硬地层取芯中的岩石可钻进性与钻进方法

2026/1/27 7:39:42

金刚石钻头唇面形状的选择决定于岩石性质和钻头的用途等因素。 矩形唇面 又称平底形,常用于孕镶钻头。它加工方便:有最小的工作面积,因而要求的钻压较小,从而在同样钻进参数条件下获得较高的钻速。但它下至孔底时有一磨合过程,即开始进尺较慢,待磨成微弧形后,才以正常速度进尺。其次其稳定性较差,易造成钻孔弯曲。此唇面常用于钻进中硬和中等研磨性岩层。

圆弧形唇面 可缩短初磨时间,常用于中硬和中等研磨性岩层。 半圆形唇面 即钻头底唇半径等于二分之一壁厚。唇部内外刃得

到加强,适用于硬和研磨性岩层。

阶梯形唇面 有一、二、三阶梯多种,通常用于绳索取心钻头及单管厚壁钻头。这种钻头在钻进时有较好的稳定性;碎岩时自由面较多而效果好,适用于钻进中硬岩层。目前在坚硬弱研磨性岩层中使用,也获得较好的效果。

锥形唇面 这种钻头在孔底有良好的稳定性和导向性,有利于防斜。绳索取芯钻头中常用。锥形唇面还可分内锥、外锥、双锥数种。

底喷形唇面 对孔底冲洗干净;在破碎岩层中钻进,还能提高采心率:但加工复杂。

同心圆锯齿形唇面 又称尖环槽形,金刚石主要分布在齿形部分。内外侧用的粒度较大,以保证钻头直径。齿形唇面能造成多自由面的孔底,使钻头对岩石作磨削与剪切相结合的破碎作用,获得较粗颗粒的岩粉,有助于金刚石的出刃,提高机械钻速。由于钻头所需轴压较小,还有较好的防斜作用。齿形唇面钻头适用于钻进硬而致密弱研磨性岩层。

根据以上原则,具体选择时还可参照下面几条:

1、6-7级完整均质的岩石选用人造聚晶表镶金刚石钻头和粗粒表镶金刚石钻头,粒度为10-20粒/克拉,胎体硬度应在HRC45左右。

2、7-8级中等研磨性,较完整的岩层选用粒度为20-40粒/克拉的中粒表镶钻头和60目以粗的孕镶钻头,胎体硬度为HRC40左右。

3、9级以上中等研磨性,较完整的岩层选用80目以细的孕镶钻

头或者品级好的粒度为40-60粒/克拉的细粒表镶钻头,胎体硬度应在HRC35-40左右。

4、研磨性强的岩层(如石英砂岩)应选用胎体硬度较大的、浓度较高的、粒度较细的孕镶钻头或者品级好、粒度细的表镶钻头(60-100粒/克拉)。

钻进节理发育、构造复杂的裂隙破碎岩层,应选用胎体硬度大的孕镶钻头或细粒表镶钻头,而且必须采用双管钻头。

选用金刚石钻头时应根据具体岩层考虑金刚石孕镶钻头的金刚石粒度、金刚石浓度、和胎体硬度。

钻具折断事故的原因

钻具工作时受力非常复杂,一旦某一断面上的合成应力超过了它的强度极限,就会折断。

钻具折断的主要原因有:

钻具本身不直,磨损严重或有裂纹等缺陷,使用时检查不严; 钻进规程参数不合适如压力过大,钻速过快;

孔内部清洁;钻孔中有严重超径的孔段或者钻进时有吊块,突然卡钻,夹钻,烧钻等。

钻具振动的原因 工艺技术方面的原因

所用设备的技术状态不好,如:钻机稳定性差,回转器轴承有间隙等;

动力机功率不足,超载荷时工作不稳定;往复式水泵送水量和压力不均,冲洗液产生脉动.

钻机地基的强度不够以及钻机在基础上安装固定不牢; 钻孔结构设计不合理,钻杆,岩心管的直径与孔径配合不合理. 粗径钻具没带稳定接头;使用弯曲的钻杆和岩心管;使用钝的或为正常磨损的钻头(金刚石碎裂,唇部偏磨,钻头椭圆形磨损等);

钻进规程参数的选择与所钻岩石的性质不适应;盲目的加压和加大钻速;

钻杆锁接头不同心;钻杆由于制造方面的原因或使用过程中不均匀磨损(特别是在弯曲的钻孔中使用),造成壁厚不均和椭圆度,引起钻杆不同心,回转不平衡;

主动钻杆弯曲,超长,在立轴中偏心; 钻孔发生弯曲;

使用过重的提引水接头和送水管; 孔底有残留岩心或其它金属物品. 地质方面的原因 岩层破碎,裂隙发育. 岩层软硬变化频繁.

岩层层理,片理发育并于钻孔轴线形成锐角; 溶洞,空学发育.

岩层的颗粒度不均匀,具有非均质结构; 岩石的硬度和强度不均.


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