7.避免烧钻保证钻头的正常使用寿命： 7.1岩芯堵塞后应立即打捞，切忌打懒钻，发现泵压升高岩芯堵塞而仍在强行进尺。 7.2根据钻进的地层性质，控制合理的钻进实效。每回次开钻前尤其时是破碎和易塌地层，需适当加大泵量冲洗孔底，采用变量泵并配备灵敏可靠的泵压表，以保证冲洗液的供给，并时时注意泵压的变化。7.3提钻下钻时要及时检查钻杆连接处是否有漏水池水现象，以免冲洗液的假循环造成人为的烧钻事故。7.4提钻时及时检查卡簧座系统与钻头内台的间隙配比是否合理，并检查水槽及水口的磨损情况，水路不符合要求的应立即更换。水口的深度必须保持在4mm左右，如有必要在特殊的地层中可与厂方联系设计合理的水路，增加水口数量，来改善钻头的冷却条件，延长其使用寿命。8.钻头的排队使用：绳索取芯钻头的特点是孔底连续工作时间长，只有当钻头磨损到一定程度时才提钻更换，这就促成有的使用者打懒钻现象严重。尤其是孔深时一直到钻头胎体磨光无法进尺时才提钻更换，当换上新钻头后，由于旧钻头的外径严重磨损使孔径狭小很容易发生挤夹钻事故。因此，钻头的排队使用尤为重要。8.1为保证孔径一致，充分发挥钻头效能应在每次钻进前量准所有钻头与扩孔器内外径，并分组排队后轮流使用。先用外径大内径小的钻头，后用外径小内径大的钻头，使要换的钻头顺利下到孔底，还可以防止发生刚进尺新发生岩芯堵塞现象。8.2若不懂得合理的排队使用钻头，把外径大内径小的钻头放在后面使用，很容易出现大孔段扩孔，增加了钻孔工作量，使钻头外径过早的毫无意义的磨损，严重时还可能发生夹挤掉钻头胎体造成孔内事故。9.结束语： 绳索取芯适岩钻头的选取必须注意钻头与地层的适应性问题。依据所钻岩层的机械物理特性，立足于难以钻进的地层，兼顾易于钻进地层，以保护和延长钻头使用寿命为主的同时，兼顾时效来选择合适