钢粒、合金钻进技术ppt课件

1、地 质 条 件 千 变 万 化运 用 设 备 五 花 八 门取 样 要 求 严 而 又 严技 术 运 用 从 古 至 今 堆积岩、火成岩、蜕变岩样样不少； 巩固松软、完好破碎、坍塌缩径； 构造复杂、裂隙丛生、溶洞发育； 地形复杂、交通不便、供水困难； 钢粒钻进硬质合金钻进金刚石钻进冲击钻进砂矿钻进用未镶焊切削具的钻头压住钢用未镶焊切削具的钻头压住钢粒或铁砂并带动它们在孔底翻腾而粒或铁砂并带动它们在孔底翻腾而破碎岩石的钻进法，统称为钻粒钻破碎岩石的钻进法，统称为钻粒钻进。钢粒钻进是进。钢粒钻进是19 19 世纪后期开场用世纪后期开场用于钻孔任务的。这种钻进方法主要于钻孔任务的。这种钻进方法主要用

2、于钻进中等硬度以上的巩固岩层，用于钻进中等硬度以上的巩固岩层，硬合金钻进方法因受其切削具的硬硬合金钻进方法因受其切削具的硬度及耐磨性的限制，如今只用于钻度及耐磨性的限制，如今只用于钻进中等硬度以下的软岩层，在地质进中等硬度以下的软岩层，在地质勘察钻孔中，用于钻进巩固岩层的勘察钻孔中，用于钻进巩固岩层的方法，目前主要有钢粒钻进和金刚方法，目前主要有钢粒钻进和金刚石钻进两种，石钻进两种，kg/cmkg/cmkg/cm岩 石 级 别钻 头 直 径 ， mm单位压力，kg/cm12级石英岩 D 91mm机械转速cm/h4050 60 70 80 90 100322824201612840203036n

3、=123r/minn=284r/minn=381r/min焊接任务要求在不损伤硬合金本身质量的前提下，把硬合金切削具结实地焊接在钻头体上。YG类硬质合金中的碳化钨是耐高温的，可是钻在空气中，当温度到达1000 时那么会影响其性能。因此，焊接时假设用过高的温度直接烧切削具，那么很容易损伤硬合金本身的质量，失去其切削才干。同时，在焊接时不均匀的加热和冷却都会对硬合金切削具呵斥显微裂隙，这将大大降低硬合金切削具的强度。焊接硬合金钻头时应该用氧乙炔焊即所谓气焊， 并运用前面所列的专门的含锌黄铜焊条， 使其熔点最好降到900 以下，并具有良好的流动性和焊接性能。在镶嵌前应把硬合金外表的烧结浮层除掉，同时

4、，在焊接时要用硼砂或其他焊剂，去除氧化膜和降低焊料的外表张力从而改善焊接口的浸润性。同时，还应留意焊缝宽度要选择适当，通常以01mm 为宜，过小那么焊料不易流入，过大那么降低焊接强度。成批消费时，最好采用浸铜焊法，即将所焊的钻头放在熔融的焊料中浸渍。这种方法不会使硬合金过热，容易保证质量。钻头体构造钻头体构造切削具的性能与规格外形：片状、方柱状、切削具的性能与规格外形：片状、方柱状、八角状、针状；八角状、针状；切削具出刃：内出刃、外出刃、底出刃。切削具出刃：内出刃、外出刃、底出刃。切削具的镶焊角：直镶、正斜镶、负斜镶切削具的镶焊角：直镶、正斜镶、负斜镶切削具在钻头底面的陈列方式切削具在钻头底面

5、的陈列方式切削具在钻头上的数目切削具在钻头上的数目钻头的水口与水槽直槽与螺旋斜槽钻头的水口与水槽直槽与螺旋斜槽底出刃底出刃外出刃外出刃内出刃内出刃岩心岩心井壁井壁H H 切削具底出刃；切削具底出刃；h0 h0 切入深度；切入深度；h1 h1 钻头底面过水间隙钻头底面过水间隙补强补强切削具陈列与水口水槽切削具陈列与水口水槽a a单环；单环；b b两粒一组两环；两粒一组两环；c c三粒一组三环；三粒一组三环；d d四粒四粒组四环；组四环；e e密集式两环；密集式两环；f f密集式三环密集式三环硬合金钻头的各种水口和水槽硬合金钻头的各种水口和水槽类别类别钻头类型钻头类型 岩石可钻性级别岩石可钻性级别

6、岩石岩石磨磨锐锐式式钻钻头头螺旋肋骨钻头螺旋肋骨钻头松散可塑性岩层松散可塑性岩层阶梯肋骨钻头阶梯肋骨钻头页岩，砂页岩页岩，砂页岩薄片式钻头薄片式钻头砂页岩，碳质泥岩砂页岩，碳质泥岩方柱状钻头方柱状钻头均质大理岩，灰岩，软砂均质大理岩，灰岩，软砂岩，页岩岩，页岩单双粒钻头单双粒钻头中研磨性砂岩，灰岩中研磨性砂岩，灰岩晶字形型钻头晶字形型钻头灰岩，大理岩，细砂岩灰岩，大理岩，细砂岩破扩式钻头破扩式钻头砂硕岩，硕岩砂硕岩，硕岩负前角阶梯钻头负前角阶梯钻头玄武岩，砂岩，辉长岩，玄武岩，砂岩，辉长岩，灰岩灰岩自自磨磨式式胎体针状钻头胎体针状钻头中研磨性片麻岩，闪长岩中研磨性片麻岩，闪长岩钢柱针状钻头钢柱

7、针状钻头研磨性石英砂岩，混合岩研磨性石英砂岩，混合岩薄片式自磨钻头薄片式自磨钻头研磨性粉沙岩，砂页岩研磨性粉沙岩，砂页岩常用硬质合金钻头及其运用范围表选择适宜的取心钻头选择适当的取心钻具采用合理的钻进工艺钻速钻压泵量钻钻 压压钻压是孔底碎岩的必要条件。钻压的大小决议着碎岩的钻压是孔底碎岩的必要条件。钻压的大小决议着碎岩的方式和特点，它直接影响钻进速度。方式和特点，它直接影响钻进速度。机械钻速与钻压的关系是：机械钻速随着钻压的添加而机械钻速与钻压的关系是：机械钻速随着钻压的添加而不断地增大。这是两者关系的总趋势。详细可分为不断地增大。这是两者关系的总趋势。详细可分为3 个阶段：个阶段：外表破碎阶

8、段、疲劳破碎阶段、体积破碎阶段。外表破碎阶段、疲劳破碎阶段、体积破碎阶段。在钻进过程中，切削具逐渐被磨钝后，切削具与岩石的在钻进过程中，切削具逐渐被磨钝后，切削具与岩石的接触面积逐渐增大，使切削具接触面上的压强减小，以致低接触面积逐渐增大，使切削具接触面上的压强减小，以致低于岩石的压入硬度，因此碎岩方式由体积破碎过渡到疲劳破于岩石的压入硬度，因此碎岩方式由体积破碎过渡到疲劳破碎，甚至外表破碎，钻速急剧下降。所以，在磨锐式硬合金碎，甚至外表破碎，钻速急剧下降。所以，在磨锐式硬合金钻头的钻进过程中，为坚持较高的钻速，应随着切削具的磨钻头的钻进过程中，为坚持较高的钻速，应随着切削具的磨钝而逐渐增大钻

9、压，直至钻探设备或其他条件限制不能够继钝而逐渐增大钻压，直至钻探设备或其他条件限制不能够继续增大钻压时为止。续增大钻压时为止。合理确定钻压的根据合理确定钻压的根据实践实施时，确定单颗钻压尚须思索岩石的形状、实践实施时，确定单颗钻压尚须思索岩石的形状、钻头的类型、钻孔深度和钻具强度等要素。例如：钻进钻头的类型、钻孔深度和钻具强度等要素。例如：钻进粘结性的软岩时，钻压应选得小一些，以免堵水糊钻；粘结性的软岩时，钻压应选得小一些，以免堵水糊钻；钻进研磨性较大的岩层时，钻压应适当加大一些，以免钻进研磨性较大的岩层时，钻压应适当加大一些，以免钻压缺乏而呵斥钻头过早磨钝；钻进裂隙性岩层时，那钻压缺乏而呵斥

10、钻头过早磨钝；钻进裂隙性岩层时，那么钻压应适当降低一些，以免崩刃。么钻压应适当降低一些，以免崩刃。这是一个用这是一个用92 m m 92 m m 的小切削具硬合金钻头，在转速的小切削具硬合金钻头，在转速100r100rmin min 下，钻进玄武岩的实验结果下，钻进玄武岩的实验结果实验结果阐明：以实验结果阐明：以7.5kN 7.5kN 钻压开场的，其平均钻速约钻压开场的，其平均钻速约2 2倍于以倍于以1.8kN 1.8kN 开场而逐渐增至开场而逐渐增至7.5kN 7.5kN 钻压时的平均钻速。因此，一开场就以允许的钻压时的平均钻速。因此，一开场就以允许的大钻压钻进是有利的。其缘由是它充分发扬了

11、切削具刃具锋利的优势。大钻压钻进是有利的。其缘由是它充分发扬了切削具刃具锋利的优势。当然，开场的大钻压应了解为合理的最大值，不应视为初始钻压愈大愈当然，开场的大钻压应了解为合理的最大值，不应视为初始钻压愈大愈好。好。确定合理钻压的原那么确定合理钻压的原那么在磨锐式硬合金钻头钻进中，钻压是一个重要的钻进参数。钻压必在磨锐式硬合金钻头钻进中，钻压是一个重要的钻进参数。钻压必需保证切削具切入岩石，以体积碎岩方式进展钻进。然后，依不同岩石需保证切削具切入岩石，以体积碎岩方式进展钻进。然后，依不同岩石性质其中主要是岩石的压入硬度研磨性和抗剪强度，并思索到钻进性质其中主要是岩石的压入硬度研磨性和抗剪强度，

12、并思索到钻进过程中任务刃的磨钝情况，充分发扬锋利刃的作用，力求到达最高的平过程中任务刃的磨钝情况，充分发扬锋利刃的作用，力求到达最高的平均机械钻速纯钻进效率均机械钻速纯钻进效率 和最大的钻头进尺来确定钻压值。和最大的钻头进尺来确定钻压值。另一方面，必需充分思索到实现所要求钻压的能够性。最大钻压除另一方面，必需充分思索到实现所要求钻压的能够性。最大钻压除了受切削具本身和钻头本身的强度限制外，还遭到钻杆柱和孔底钻具组了受切削具本身和钻头本身的强度限制外，还遭到钻杆柱和孔底钻具组成的强度以及地面机械设备才干的限制。成的强度以及地面机械设备才干的限制。在实践消费中，首先确定每颗硬合金切削具上应该施加的

13、压力，然在实践消费中，首先确定每颗硬合金切削具上应该施加的压力，然后，再根据一个钻头上镶焊切削具的数目，计算出总钻压后，再根据一个钻头上镶焊切削具的数目，计算出总钻压P 。即：即：P pm式中：式中：P 钻头上的总压力；钻头上的总压力；p 每颗切削具上应加的压力单颗每颗切削具上应加的压力单颗钻压；钻压；m 钻头上切削具的颗数。钻头上切削具的颗数。h转速转速n时，切削具时，切削具实践的碎岩深度；实践的碎岩深度；h0当当n0 时的切时的切入深度；入深度；取决于岩石的弹取决于岩石的弹性及塑性的衰减系数。性及塑性的衰减系数。Vh0 nmn 对于目前硬合金钻进所用的口径普通在91 151mm之间，钻头的

14、圆周速度应在0.62 m s 的范围内，转速那么普通为100 350rmin 。 钻进可钻性2 4 级的软岩，钻头的转速可按圆周速度不超越2.5 3.0 m s 来选择， 这样不同直径的钻头，其极限转速不应超越以下值：钻头外径mm 93 112 132 151极限转速rmin 500 400 350 300 当钻进含有夹层或包裹有砾石或漂砾的软岩时，上述数值应减小。送入孔内的冲洗液量、主要是用于去除孔底产生的岩粉和冷却钻头。随着冲洗液量的添加，对孔底去除岩粉和冷却钻头的才干也加强。孔底的清洁形状对钻进影响很大。把孔底破碎下来的岩屑及时冲离孔底，就为延续破碎岩石新颖面发明了条件，从而防止反复破碎岩屑和无益地耗费功能。同时，孔底清洁也减少了钻具的磨损和防止某些孔内事故的发生。在某些比较松软的