1. 为了好搜索
1.钻井工程在岩土工程中的作用？
答：钻井工程是指在初步探明油、气、水储藏情况后通过钻具（钻头、钻杆、钻链等）对地层钻孔，然后用套管联系并向下延伸到油、气、水层的过程。
岩土工程：在工程建设中有关岩土或土的利用，整治或改造的科学技术。因此，我们可以知道钻掘工程为岩土工程的发展起了很大的促进作用，主要是利用钻井工程发现了地层下很丰富的物质资源，为岩土工程的发展提供了良好的条件和先进的技术，同时我们可以知道钻井工程是岩土工程中的一小部分，岩土工程要想挖掘地下的物质资源必须要利用到钻井技术，然后提取出资源，就是说钻井工程为岩土工程发展取得决定性因素。
2.钻井工程的全过程？
答：开钻前要在设计的孔位处平整场地，控好钻进冲洗液的循环槽、池和安装钻塔14、钻机房15必须的基坑。按设计的钻孔方向在钻塔中安装钻机7，泵18和驱动钻机与泵的电动机19。用安装好的钻机按设计的方向开孔，然后在孔口固定孔口管6。
钻进时，首先用绞车16向孔内下方钻柱，钻柱由钻头岩心管3、异经接头4和钻杆柱5组成，钻杆柱的总长度应大于孔深，各部分钻柱之间用密封的螺纹连接。钻杆柱上部穿过钻机的回旋立轴8，并用卡盘9夹持住。在钻杆柱顶装有钻探水龙头10，用高压胶管17把它与泵18相连。一边冲洗钻孔一边回旋，小心的把钻头下至孔底并开始钻进。
根据新钻岩石的物理——力学性质，在轴向力和回转力的共同作用下，钻头在孔底钻出一个环形空间，兵产生了岩心2，随着钻孔加深岩心将充满岩心管。
冷却钻头，清除孔底破碎下来的岩屑并把它带至地表，要用冲洗介质冲洗钻孔。
岩心充满岩心管时，应可靠地卡取岩心，并把它从岩心管的下部弄断。
提钻时把钻杆柱卸成单独的立根，并把它们摆放在立根台上。立根一般由2—4根钻杆用螺纹连接而成，立根长度取决于钻塔的高度，一般应比钻塔低3米左右。提钻时可通过拉力表测出钻杆柱的质量。
钻具提至地表后，拧下钻头，从岩心管内取出岩心。冲洗并去掉岩心上的泥皮，丈量岩心长度，再按顺序摆放于岩心箱中，标明取心的孔段和岩心采取率。每次提钻时仔细观察，当其已磨损时应及时更新钻头，重复以上的步骤。
3.岩石的强度。
答：强度是固态物质在外载作用下抵抗破坏的性能指标。影响岩石强度的因素：（1）造岩矿物的强度。（2）孔隙度密度。（3）各向异性。（4）岩石受载方式。（5）应力状态。（6）加载速度。
4.岩石的硬度
答：岩石的硬度：反应岩石抵抗外部更硬物体压入其表面的能力。影响岩石硬度的因素：（1）岩石中新含矿物的性质。（2）各向异性。（3）在各向均匀压缩条件下，岩石的硬度增加。（4）随着加载速度增加，将导致岩石的塑性系数降低，硬度增加。
5.岩石的研磨性。
答：岩石的研磨性：岩石磨损工具的能力称为岩石的研磨性。分为两种：（1）摩擦磨损。（2）磨粒磨损。
影响岩石研磨性的因素：（1）岩石颗粒的硬度大，研磨性也越强。（2）岩石胶结构的粘结强度越低，岩石的研磨性越强。（3）岩石颗粒形状越尖锐，颗粒尺寸越大，则岩石的研磨性越强。（4）空隙性岩石表面粗糙，与工具接触的局部易产生应力集中，增强岩石的研磨性。（5）硬度相同，单矿物研磨性低，非物质和多矿物的岩石研磨性越强。（6）介质会改变岩石的研磨性。
6.岩石破碎的三种方式。
答：岩石破碎：是挖掘作业中使部分岩体脱离母体并破碎或岩块的工艺和理论。分为切割破碎、冲击破碎、爆炸破碎。
7．应轴式钻机由哪几部分组成。
答：动力机、离合器、变速箱、分动箱、立轴、卷扬、液压器。
8、硬质合金钻头的结构三要素。
答：一定数量的硬质合金切割工具，按一定形式排列在钻头体上，可形成钻进不同地层的钻头结构。这些决定钻头结构的要素称为硬质合金钻头的结构要素。
钻头体：是切削具的支撑体。
切削具出刃分为：内外出刃，底出刃。
9、磨锐式钻头。
答：磨锐式硬质钻头合金钻头的切削具被磨损后，可重新用砂轮修磨成具有锐角的单斜面切削具，以利切入岩石随着切削具的磨损，机械钻速逐渐下降。钻头体的外形可把磨锐式钻头分成肋骨钻和普通环状钻头。
肋骨钻头是在钻头体外侧均匀分布地焊上数块肋骨片，并在肋骨上镶焊小刃角的切削具。
普通环状钻头：可钻进中硬或中硬以上的弱研磨性地层。
10、自磨式钻头。
答：钻进坚硬岩石时，除了采用金刚石钻头，钢粒钻头外，常用自磨式硬质合金钻头。自磨式钻头的切割具断面小被磨损后其接触面积保持不变，不存在磨锐式钻头切削具逐渐变钝的弱点。但小断面切削具的抗折断能力很差，就以必须用齿状软钢支撑切削具。
11、金刚石钻头的类型及破岩机理。
答：（1）表镶金刚石钻头。金刚石沿同心圆运动时，它向岩石传递，一定的质量，岩石吸收能量后产生破碎并形成小的沟槽。在弹—脆性岩石中，由于大小剪切体的产生，沟槽的宽度大大超过了金刚石吃入岩石的深度。金刚石被磨钝后，必须在孔底某一点处多次重复补充荷载才能使岩石产生破碎，即这时的岩石破损过程具有疲劳破碎的性质。
（2）孕镶金刚石钻头。孕镶金刚石钻头的孔底碎岩过程不同于表镶钻头，因为它用的金刚石颗粒小，且埋藏于胎体之中，孕镶钻头必须在钻进规程中保持自磨出刃的性质，才能维持钻进速恒定而不衰减。
12、金刚石钻头的结构要素。
答：（1）钻头用的金刚石：天然和人造金刚石颗粒取决于新钻岩性。（2）金刚石在胎体中的含量：金刚石的含量，影响钻头性能重要参数。（3）钻头的胎体性质：根据新钻岩石正确选择胎体硬度。（4）钻头的磨面形状：磨面形状多为平底线，在孔内磨合一段时间后便能自然形成圆弧状。（5）钻头的水口：设计成多水口，小水口，这样防止烧钻。
13、钻进速度。
答：（1）回次钻速：从经孔内下放钻具——钻进——从孔内提起钻具称之为产生循环中的一个回次，随着钻孔加深和岩石可钻性级别提高，在一个回次中起下钻具的作业将占去很多的时间。因此必须优选钻进参数，实现钻具升降作业机械化，以提高回次钻进。
（2）循环钻进：指的是从开孔到经孔整个生产大循环的平均钻速。
14、钻进规程（最优、合理、专用）
答：当地质——技术条件和钻进方法已确定时，在保证钻孔质量指标前提下，为获取最高钻速或最低每米钻进成本而选择的钻进参数搭配叫做最优规程。
在给定的技术装备下，当钻进规程参数的选择受到某种制约时，在保证钻孔质量指标的同时争取最大钻速的钻进参数组合叫做合理规程。
为完成特种取心，矫正孔斜，进行定向钻进等任务事采用的参数搭配为专用规程。
15、金刚石钻进的临界规程。
答：钻头胎体温升正常，功率消耗平稳，同时钻头磨损转微，而在临界规程下，钻头胎体升温将急剧上升，功率消耗剧增，钻头磨损严重，甚至出现烧钻。
（1） 胎体温度与钻压P和钻速n的关系。
（2） 功率消耗、机械钻速与钻进规程的关系。
（3） 胎体温度与冲洗液的关系。
（4） 钻头磨损与钻进规程的关系。
16、螺旋钻头的临界转速。
答：临界转速的概念：转速较低时，钻屑的离心的惯性力小，孔壁对钻屑的摩擦力不足以使钻屑与叶片之间产生相对运动，钻屑只能随时叶片旋转而不上升。随着转速的增大孔壁对钻屑的摩擦力也增大，转速超过某一临界点后，孔壁对钻屑的摩擦力足以使钻屑与螺旋叶片之间产生相对运动，钻屑就会上升。这一转速的临界点称为临界转速。
17、潜孔式钻机。
答：（1）阀式冲击器：正作用冲击器、反作用冲击器、双作用冲击器。
（2）无阀冲击器：射流式冲击器、射吸式冲击器。
（3）有阀潜孔锤：排气结构、防空打机构、配气机构。
18、土芯的采取。
答：工程地质钻探的主要任务之一是在岩土层中采取岩心或原状土试样，岩心试样的天然结构一般不易破坏，而土的试样却很容易被扰动。
取土方法：（1）压入法：分为连续压入法和断续压入法。前者用滑轮组合装置将取土器一次快速压入地层适用于较软土层中的取样，后者将取土器分两次或多次压入地层中。
（2）击入法：一般适用于较硬与坚硬土层取样，分为孔外击入法和孔内击入法。
（3）回转击入法：采取坚硬土层中的土样或岩样时，若上述取土方法无法采取，可采用机械回转钻进的回转压入或取土器。
19、岩（矿）芯采取率及影响因素。
答：岩矿心采取率：实际自孔内取上的岩矿心长度与实际钻进尺寸之比。对于岩矿心一般要求岩心不低于65%，矿心不低于75%，如果不足，应进行补取。
影响因素：
（1）：自然因素：影响取心数量和质量的自然因素主要是新钻岩石的物理力学性质和岩矿层的结构、构造。
（2）人为因素：①钻进方法选择合不合理：钢粒钻进时振动大，孔壁间隙大，钻出的岩矿心细，对岩矿心磨损作用大，硬质合金钻进时磨损转轻微，金刚石钻进时最小。②钻具结构选用合不合理：钻进中使用弯曲或偏心的钻心管、钻杆、钻头时，钻进中钻具回转运动，产生离心力和水平振动，使岩心受到冲撞，磨损而破坏。③钻进规程：压力、转速、泵量。④操作方法不正确：钻进中盲目追求尺寸，回次时间时长，提钻不及时，都会增加岩矿心在孔底被破坏的可能性。
20、取芯工具及方法。
答：（1）卡料卡取法：当用硬质合金和钢粒钻进中硬及中硬以上，完整的岩矿属性时，钻进回次终了是，可从钻杆内向孔底投入卡料卡紧并扭断岩心。
（2）卡簧卡取法：卡簧装于钻头体的内锥面上，回次终了时稍上提钻具，即可把岩心卡拉断。
（3）干钻卡取法：在回次终了停止送水，干钻尺寸一小段利用来排除的岩粉来挤塞岩矿心，再通过回转将其扭断提出。
（4）沉淀卡取法：在回次终了停止冲洗液循环，利用岩心管内悬浮岩粉的沉淀，挤塞卡牢岩矿心。
（5）楔断器卡取法：在钻进混次终了将钻具提出孔外，下入楔断器，利用吊锤冲击楔子将岩心楔断，再下入夹具将岩心提出。
21、其他取芯方法。
答：（1）单层岩心管钻具。
（2）双管钻具。①双动双管②单动双管
（3）绳索取芯钻具：①单动双层岩心管②打捞器。
（4）反循环钻进取心：①孔底局部反循环取芯②全孔反循环取芯。
22、钻井液的作用。
答：（1）良好的冷却散热能力和润滑性能。
（2）良好的剪切稀释性能。
（3）.良好护壁,防漏和抗御外界影响的能力.
（4）.具有自身不发酵变质和不腐蚀钻具的性能.
23.钻孔位置结构三要素.
通常我们把孔深,方位角和顶角叫做孔斜三要素,有了孔斜三要素便决定了钻孔轨迹.
24.钻孔弯曲的充要条件.
钻孔弯曲的根本原因是粗径钻具轴线偏离钻孔曲线.
1,存在孔壁间隙,为粗径钻具提供偏倒或弯曲的空间,此条件主要影响钻孔弯曲强度.
2.具有倾倒或弯曲的力,为粗径钻具轴线偏离钻孔轴线提供动力.
3.粗径钻具倾斜面方向稳定.粗径钻具倾斜面是指偏倒或弯曲的粗径钻具轴线与钻孔轴线所决定的平面孔壁间隙和倾倒或弯曲时实现钻孔弯曲的必要条件,而粗径钻具倾斜面方向稳定是残生钻孔弯曲的充分条件.
25.钻孔漏失的判别,测量及堵漏方法
1.从岩层结构判断:因为在钻探中,初次漏失往往发在几底.发现漏失后,首先应对钻探取上的岩心进行分析观察接近孔底的岩心是否有松散,裂隙,节理发育或溶蚀情况,完成程度如何.
2.从钻进过程中判断:如果在钻进过程突然出现漏失并伴有钻速突然加快或钻具坠落,则应考虑是否遇到了破碎带,大裂隙或大溶洞.
3.从孔内水位判断:当在不含水底层中发生孔底漏失时,则孔内没有稳定水位,即所谓全孔漏失.
测量方法1.现场简便测定法1.止水测定法2.隔离压力试验法.
2.井温测定法
3.钻孔测漏仪
2. 钻进技术方法
当时处在新中国建立初期，马坑矿区钻探方法主要是合金钻进和铁砂钻进。
3.3.1 合金钻进
硬质合金是一种硬度很高、具有一定强度的切削刀具。它最早应用在金属切削刀具上，被地质勘探引进，镶焊制作硬质合金钻头。
（1）工艺原理
硬质合金钻进时，钻头上的切削具在轴心压力和回转力的作用下，压入并剪切岩石，使岩石破碎，再用冲洗液将破碎的岩石碎屑和颗粒冲洗上来。
（2）硬质合金钻头
硬质合金钻头结构形式如图3.2、图3.3、图3.4所示。
图3.2 硬质合金钻头结构
1—钻头体；2—水口；3—合金；4—水槽
图3.3 合金排列形式
（a）单圈排列；（b）多圈排列；（c）密集排列
图3.4 合金钻头的水口形式
（a）三角形；（b）圆弧形；（c）梯形；（d）矩形
（3）合金钻进使用地层及其特点
硬质合金钻进适用1～6级及部分研磨性较弱的7～8级岩石，它的特点是效率高、成本低、操作比较简单、钻孔质量较好（与铁砂钻进比较，孔壁规整，偏斜较小，岩心光滑，采取率也较高）。
3.3.2 铁砂钻进
铁砂钻进是利用铁砂作为研磨材料破碎岩石的钻进方法，在5～7级中硬地层中使用，是当时我国地质钻探中比较广泛采用的钻进方法。
3.3.2.1 铁砂钻进工艺原理
铁砂钻进时，在钻头的轴心压力和回转力作用下，孔底铁砂被拖动，不断翻滚，压入岩石和冲击岩石，使岩石破碎而获得进尺。在破碎岩石过程中，铁砂和钻头也逐渐地磨耗。
完整的铁砂工作时，主要以棱角压入岩石。铁砂棱角压入岩石的瞬间，由于轴心压力不断增加，首先使岩石产生弹性变形，岩石在弹性变形阶段并不破碎；轴压继续增加超过岩石弹性极限，岩石表层发生许多微小裂纹；在轴压力再增加（达到1000N/cm2）时，裂纹纵横交错，不断延伸、扩大，使岩石产生体积破碎，并与孔底岩石分离。这是铁砂压入岩石、破碎岩石的过程。
铁砂钻进时，铁砂除了受轴心压力作用压入岩石外，还受到钻头回转的拖动，在孔底翻滚，对岩石产生冲击作用。冲击作用使铁砂压入岩石的作用力增加了许多倍，加速了岩石的疲劳破裂和体积破碎。
3.3.2.2 铁砂钻头
铁砂钻头的结构形式如图3.5、图3.6所示。
图3.5 普通铁砂钻头
图3.6 铁砂钻头水口形式
（a）双斜边水口；（b）单弧形水口；（c）双弧形水口；（d）斜弧形水口
3.3.2.3 铁砂钻进规程
铁砂钻进规程包括钻压、转数、泵量、投砂量、投砂方法等五个参数。根据岩石性质，钻孔口径、设备能力等合理组合钻进参数，才可获得较高的钻速，延长钻头使用寿命，增加回次进尺，减少铁砂的消耗并保证钻孔质量。
（1）钻压
铁砂钻进需要一定的钻压。只有当钻压超过岩石的临界抗破碎强度时，铁砂才能压入岩石，使岩石产生疲劳破碎和体积破碎，如：泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、硅化灰岩等地层，钻头Ф110mm，水口宽1/4周长时，单位压力400～500N/cm2，轴心压力4～8kN，将获得较高的钻速；当单位压力大于600N/cm2，铁砂很快被破碎而失去工作能力，钻速明显下降，铁砂消耗量大幅度增加。
（2）转速
转速也是影响钻速的重要因素。转速越快，铁砂破碎岩石的冲击力越大，铁砂冲击岩石的次数增多，岩石破碎加速，钻速提高。铁砂钻进的转速一般为120～250 r/min：孔深时，钻机功率消耗大，钻具工作状态对钻头不利，采用慢转速；孔浅时，钻机功率消耗少，钻压易传到钻头，可采用快转数。
（3）泵量
铁砂钻进中，冲洗液除了冲洗孔底岩粉、冷却钻头、保护孔壁外，还有调整钻头唇部铁砂数量的重要作用。因此，冲洗液量的大小对钻速有很大影响。一般来说，孔深300m左右时，采用Ф110mm钻头钻进6～8级较完整岩石，回次初期的泵量为40～50L/min，回次中期根据孔内情况、钻进地层等因素适当减少，回次末期泵量为28～30L/min。泵量过大，铁砂在钻头外部悬浮不能导入钻头唇部，会降低钻速；泵量过小，冲洗液上升流速低，铁砂会集中在钻头底部相互挤压，会降低钻速，岩粉也不能及时排除，严重还会造成糊钻或烧钻事故。实践表明，冲洗液上升流速应保持在0.17～0.3m/s之间。
（4）投砂量
孔内应保持有足够的铁砂数量，才能有效地破碎岩石。不同岩石、岩性和孔径消耗铁砂量是不同的，因此，每个回次应根据实际地层、岩性及消耗量投入一定量的铁砂，保持孔底有足够量的铁砂。应随孔内具体情况和地层条件的变化而适当增或减投砂量：一般来说，较坚硬岩石钻进时，投砂量应多些；岩石较软时，则适当减少投砂量。例如，口径Ф110 mm的钻头钻进时，回次平均投砂量为1.5～3kg。
（5）投砂方法
投砂方法有一次投砂法、结合投砂法和连续投砂法三种。一次投砂法就是将回次所需要的铁砂量一次投入孔内；结合投砂法是先投入回次投砂量的60%，回次中再将其余的砂量补入孔内，较坚硬的岩石层钻进一般采用此法；连续投砂法就是保证孔底有足够工作砂量的前提下，不断地均匀补入铁砂，确保孔内铁砂量能满足钻进的需要。
3. 硬质合金钻进
硬质合金的制成、分类及其应用已在本工种基础知识分册第二章第七节中做了介绍。这里主要针对硬质合金钻进特点、钻头结构组成、钻进基本原理、钻进规程参数选用及其注意事项进行归纳阐述。
(一)硬质合金钻进含义及特点
硬质合金钻进是指将硬质合金镶焊在钻头体上作为破碎岩石工具的一种钻进方法。
硬质合金钻进的特点是:操作简便,钻进技术参数容易掌握控制,孔内事故较少;在中硬以下岩层中钻进效率高,钻孔质量好,岩心光滑,采取率较高,孔斜较小,材料消耗少,钻头镶焊工艺简单,修磨方便,成本较低。但硬质合金硬度有限,强度和耐磨性尚嫌不足,在硬岩层中钻进效率不高,钻头寿命不长。
(二)硬质合金钻头
硬质合金钻头分取心钻头和不取心钻头两大类。钻探用硬质合金钻头结构对钻进效率、钻头寿命、钻进规程和操作技术都有一定的影响。所以,一般选用硬质合金钻进时,必须根据不同地层,选用不同结构形式的钻头。
1.硬质合金钻头结构
合金钻头的结构要素有:钻头体、合金数目及排列方式、合金出刃、合金的镶焊角、钻头水口、水槽等。
(1)钻头体
钻头体是由D35号或D45号无缝钢管车制而成,钻头体是镶嵌切削具的基体,上端内壁有一内圆锥度,便于卡取岩心和保证冲洗液的畅通。加工时要求钻头体轴线垂直于端面,钻头体与丝扣同心度要高,否则会直接影响钻进效果。
(2)切削具数目
在确定切削具数目时,要考虑岩石性质、钻头直径、设备能力、岩粉的排除及合金的冷却等条件。
1)硬质合金之间的距离应有一定值,以保证岩石破碎时,能产生大剪切体进行体积破碎。
2)对硬度大、研磨性大的岩石,为了延长钻头的使用寿命,要适当增多合金数目,以保证每个合金的体积磨损量不致过大。
3)钻头直径大,破碎岩石面积大,在保证每个合金所需压力情况下,应镶焊较多的切削具。
4)在设备功率大、钻具强度大的情况下,相同钻头直径,增加切削具数目就等于增加同时工作的切削量,可以提高钻进速度。
5)确定合金数目时,还应考虑钻头体上所允许的水口数目,以保证每个合金的完整冲洗与冷却。
(3)切削具出刃
钻进时为了使切削具能顺利地切入岩石,并保持冲洗液畅通以减少钻头的磨损,切削具必须突出钻头体一定的高度,这高度部分则称为出刃。切削具的出刃有内出刃、外出刃和底出刃。
内、外出刃主要是造成钻头体与岩心、钻头体与孔壁之间的环状间隙。加大内、外出刃,会使破碎岩石面积增大,钻头回转阻力增大,切削具容易崩刃折断,功能的消耗增多。但较大的内、外出刃,会使冲洗液流通阻力减少,有利于岩粉排除和减少岩心堵塞机会。底出刃担负切入和破碎岩石的任务。底出刃大,切入岩石深度大,也有利于冲洗液畅通,但过大了,会造成崩刃折断,影响钻进。底出刃有两种形式:一种是平底式,另一种是阶梯式。
2.自磨式针状硬质合金钻头
所谓自磨式硬质合金钻头,就是将较小断面的硬质合金包镶在胎体内,钻进时,随胎体的磨耗合金自磨出刃,合金与岩石的接触面积不变,始终保持一定的克取能力,直到底出刃完全磨完为止。
自磨式针状硬质合金钻头有如下特点:
1)针状合金作为硬质点均匀地分布在胎体中,多刃且断面积小,容易克取岩石,故有较高钻进速度。
2)针状合金自磨出刃,而且胎体唇面积始终保持不变,直到包镶的针状合金磨完为止,故钻速稳定,钻头寿命长。
3)针状合金被胎体支撑着,钻进中始终微露,不易崩落,保证了合金有效地克取岩石。实践证明,这种钻头适用于钻进Ⅵ～Ⅶ级及部分Ⅷ级地层,机械钻速高,回次进尺和钻头寿命长,操作方便,成本较低。
(三)硬质合金钻进的适用范围
硬质合金钻进是硬质合金钻头在轴向压力和钻具回转力作用下,破碎孔底岩石,同时用冲洗液来冷却钻头并将破碎的岩石颗粒排除孔外(或悬浮起来),为切削具继续破碎岩石创造条件。合金在破碎岩石的同时,本身也在不断磨钝和磨损,钻进速度下降。当回次钻速下降时,则采心提钻,更换钻头。硬质合金钻进适用于岩石可钻性Ⅰ～Ⅵ级及部分Ⅶ～Ⅷ级研磨性弱的岩层钻进。
1.松软至较软岩石
即可钻性Ⅰ～Ⅳ级岩石或土层,如黄土、黏土等第四纪地层及泥炭、砂藻土、泥岩、泥质岩、页岩、大理岩、白云岩等。
该类地层钻进特点是:破碎岩石容易,岩石研磨性小,钻进效率高;相应地是孔内岩粉多,岩粉颗粒大,有时孔壁易坍塌。此类地层大都是塑性岩层,都有黏性,钻进时易产生糊钻、蹩水、缩径等现象。如钻进砂岩,岩石有一定的研磨性。
钻进时,要解决的关键问题是蹩水、糊钻、保持孔内清洁和保护孔壁等。为此,最好选用内、外出刃大,底出刃大的,排水通畅的螺旋肋骨钻头,内外肋骨或薄片式合金钻头、阶梯肋骨钻头和普通式硬质合金钻头等。应选用的钻进技术参数是高转速、大泵量、较小钻压。钻进砂岩石时钻进技术参数较前为大。钻进中应选用失水量小的优质泥浆护壁。采岩心提钻动作要快。如孔壁坍塌,则应创造条件,力争快速通过,以缩短孔壁暴露的时间。钻进中发现蹩水,应加强活动钻具,以使冲洗液循环畅通,当处理失效时,则需立即提钻,绝不能用改小水量的办法勉强钻进,以免孔底岩粉越聚越多,造成埋钻或烧钻事故。
2.中硬岩石
即可钻性Ⅴ～Ⅵ级岩石,如钙质砂岩、石灰岩、橄榄岩、细大理岩等。
这类地层钻进特点是:钻进效率不高,岩石有一定的研磨性,护壁问题不大,钻进时要解决的关键问题是如何提高钻进效率。应尽量选用高效钻头,充分发挥分别破碎及掏槽破碎岩石作用。所以应选用各种阶梯式破碎钻头和各种小切削具钻头,如品字形钻头、三八式钻头等。钻进时应采用“两大一快”(钻压大、泵量大、转速快)的钻进技术参数。
3.硬岩
即可钻性Ⅶ级及部分Ⅷ级岩石,如辉长岩、玄武岩、结晶灰岩、千枚岩、板岩、角闪岩等。
该类地层的钻进特点是:岩石硬,有研磨性,合金磨损较严重,钻进效率低。钻进时要解决关键问题是在延长钻头寿命的情况下提高效率。钻进时应选用大八角、负前角、针状硬质合金钻头等。钻进技术参数为:大钻压、中速、中泵量。
4.裂隙及研磨性岩石
该类地层钻进特点是合金崩刃和合金磨损严重的问题。解决关键问题是防止合金崩刃,减少合金磨损,延长钻头寿命。应选用抗崩刃和抗折断能力强的钻头。如大八角、负前角、双品字、针状硬质合金钻头。在裂隙发育地层,应选用较低钻压、中等转速和中等泵量。在研磨性大的地层应选用大钻压、较大泵量和适当小的转速。
(四)硬质合金钻进基本原理
钻进中,镶焊在钻头体上硬质合金切削具受两个力作用,即轴向压力(给进力)Py和回转力Px的作用(图4-11)。当轴向压力Py达到一定值后,硬质合金切削具对岩石单位面积的压力超过了岩石抗压入阻力,其刃部便切入岩石,并达到一定深度h0,与此同时在回转力Px的作用下,共同向前切削岩石,如果岩石较脆,受力体被剪切推出;若岩石较软呈塑性体,利用合金切削具前部岩石便被削去一层,孔底工作面呈螺旋形式不断加深。
图4-11 合金切入岩石
Py—轴向压力;Px—回转力;h0—合金切入深度
图4-12 合金切入脆性岩石
Py—轴向压力;Px—回转力;KOK'—崩落岩屑
钻进脆性岩石时,如图4-12所示。合金(切削具)在轴向压力作用下切入岩石,当合金与接触面压力大于岩石抗压强度时,则岩石发生脆性剪切,剪切体沿滑剪切面向自由面崩出,切削具同时压入破碎后的KOK’坑穴中。由于切削具是单斜面的,崩出后的岩体不对称。当合金切入h0深度后,在回转力Px作用下则发生水平剪切的过程。首先是将岩石KOK’块剪切掉,此时称为大剪切;当切削具继续前进时,在切削具的刃尖端不断发生小体积剪切,崩落出小体积岩屑;经过不断地小体积剪切后,切削具刃前与岩石全部接触,又发生大体积剪切。因此,在脆性岩石中回转切削过程是由数个小剪切和一个大剪切所组成的不断循环过程。同时,由数个小剪切到大剪切,切削槽也由窄变宽,切削槽底面不平,底槽深度也在高低不平变化着,回转阻力也由小变大。
钻进塑性岩石时,如图4-13所示。只有当合金(切削具)上轴向压力大于与岩石接触面上的抗压强度时,才能切入岩石。岩石产生塑性变形,挤向两边,破碎岩石体积等于合金(切削具)切入体积。与此同时,在回转力Px作用下,压迫并切削前面岩石,使之发生塑性变形,并不断向自由面之前滑移切削。钻进时切削过程是平稳的、连续的,并且切削槽宽与刃宽基本上是相等的。
硬质合金切削具破碎了岩石表层后,便处于岩石的槽沟中,如图4-14所示。实践证明,切削具再对槽沟底部岩石进行破碎时,所需的轴向压力和回转力比破碎表层岩石大。而且破碎岩石体积小,这主要是槽沟底部只有一个自由面,破碎时受到了周围岩石限制。因此在钻进时,如能改变切削槽底面(工作面)的形状,增加孔底工作面上的自由面,将有利于切削具对孔底岩石破碎。切削具底出刃呈阶梯状列的钻头,就能增加孔底工作面上的自由面,降低切削具破碎岩石的阻力。
图4-13 合金切入塑性岩石
Py—轴向压力;Px—回转力;h0—合金切入深度;b—合金切入宽度
图4-14 合金切削孔底的形状
Py—轴向压力;Px—回转力;a'b'c'—大剪切体;β—合金侧刃崩落角;B—切屑具宽度;B1—大剪切岩石槽宽
从上可以看出,钻头上合金切削具既要克服岩石的抗压入阻力,又要克服岩石的抗剪切强度。同一种岩石,其抗压入强度要比抗剪强度大得多。因此,在钻进时所需的轴向压力要比回转力大,切削具刃部所受到的摩擦力也很大。导致硬质合金切削具在孔底破碎岩石的同时也被磨损,使刃角逐渐变钝,增大了切削具与岩石的接触面,降低了切削具单位面积上的压力,破碎岩石效率逐渐降低,为保证破碎岩石的正常进行,应逐渐增加轴向压力。因此,必须注重研究钻进中硬质合金的磨损问题。在实际钻进中,用泥浆或乳化液冲孔时,对合金切削具有一定的润滑作用,可减少合金磨损。同时及时用冲洗液冷却钻头合金切削具并使孔底清洁,对减少合金的磨损会起重要作用。
(五)硬质合金钻进规程参数及其选用
硬质合金钻进技术参数通常指钻压(钻具的轴向压力)、转速(钻具的回转速度)及冲洗液量等钻进过程中可以控制的参数值。它们对钻进效率、钻孔质量、材料消耗、施工安全等有直接影响。因此,在操作过程中应根据岩石性质、钻头结构、钻探设备能力和钻具的适应能力,以及钻孔质量要求等条件进行合理确定。
1.钻压
有两种表示方法,即钻头上总钻压P(又称为钻头轴向压力Py)和单位钻压(又称每颗合金上的钻压P)。钻头钻压和回转力构成了切削具破碎岩石的切削力。增加钻头压力,是提高钻速的主要途径。
钻压大小对钻进效率和钻头寿命都有很大影响,在其他条件不变的情况下,在一定范围内,钻速和钻头的寿命都将随钻压的增大而增加。
采用针状合金钻头时,因钻头上针状合金胎块的截面面积大于同径的普通合金钻头切削具刃部的截面,又因有一部分钻压要消耗于胎体的磨损,因此需要较大钻压,一般比同径普通合金钻头所需压力大20%左右。
钻头总钻压P可用下式计算:
轴向压力Py=切削具数目m×每颗切削具所需钻压(P)
2.转速
钻头转速是指钻头每分钟的转动速度。它是衡量钻具回转快慢的参数。
钻头转速通常有如下两种表示方法:①转数(n):钻头每分钟的转数,r/min;②圆周线速度(v):钻头回转时的圆周速度,m/s。
在硬质合金钻进中,通常采用钻头每分钟转数表示转速。对于硬质合金钻进,钻头转数的选用对其钻速影响很大。
生产实践证明,在一定的条件和范围内,增加钻头转数,即增加了合金切削具的破碎岩石次数;钻速随转数的增加而增高。不同性质的岩石要求的最优转数也不相同,转速的增加有最优极限值,超过此值后,钻速反而会下降,其原因主要是在高转速的条件下,合金切削具在岩石表面的作用时间太短,而影响切削具的切入深度,以至钻速下降。另一原因是高转速使孔底温度增高,切削具加快磨钝而使钻速下降。
为了提高钻速,在一定的钻压下,应根据钻探设备能力、岩石性质、钻头结构以及孔深、孔径等条件来合理选择最优转速值。一般情况下,在钻进软岩石或利用小口径钻进时,可用高转速;当钻进硬的、研磨性大的岩石、非均质和裂隙发育的岩石、深孔及大口径钻进时,应适当降低转速。
3.冲洗液量
硬质合金钻进时,冲洗液的质量与数量对钻进速度有很大影响。根据资料证明,钻速随冲洗液的密度或黏度的增大而下降。在钻探生产中条件允许时,应尽量采用清水、低固相和无固相冲洗液钻进,提高钻进效率。从理论上讲,增大冲洗液量,可以迅速地排除岩粉岩屑,经常保持孔底工作面清洁,提高钻速;同时也起冷却、润滑钻头上切削具的作用,减少其磨损,延长钻头寿命。但如冲洗液量过大,液流经过钻头底部急剧转向,造成很大水压,增大通水阻力,对钻头产生很大浮力,使钻头有效压力减少,导致钻速降低,同时岩矿心和孔壁的冲刷破坏作用也随之增大,在松软岩层钻进,岩矿心采取率降低,并加剧了孔壁坍塌,也增加了水泵磨损。送水量过小,造成岩粉岩屑在孔底工作面堆积,造成孔底重复破碎量增大,增加了切削具在孔底的回转阻力,加速了切削具的磨损,甚至会产生埋钻、烧钻及折断钻杆事故。合理的冲洗液量应根据岩石性质、钻头直径、单位时间内产生岩粉量等因素确定。如岩石软,进尺快,产生岩粉多,冲洗液量应大些;岩石颗粒粗,密度大,应适应增加冲洗液量;钻头直径大,孔深、钻杆和孔壁渗漏多,冲洗液量应大些。在松软破碎的地层钻进,为防止冲毁岩矿心,冲垮孔壁,应用较小冲洗液量。
用硬质合金钻进对不同岩石应当有综合最优钻进技术参数。在钻进塑性松软岩石,最好采用高转速、小钻压、大泵量;在钻进Ⅳ～Ⅴ级中等硬度的岩层,可采用较高转速、中等钻压、较前稍小的泵量;钻进硬而研磨性大的岩层时,应采用大钻压、低转速、中等泵量。总之,钻进Ⅴ级以下的岩层以采用较高转速为主;钻进Ⅵ级以上岩层以采用较大钻压为主。
(六)硬质合金钻进注意事项
为了提高硬质合金钻进效率和钻头寿命,除根据地层特点,合理选用不同类型钻头,正确掌握钻进技术参数和尽量采用小口径钻进外,还必须有正确的操作方法。
1)新钻头入孔底前,要严格检查钻头的镶焊质量,分组(5～6个钻头为一组)排队轮换修磨使用,以保持孔径一致。分组排队的顺序是:外径由大到小,内径由小到大。
2)下钻时,对孔内情况要心中有数,如孔内有探头石、大掉块和硬的脱落岩心等时,不要下钻过猛,防止墩坏钻头。拧卸钻头时,不宜用管子钳,以免夹扁钻头,使用自由钳也不咬在合金上,以防压伤压裂硬质合金。
3)钻具下入孔内,接上主动钻杆后,应开泵送水,以使孔底沉积岩粉(屑)处于悬浮状态。然后边冲边下,当钻具不再继续下行,表明钻头已经接触孔底或碰到残留岩心,这时应将钻具提上0.3m左右,采用轻压、慢转的参数扫至孔底。如下钻过猛,很可能发生蹩水、碰碎合金及岩心堵塞等故障。
4)开始钻进时,先采用轻压、慢转和适量的冲洗液钻进3～5min,待钻头工作适应孔底情况后,再将钻压、转速增加到需要值。正常钻进或扫孔倒杆,开始时,应使钻具呈减压状态开车,以防钻杆或钻具过重压坏合金。
5)正常钻进时,给压要均匀,不得无故提动钻具,以免碰断岩心发生堵塞,在卵石层中钻进,无故提动钻具,也会使已经进入岩心管内的卵石脱出,影响钻进速度。钻进中要随合金切削具的磨钝需要增大钻压。发现孔内有异状,如糊钻、蹩水或岩心堵塞时,应立即处理,处理无效,立即提钻。
6)钻进时,要注意保持孔内清洁。孔内残留岩心在0.5m以上或有脱落岩心时,不得下入新钻头。孔底有崩落合金时,或由钢粒改为合金钻进时,必须将钢粒捞尽磨灭后,才能下入合金钻头进行钻进。
7)在松软、塑性地层使用肋骨钻头或刮刀钻头钻进时,为消除孔壁上的螺旋结构或缩径现象,每钻进一段后,应及时修正孔壁。
8)合理掌握回次提钻时间。每次提钻后,要检查钻头的磨损情况,以改进下回次的钻进技术参数。
9)采取岩矿心时,严禁用钢粒卡取岩矿心。严禁猛墩钻具,以免损坏合金。取心提钻要稳,防止岩心脱落。退心时,不要用大锤直接敲打钻头。
4. 硬质合金钻头的用途及特点
什么是硬质合金钻头？对于首次接触的朋友们来说，难免会有这样的疑问。硬质合金钻头是靠钻压和自身旋转产生的冲击载荷破碎岩石的。在凿岩钻进中，钻头经受高频率的冲击载荷，且受到扭转、弯曲、拉伸、压缩等多种复合应力的作用，在高速回转碰撞的环境下经受岩石、岩粉和矿水等工作介质的磨损与腐蚀。如果你还想进一步的了解硬质合金钻头的话，不妨随我一起来了解下吧！
硬质合金钻头介绍
岩心钻探所使用的一种钻头。钢质的圆筒状钻头体上因镶焊有碳化钨的硬质合金切削具而得名。硬质合金切削具的形状和其在钻头上镶焊的数量,排列方式、镶焊角度的不同,称为底出刃、内出刃和外出刃,以保证有通水和排粉的间隙。钻头体的上部是丝扣连接岩心管,钻头体侧部开有水槽,底部唇面上亦开有水口。水槽和水口都是保证冲洗液的流通,达到排除岩粉和冷却钻头的作用。
钻进粘土层和叶岩地层时为了加大间隙,在硬合金钻头的内外侧壁焊上肋骨,称肋骨式钻头。在研磨性高的硬地层可以使用针状硬质合金自磨式钻头。一般硬合金钻头钻进岩石可钻性为Ⅱ一Ⅶ级的地层；针状硬质合金钻头可钻进Ⅵ一Ⅷ级岩石。
硬质合金钻头类型
硬质合金钻头分为四种根基类型：整体硬质合金钻头、硬质合金可转位刀片钻头、焊接式硬质合金钻头和可改换硬质合金齿冠钻头。每种钻头都具有适合特定加工前提的利益。
（1）整体硬质合金钻头
（2）硬质合金可转位刀片钻头
安装硬质合金可转位刀片的钻头可加工孔径规模很广，加工深度规模为2D～5D（D为孔径），可应用于车床和其它扭转加工机床。
（3）焊接式硬质合金钻头
焊接式硬质合金钻头是在钢制钻体上平稳焊接一个硬质合金齿冠制成。这种钻头采用自定心几何刃型，切削力小，对年夜年夜都工件材料均可实现精采的切屑节制，加工出的孔概况光洁度好，
尺寸精度和定位精度都很高，不必再进行后续精加工。该钻头采用内冷却体例，可用于加工中心、CNC车床或其它高刚性、高转速机床。
（4）可改换硬质合金齿冠钻头
可改换硬质合金齿冠钻头是新一代钻削刀具。它由钢制钻体和可改换的整体硬质合金齿冠组合而成，与焊接式硬质合金钻头对比，其加工精度八两半斤，但因为齿冠可改换，是以可降低加工成本，提高钻削出产率。这种钻头可获得切确的孔径尺寸增量并具有自定心功能，是以孔径加工精度很高。
钻体与硬质合金齿冠之间采用周详磨制的互锁V形槽毗连机构彼此锁紧，可确保钻头组合体具有与焊接式硬质合金钻头不异的尺寸精度和整体刚性。
同时，这种锁紧机构只有独一的切确配合位置，使齿冠易于安装到与之匹配的拉杆上，从而可保证改换齿冠时的一再定位精度。当经由过程锁紧螺钉拉紧拉杆时，齿冠/钻体组合体彼此平稳锁紧，其毗连刚度足以胜任猛进给、高转速的横跨产率孔加工要求。Seco-Carboloy公司采用前进前辈的打针成型工艺制造的硬质合金齿冠具有极高的材质平均性，使齿冠具有平均的强度和统一的热变形机能。Seco公司今朝可供给三种特定几何刃型的CrownLoc钻头：第一种是具有常规的刃口钝化半径、刃带宽度和倒锥角的通用几何刃型，适合加工年夜年夜都型号的钢材料；第二种是具有较宽刃带和倒棱的几何刃型，适合加工铸铁材料；第三种几何刃型可削减切削热和加工硬化， 适合加工不锈钢和超级合金材料。
在考虑每孔加工成本时，还应将钻头的总寿命计较在内。一般来说，一支整体硬质合金钻头只能重磨7～10次，一支焊接式硬质合金钻头只能重磨3～4次，而可改换硬质合金齿冠钻头在加工钢料时，其钢制钻体至少可改换齿冠20～30次。
硬质合金钻头用途及特点
1.能适合较复杂材质的钻孔，可选择较高的切削速度。
2.精选合金钻头专用的高性能合金刀片，有效减少崩刀，保持良好的耐磨性。
3.多层几何切削端刃，提高排泄性能，保持较小的切削阻力。
4.除常用的直角柄外，备有多种柄型，适合多种钻机，钻床配用。
硬质合金钻头价格
硬质合金钻头价格现在市面上一般在二三百块钱左右。硬质合金钻头的优点可以钻较硬的材料，缺点是要磨得好，磨得不好容易崩刃 ??的，两主切削刃高低、角度等同，最好要使用磨钻头机。
编辑总结：以上就是硬质合金钻头用途及特点 硬质合金钻头价格的相关介绍，希望能够帮助到有这方面需求的朋友们！如需了解更多相关资讯，请继续关注我们网站，后续将呈现更多精彩内容。您也可以上商城购买更多你心仪的产品哦！
硬质合金钻头用途及特点
1.能适合较复杂材质的钻孔，可选择较高的切削速度。
2.精选合金钻头专用的高性能合金刀片，有效减少崩刀，保持良好的耐磨性。
3.多层几何切削端刃，提高排泄性能，保持较小的切削阻力。
4.除常用的直角柄外，备有多种柄型，适合多种钻机，钻床配用。
硬质合金钻头价格
硬质合金钻头价格现在市面上一般在二三百块钱左右。硬质合金钻头的优点可以钻较硬的材料，缺点是要磨得好，磨得不好容易崩刃 ??的，两主切削刃高低、角度等同，最好要使用磨钻头机。
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