金剛石鉆頭選用原則

金剛石鉆頭硬度選用原則金剛石鉆頭的質(zhì)量和金剛石材質(zhì)有很大的關(guān)系，金剛石硬度，打算金剛石鉆頭硬度。金剛石鉆頭的種類有很多種分法，如自然的、人造的；單管的、雙管的；繩索取芯的、定向鉆進(jìn)的；取芯的、全面鉆進(jìn)的；礦山的、油井的。依據(jù)鉆進(jìn)和碎巖特點，可分為表鑲金剛石鉆頭、孕鑲金剛石鉆頭和聚晶燒結(jié)體鉆頭。不同類型的金剛石鉆頭使用的地方不一樣，對金剛石鉆頭硬度的需求也不一樣。表鑲金剛石鉆頭英文：surfacesetdiamondbit釋文：金剛石鉆頭的一種。鋼質(zhì)的圓筒狀鉆頭體，上部車有絲扣，下部燒結(jié)有鉆頭胎體，金剛石的顆粒是包鑲在鉆頭胎體的外表上。胎體的外徑略大于鋼體直徑、內(nèi)徑略小于鋼體內(nèi)徑，內(nèi)外側(cè)和底部都有可以過水的溝槽，在鉆進(jìn)時流過沖洗液帶走巖粉和冷卻鉆頭。表鑲金剛石鉆頭都是包鑲的自然金剛石貴，

，故價格昂因而只用在一些特別難鉆進(jìn)的硬地層。石油鉆井用表鑲金剛石鉆頭較多。孕鑲金剛石鉆頭英文：impregnateddiamondbit釋文：金剛石鉆頭的一種。鉆頭胎體里均勻包鑲著金剛石顆粒的鉆頭。鉆進(jìn)時胎體磨損，金剛石不斷出露克取巖石，可以始終將胎體全部磨完，都有出露的金剛石進(jìn)展工作，類似于砂輪磨削金屬材料。胎體有確定高度，外徑略大于鉆頭體外徑、內(nèi)徑也略小于鉆頭體內(nèi)徑，胎體的外側(cè)面、內(nèi)側(cè)面和底面均有水槽，以便通過沖洗液排解巖粉和冷卻鉆頭。大多數(shù)的孕鑲金剛石鉆頭是使用的人造金剛石 ，稱為人造孕鑲金剛石鉆頭。人造金剛石比自然金剛石價格廉價很多，也能較廣泛地用在硬地層中鉆進(jìn)。電鍍金剛石鉆頭英文：electro plateddiamondbit釋文：又稱鑄造金剛石鉆頭。中國獨有的利用電鍍原理而制成的金剛石鉆頭。金剛石的胎體是在電鍍槽里被一層一層鍍覆在鉆頭體上 ，電鍍掩蓋電解金屬的同時,撒布金剛石顆,金剛石就被包裹在電鍍金屬層里。長時間的反復(fù)補(bǔ)砂和鍍覆就形成了鉆頭的工作層。電鍍時鉆頭鋼體也承受塑料模具定型 ,使鍍層沿鉆頭軸線方向增長,并保證胎體的內(nèi)外徑尺寸和小槽等。電鍍金剛石鉆頭所用的金剛石也多是人造金剛石,鉆頭胎體的成分主要是鎳,與一般孕鑲金剛石鉆頭有一樣的適用條件。鉆頭胎體英文：matrix釋文：包鑲金剛石和連接空白鉆頭體的鉆頭冠部合金或金屬稱胎體。它一般用難熔金屬碳化鎢粉末或鑄造碳化鎢為骨架材料；以易熔金屬如 Cucu Ni、zn、Sn、Mn等為粘結(jié)劑,在模具內(nèi)以高溫條件下壓結(jié)，溫度一般為1000 1200C。,特別是硬度與耐磨性要與所鉆巖層性質(zhì)相適應(yīng)。孕鑲金剛石鉆頭隨鉆進(jìn)胎體要相應(yīng)個重要指標(biāo)。調(diào)整胎體骨架金屬的成分、粒度工藝可轉(zhuǎn)變胎體硬度和耐磨性保證在各類巖層中都能取得最好的鉆進(jìn)效果。按胎體的硬度進(jìn)展了分類分級,共分軟、中硬、硬3類,6級,見表。堅硬致密的弱研磨性地層應(yīng)選用軟胎體,即洛氏硬度〔HRC在35以下；在強(qiáng)研磨性地層、裂隙地層則應(yīng)選用硬胎體,即HRC硬度在35 45之間。金剛石復(fù)合片鉆頭：用金剛石復(fù)合片做切削刃的鉆頭。金剛石復(fù)合片鉆頭金剛石復(fù)合片〔 PDC〕是在高溫條件下，由人造金剛石與硬質(zhì)合金一次性合成的特別超硬材料，它不但具有金剛石硬度高、耐磨等優(yōu)點，同時還具備了硬質(zhì)合金抗沖擊性強(qiáng)、出刃大等特點，用它做鉆頭的刀翼可大大提高鉆頭的工作效率，是鉆進(jìn)中硬巖層和堅硬巖層的抱負(fù)鉆頭。系列金剛石PDC鉆頭，托體承受優(yōu)質(zhì)鋼材煅壓成型，經(jīng)過真空全自動熱處理設(shè)備進(jìn)展增加機(jī)械性能處理。金剛石鉆頭遍布全國煤田、石油鉆探、地質(zhì)勘探、水利水電、鐵路大路、隧道建設(shè)等行業(yè)。兩翼PDC1桿鉆頭〔半片標(biāo)準(zhǔn)型〕適應(yīng)巖層八級以下，在同等巖層條件下鉆進(jìn)壽命是一般合金鉆頭的10 30倍，效率至少提高60%以上，不需修磨，大大降低工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)約工時。高強(qiáng)型金剛石鉆頭刀翼承受最研制的球型金剛石刀片，特點是鉆進(jìn)速度快，抗沖擊力氣強(qiáng)。當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)時，唇邊用于正常均勻地層巖石的刮削，突出局部可以抑制鉆頭鉆進(jìn)過程中遇到縫隙時瞬間大幅度進(jìn)尺，大大降低了鉆頭的意外損壞，提高了應(yīng)對簡潔巖層的鉆進(jìn)水平。金剛石鉆頭選用原則：、6 7級完整均質(zhì)的巖石選用人造聚晶表鑲金剛石鉆頭和粗粒表鑲金剛石鉆頭，粒度為10 20粒/克拉，金剛石鉆頭胎體硬度應(yīng)在HRC45左右。、7 8級中等研磨性，較完整的巖層選用粒度為20 40粒/克拉的中粒表鑲60目以粗的孕鑲鉆頭，金剛石鉆頭胎體硬度為HRC4C左右。、9級以上中等研磨性，較完整的巖層選用80目以細(xì)的孕鑲鉆頭或者品級好4060粒/克拉的細(xì)粒表鑲鉆頭，金剛石鉆頭胎體硬度應(yīng)在HRC340左右。、研磨性強(qiáng)的巖層〔如石英砂巖〕應(yīng)選用胎體硬度較大的、濃度較高的、粒度較細(xì)的孕鑲鉆頭或者品級好、粒度細(xì)的表鑲金剛石鉆頭〔60 100粒/克拉〕。、鉆進(jìn)節(jié)理發(fā)育、構(gòu)造簡潔的裂隙裂開巖層，應(yīng)選用胎體硬度大的孕鑲金剛石鉆頭或細(xì)粒表鑲金剛石鉆頭，而且必需承受雙管鉆頭。選用金剛石鉆頭時應(yīng)依據(jù)具體巖層考慮金剛石孕鑲鉆頭的金剛石粒度、金剛石濃度、和胎體硬度。堅硬的巖層選擇金剛石硬度高的鉆頭。選擇正確的金剛石鉆頭能夠讓鉆探工作更加順當(dāng)。一般原則：1、軟的、中硬和完整均質(zhì)的硬巖層一般宜用表鑲鉆頭；硬的、堅硬的和破碎的、軟硬不均的、裂隙性和高研磨性巖層宜選用孕鑲鉆頭。2、胎體硬度應(yīng)依據(jù)巖層的研磨性、裂開程度、硬度、顆粒度等因素選擇，其中主要因素為巖層研磨性和裂開程度。巖層研磨性強(qiáng)、裂開程度厲害、較軟、顆粒度粗的選用硬胎體。反之，研磨性弱、均質(zhì)完整、硬度大、顆粒度細(xì)的巖層〔如“打滑”巖層〕選用的胎體應(yīng)偏軟。如研磨性與硬度發(fā)生沖突時，則聽從于研磨性，例如遇研磨性強(qiáng)和硬度大的巖層時，應(yīng)選用特硬胎體。否則胎體很快被巖層磨損，使鉆頭失去工作力氣。3、巖層簡潔、研磨性越強(qiáng)、越硬，選用的金剛石品級應(yīng)越好，金剛石的粒度應(yīng)越細(xì)。4、巖層強(qiáng)研磨性、較裂開、顆粒粗，選用濃度較高的胎體5、巖層偏軟、裂開、研磨性強(qiáng)，胎體偏硬，使用的是孕鑲鉆頭，則鉆頭水口部位通水截面應(yīng)大，宜米用多水口鉆頭。反之，米用少水口鉆頭。類別軟

中硬 堅硬4^6 卞HZ1二研磨性ii~~表胎旳貝“■■ ■HIM■■ ■△A2140A-1△■ ■■A石■斎立卻.7J△△60—K<JA△A孕胎體蟲屯)■ ■ △▲■■a硬度皿七■ ■▲△A■A頭金剛20-50■ ■ ■▲石粒烈陰■ ■度或1O0AAAAA注：合承受罐合承受最好用高強(qiáng)度金剛石何承受-1金剛掃鉆頭參數(shù)選樣參考表地地層分類硏磨性金剛石濃度(%)金剛石粒度(目)軟中強(qiáng)中弱75%~100%20302(—40中哽75204020—6胎體硬度(URC)>40>4035—4535-45硬強(qiáng)中弱強(qiáng)中弱206050%-75%30—640—8035-45301360—803040堅硬<5%6060&)8020—3510—3金剛石鉆頭唇面外形的選擇：打算于巖石性質(zhì)和鉆頭的用途等因素。矩形唇面又稱平底形，常用于孕鑲鉆頭。它加工便利：有最小的工作面積，因而要求的鉆壓較小，從而在同樣鉆進(jìn)參數(shù)條件下獲得較高的鉆速。但它下至孔底時有一磨合過程，即開頭進(jìn)尺較慢，待磨成微弧形后，才以正常速度進(jìn)尺。其次其穩(wěn)定性較差，易造成鉆孔彎曲。此唇面常用于鉆進(jìn)中硬和中等研磨性巖層。圓弧形唇面可縮短初磨時間，常用于中硬和中等研磨性巖層。半圓形唇面即鉆頭底唇半徑等于二分之一壁厚。唇部內(nèi)外刃得到加強(qiáng)，適用于硬和研磨性巖層。階梯形唇面有一、二、三階梯多種，通常用于繩索取心鉆頭及單管厚壁鉆頭。這種鉆頭在鉆進(jìn)時有較好的穩(wěn)定性；碎巖時自由面較多而效果好，適用于鉆進(jìn)中硬巖層。目前在堅硬弱研磨性巖層中使用，也獲得較好的效果。錐形唇面這種鉆頭在孔底有良好的穩(wěn)定性和導(dǎo)向性，有利于防斜。繩索取芯鉆頭中常用。錐形唇面還可分內(nèi)錐、外錐、雙錐數(shù)種。底噴形唇面對孔底沖洗干凈；在裂開巖層中鉆進(jìn)，還能提高采心率：但加工簡潔。同心圓鋸齒形唇面又稱尖環(huán)槽形，金剛石主要分布在齒形局部。內(nèi)外側(cè)用的粒度較大，以保證鉆頭直徑。齒形唇面能造成多自由面的孔底，使鉆頭對巖石作磨削與剪切相結(jié)合的裂開作用，獲得較粗顆粒的巖粉，有助于金剛石的出刃，提高機(jī)械鉆速。由于鉆頭所需軸壓較小，還有較好的防斜作用。齒形唇面鉆頭適用于鉆進(jìn)硬而致密弱研磨性巖層。鉆具折斷事故的緣由鉆具工作時受力格外簡潔，一旦某一斷面上的合成應(yīng)力超過了它的強(qiáng)度極限，就會折斷。鉆具折斷的主要緣由有：1、鉆具本身不直，磨損嚴(yán)峻或有裂紋等缺陷，使用時檢查不嚴(yán)；2、鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)不適宜如壓力過大，鉆速過快；3、孔內(nèi)部清潔;鉆孔中有嚴(yán)峻超徑的孔段或者鉆進(jìn)時有吊塊，突然卡鉆,夾鉆，燒鉆等。鉆具振動的緣由〔一〕工藝技術(shù)方面的緣由1、所用設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)不好，如:鉆機(jī)穩(wěn)定性差，回轉(zhuǎn)器軸承有間隙等；動力機(jī)功率缺乏，超載荷時工作不穩(wěn)定；往復(fù)式水泵送水量和壓力不均，沖洗液產(chǎn)生脈動.2、鉆機(jī)地基的強(qiáng)度不夠以及鉆機(jī)在根底上安裝固定不牢；3、鉆孔構(gòu)造設(shè)計不合理，鉆桿,巖心管的直徑與孔徑協(xié)作不合理.4、粗徑鉆具沒帶穩(wěn)定接頭；使用彎曲的鉆桿和巖心管；使用鈍的或為正常磨損的鉆頭〔金剛石碎裂，唇部偏磨,鉆頭橢圓形磨損等〕；5、鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)的選擇與所鉆巖石的性質(zhì)不適應(yīng)；盲目的加壓和加大鉆速；鉆桿鎖接頭不同心；鉆桿由于制造方面的緣由或使用過程中不均勻磨損〔特別是在彎曲的鉆孔中使用〕,造成壁厚不均和橢圓度，引起鉆桿不同心，回轉(zhuǎn)不平衡；7、主動鉆桿彎曲，超長,在立軸中偏心；8、鉆孔發(fā)生彎曲；9、使用過重的提引水接頭和送水管；10、孔底有殘留巖心或其它金屬物品〔二〕地質(zhì)方面的緣由1、巖層裂開，裂隙發(fā)育?2、巖層軟硬變化頻繁.3、巖層層理，片理發(fā)育并于鉆孔軸線形成銳角；4、溶洞,空學(xué)發(fā)育.5、巖層的顆粒度不均勻，具有非均質(zhì)構(gòu)造；6巖石的硬度和強(qiáng)度不均?巖石的物理性質(zhì)1、密度與孔隙度巖石的質(zhì)量與其體積之比稱為巖石的密度。而巖石的孔隙度則是巖石中的孔隙的體積與巖石的體積之比。2、巖石的含水性與透水性巖石的含水性一般用含水度表示，它是孔隙中水的體積與巖石的體積之比。巖石的含水性與巖石的孔隙度成正比關(guān)系。巖石的透水性，以單位時間內(nèi)通過巖石的水量來表示。一般巖石的空隙度越大，透水性越高，巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性便越低。3、松散性和流散性松散性是指巖石構(gòu)造的致密程度，松散性強(qiáng)的巖石即巖石的顆粒之間的連接力弱，簡潔裂開坍塌。巖石的自由面，有盡力趨向水平的性能，稱為流散性。巖石的松散性和流散性都給鉆探施工帶來困難。4、穩(wěn)定性在巖體內(nèi)有自由面〔如鉆孔〕時，巖石能保持不坍塌、不崩落的性能稱作穩(wěn)定性。巖石的力學(xué)性質(zhì)巖石在外力作用下所表現(xiàn)便性與破壞的性質(zhì)，稱作巖石的力學(xué)性質(zhì)。與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)有關(guān)的主要是巖石的強(qiáng)度、硬度、彈性、脆性和塑性，以及巖石的研磨性。一、巖石的強(qiáng)度巖石的強(qiáng)度是指巖石對各種不同形式的外力〔拉力、壓力、剪切力、扭力等〕的抗裂開力氣的總稱。影響巖石強(qiáng)度的因素分為自然因素和工藝技術(shù)因素。自然因素：1234、5、巖石構(gòu)造構(gòu)造的缺陷工藝技術(shù)因素：123、外載作用的速度45、巖樣的線性尺寸A、B值A(chǔ)值是指鉆頭鉆進(jìn)巖石時，巖石對鉆頭中金剛石的磨損性；巖石B值是指鉆頭鉆進(jìn)巖石時，巖石對鉆頭胎體的磨損性。鉆頭轉(zhuǎn)速與金剛石粒度確實定鉆頭鉆速的大小與金剛石粒度大小有很大關(guān)系，假設(shè)要實現(xiàn)高速鉆進(jìn)，則孔底產(chǎn)生的巖粉較多，要求鉆頭的排粉效果要好，這樣鉆頭就必需選用粗克力的金剛石，有利于到達(dá)高轉(zhuǎn)速的目的。孕鑲金剛石鉆頭在鉆進(jìn)過程中，要求金剛石不斷地產(chǎn)生陳代謝，才能保證金剛石的正常鉆進(jìn)。這就需要在金剛石磨損的同時，胎體也要不斷地磨損，而對臺地的磨損是通過金剛石裂開下來的巖粉實現(xiàn)的。巖粉磨損鉆頭胎體的快慢取決于巖粉的粒度、硬度、巖粉量。巖粉的粒度和硬度與巖石本身有關(guān)，巖粉量的多少取決于鉆進(jìn)時效。鉆進(jìn)時效高，產(chǎn)生的巖粉量就多，這樣出于排粉方面的考慮，要求金剛石的粒度也應(yīng)越大。鉆頭胎塊下面的巖粉量越大，需要的金剛石粒度越粗，而巖粉量取決于鉆進(jìn)時效、胎塊長度、水口寬度、鉆頭線速度等因素，在胎塊長度、水口寬度確定后，巖粉量與鉆進(jìn)時效成正比，與鉆頭線速度成反比。鉆頭的金剛石的包鑲強(qiáng)度越低，鉆頭所需的金剛實粒度就越粗。鉆進(jìn)極堅硬地層時，時效都很低，一般只有12米/小時，金剛石的粒度越小越好。在鉆進(jìn)極堅硬底層時，巖粉根本磨不到胎體，金剛石無法陳代謝，隨著金剛石的快速鈍化，鉆頭最終根本無法進(jìn)尺。這說明為什么軟胎體鉆頭不能解決極堅硬地層鉆進(jìn)問題。由于胎體在軟，巖粉磨不到它也無濟(jì)于事。BB值越大，說明巖石B值較大的地層鉆頭時，需要設(shè)法增加鉆頭胎體的耐磨力氣。即降低金剛石的換層速度，或在不增加鉆頭工作層高度的條件下，設(shè)法提高鉆頭的金剛石層數(shù)。增加鉆頭胎體磨損力氣的途徑之一是設(shè)計鉆頭的金剛石參數(shù)中選用顆粒度較細(xì)的金剛石，這樣有利于增加鉆頭胎體的耐磨力氣，到達(dá)延長鉆頭壽命的目的。鉆頭實現(xiàn)正常鉆進(jìn)并不使金剛石消滅裂開現(xiàn)象的作用于胎塊外表單顆金剛石所受的最大壓力為金剛石抗壓強(qiáng)度的三分之一。在設(shè)計鉆頭時，假設(shè)所用的金剛石顆粒越粗，則鉆頭選用的金剛石濃度因較高；假設(shè)鉆頭所承受的壓力越大，則鉆頭選用的金剛石濃度應(yīng)較高；假設(shè)鉆頭的回轉(zhuǎn)速度越高，則鉆頭選用的金剛石濃度應(yīng)較高；假設(shè)要求鉆頭的鉆進(jìn)速度越快，則鉆頭選用的金剛石濃度應(yīng)較低。單管金剛石鉆頭使用條件1、鉆進(jìn)各種硬度和研磨性的完整巖層。2、在裂隙發(fā)育而承受雙管亦消滅巖心堵塞嚴(yán)峻的地層。3、在上述狀況下巖心不易被沖洗液沖蝕的巖層。4、在坑道鉆探水平孔和垂直孔。5、用于取樣鉆機(jī)鉆探。6小直徑工程