1. 為了好搜索
1.鑽井工程在岩土工程中的作用？
答：鑽井工程是指在初步探明油、氣、水儲藏情況後通過鑽具（鑽頭、鑽桿、鑽鏈等）對地層鑽孔，然後用套管聯系並向下延伸到油、氣、水層的過程。
岩土工程：在工程建設中有關岩土或土的利用，整治或改造的科學技術。因此，我們可以知道鑽掘工程為岩土工程的發展起了很大的促進作用，主要是利用鑽井工程發現了地層下很豐富的物質資源，為岩土工程的發展提供了良好的條件和先進的技術，同時我們可以知道鑽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質資源必須要利用到鑽井技術，然後提取出資源，就是說鑽井工程為岩土工程發展取得決定性因素。
2.鑽井工程的全過程？
答：開鑽前要在設計的孔位處平整場地，控好鑽進沖洗液的循環槽、池和安裝鑽塔14、鑽機房15必須的基坑。按設計的鑽孔方向在鑽塔中安裝鑽機7，泵18和驅動鑽機與泵的電動機19。用安裝好的鑽機按設計的方向開孔，然後在孔口固定孔口管6。
鑽進時，首先用絞車16向孔內下方鑽柱，鑽柱由鑽頭岩心管3、異經接頭4和鑽桿柱5組成，鑽桿柱的總長度應大於孔深，各部分鑽柱之間用密封的螺紋連接。鑽桿柱上部穿過鑽機的迴旋立軸8，並用卡盤9夾持住。在鑽桿柱頂裝有鑽探水龍頭10，用高壓膠管17把它與泵18相連。一邊沖洗鑽孔一邊迴旋，小心的把鑽頭下至孔底並開始鑽進。
根據新鑽岩石的物理——力學性質，在軸向力和回轉力的共同作用下，鑽頭在孔底鑽出一個環形空間，兵產生了岩心2，隨著鑽孔加深岩心將充滿岩心管。
冷卻鑽頭，清除孔底破碎下來的岩屑並把它帶至地表，要用沖洗介質沖洗鑽孔。
岩心充滿岩心管時，應可靠地卡取岩心，並把它從岩心管的下部弄斷。
提鑽時把鑽桿柱卸成單獨的立根，並把它們擺放在立根台上。立根一般由2—4根鑽桿用螺紋連接而成，立根長度取決於鑽塔的高度，一般應比鑽塔低3米左右。提鑽時可通過拉力表測出鑽桿柱的質量。
鑽具提至地表後，擰下鑽頭，從岩心管內取出岩心。沖洗並去掉岩心上的泥皮，丈量岩心長度，再按順序擺放於岩心箱中，標明取心的孔段和岩心採取率。每次提鑽時仔細觀察，當其已磨損時應及時更新鑽頭，重復以上的步驟。
3.岩石的強度。
答：強度是固態物質在外載作用下抵抗破壞的性能指標。影響岩石強度的因素：（1）造岩礦物的強度。（2）孔隙度密度。（3）各向異性。（4）岩石受載方式。（5）應力狀態。（6）載入速度。
4.岩石的硬度
答：岩石的硬度：反應岩石抵抗外部更硬物體壓入其表面的能力。影響岩石硬度的因素：（1）岩石中新含礦物的性質。（2）各向異性。（3）在各向均勻壓縮條件下，岩石的硬度增加。（4）隨著載入速度增加，將導致岩石的塑性系數降低，硬度增加。
5.岩石的研磨性。
答：岩石的研磨性：岩石磨損工具的能力稱為岩石的研磨性。分為兩種：（1）摩擦磨損。（2）磨粒磨損。
影響岩石研磨性的因素：（1）岩石顆粒的硬度大，研磨性也越強。（2）岩石膠結構的粘結強度越低，岩石的研磨性越強。（3）岩石顆粒形狀越尖銳，顆粒尺寸越大，則岩石的研磨性越強。（4）空隙性岩石表面粗糙，與工具接觸的局部易產生應力集中，增強岩石的研磨性。（5）硬度相同，單礦物研磨性低，非物質和多礦物的岩石研磨性越強。（6）介質會改變岩石的研磨性。
6.岩石破碎的三種方式。
答：岩石破碎：是挖掘作業中使部分岩體脫離母體並破碎或岩塊的工藝和理論。分為切割破碎、沖擊破碎、爆炸破碎。
7．應軸式鑽機由哪幾部分組成。
答：動力機、離合器、變速箱、分動箱、立軸、卷揚、液壓器。
8、硬質合金鑽頭的結構三要素。
答：一定數量的硬質合金切割工具，按一定形式排列在鑽頭體上，可形成鑽進不同地層的鑽頭結構。這些決定鑽頭結構的要素稱為硬質合金鑽頭的結構要素。
鑽頭體：是切削具的支撐體。
切削具出刃分為：內外出刃，底出刃。
9、磨銳式鑽頭。
答：磨銳式硬質鑽頭合金鑽頭的切削具被磨損後，可重新用砂輪修磨成具有銳角的單斜面切削具，以利切入岩石隨著切削具的磨損，機械鑽速逐漸下降。鑽頭體的外形可把磨銳式鑽頭分成肋骨鑽和普通環狀鑽頭。
肋骨鑽頭是在鑽頭體外側均勻分布地焊上數塊肋骨片，並在肋骨上鑲焊小刃角的切削具。
普通環狀鑽頭：可鑽進中硬或中硬以上的弱研磨性地層。
10、自磨式鑽頭。
答：鑽進堅硬岩石時，除了採用金剛石鑽頭，鋼粒鑽頭外，常用自磨式硬質合金鑽頭。自磨式鑽頭的切割具斷面小被磨損後其接觸面積保持不變，不存在磨銳式鑽頭切削具逐漸變鈍的弱點。但小斷面切削具的抗折斷能力很差，就以必須用齒狀軟鋼支撐切削具。
11、金剛石鑽頭的類型及破岩機理。
答：（1）表鑲金剛石鑽頭。金剛石沿同心圓運動時，它向岩石傳遞，一定的質量，岩石吸收能量後產生破碎並形成小的溝槽。在彈—脆性岩石中，由於大小剪切體的產生，溝槽的寬度大大超過了金剛石吃入岩石的深度。金剛石被磨鈍後，必須在孔底某一點處多次重復補充荷載才能使岩石產生破碎，即這時的岩石破損過程具有疲勞破碎的性質。
（2）孕鑲金剛石鑽頭。孕鑲金剛石鑽頭的孔底碎岩過程不同於表鑲鑽頭，因為它用的金剛石顆粒小，且埋藏於胎體之中，孕鑲鑽頭必須在鑽進規程中保持自磨出刃的性質，才能維持鑽進速恆定而不衰減。
12、金剛石鑽頭的結構要素。
答：（1）鑽頭用的金剛石：天然和人造金剛石顆粒取決於新鑽岩性。（2）金剛石在胎體中的含量：金剛石的含量，影響鑽頭性能重要參數。（3）鑽頭的胎體性質：根據新鑽岩石正確選擇胎體硬度。（4）鑽頭的磨面形狀：磨面形狀多為平底線，在孔內磨合一段時間後便能自然形成圓弧狀。（5）鑽頭的水口：設計成多水口，小水口，這樣防止燒鑽。
13、鑽進速度。
答：（1）回次鑽速：從經孔內下放鑽具——鑽進——從孔內提起鑽具稱之為產生循環中的一個回次，隨著鑽孔加深和岩石可鑽性級別提高，在一個回次中起下鑽具的作業將佔去很多的時間。因此必須優選鑽進參數，實現鑽具升降作業機械化，以提高回次鑽進。
（2）循環鑽進：指的是從開孔到經孔整個生產大循環的平均鑽速。
14、鑽進規程（最優、合理、專用）
答：當地質——技術條件和鑽進方法已確定時，在保證鑽孔質量指標前提下，為獲取最高鑽速或最低每米鑽進成本而選擇的鑽進參數搭配叫做最優規程。
在給定的技術裝備下，當鑽進規程參數的選擇受到某種制約時，在保證鑽孔質量指標的同時爭取最大鑽速的鑽進參數組合叫做合理規程。
為完成特種取心，矯正孔斜，進行定向鑽進等任務事採用的參數搭配為專用規程。
15、金剛石鑽進的臨界規程。
答：鑽頭胎體溫升正常，功率消耗平穩，同時鑽頭磨損轉微，而在臨界規程下，鑽頭胎體升溫將急劇上升，功率消耗劇增，鑽頭磨損嚴重，甚至出現燒鑽。
（1） 胎體溫度與鑽壓P和鑽速n的關系。
（2） 功率消耗、機械鑽速與鑽進規程的關系。
（3） 胎體溫度與沖洗液的關系。
（4） 鑽頭磨損與鑽進規程的關系。
16、螺旋鑽頭的臨界轉速。
答：臨界轉速的概念：轉速較低時，鑽屑的離心的慣性力小，孔壁對鑽屑的摩擦力不足以使鑽屑與葉片之間產生相對運動，鑽屑只能隨時葉片旋轉而不上升。隨著轉速的增大孔壁對鑽屑的摩擦力也增大，轉速超過某一臨界點後，孔壁對鑽屑的摩擦力足以使鑽屑與螺旋葉片之間產生相對運動，鑽屑就會上升。這一轉速的臨界點稱為臨界轉速。
17、潛孔式鑽機。
答：（1）閥式沖擊器：正作用沖擊器、反作用沖擊器、雙作用沖擊器。
（2）無閥沖擊器：射流式沖擊器、射吸式沖擊器。
（3）有閥潛孔錘：排氣結構、防空打機構、配氣機構。
18、土芯的採取。
答：工程地質鑽探的主要任務之一是在岩土層中採取岩心或原狀土試樣，岩心試樣的天然結構一般不易破壞，而土的試樣卻很容易被擾動。
取土方法：（1）壓入法：分為連續壓入法和斷續壓入法。前者用滑輪組合裝置將取土器一次快速壓入地層適用於較軟土層中的取樣，後者將取土器分兩次或多次壓入地層中。
（2）擊入法：一般適用於較硬與堅硬土層取樣，分為孔外擊入法和孔內擊入法。
（3）回轉擊入法：採取堅硬土層中的土樣或岩樣時，若上述取土方法無法採取，可採用機械回轉鑽進的回轉壓入或取土器。
19、岩（礦）芯採取率及影響因素。
答：岩礦心採取率：實際自孔內取上的岩礦心長度與實際鑽進尺寸之比。對於岩礦心一般要求岩心不低於65%，礦心不低於75%，如果不足，應進行補取。
影響因素：
（1）：自然因素：影響取心數量和質量的自然因素主要是新鑽岩石的物理力學性質和岩礦層的結構、構造。
（2）人為因素：①鑽進方法選擇合不合理：鋼粒鑽進時振動大，孔壁間隙大，鑽出的岩礦心細，對岩礦心磨損作用大，硬質合金鑽進時磨損轉輕微，金剛石鑽進時最小。②鑽具結構選用合不合理：鑽進中使用彎曲或偏心的鑽心管、鑽桿、鑽頭時，鑽進中鑽具回轉運動，產生離心力和水平振動，使岩心受到沖撞，磨損而破壞。③鑽進規程：壓力、轉速、泵量。④操作方法不正確：鑽進中盲目追求尺寸，回次時間時長，提鑽不及時，都會增加岩礦心在孔底被破壞的可能性。
20、取芯工具及方法。
答：（1）卡料卡取法：當用硬質合金和鋼粒鑽進中硬及中硬以上，完整的岩礦屬性時，鑽進回次終了是，可從鑽桿內向孔底投入卡料卡緊並扭斷岩心。
（2）卡簧卡取法：卡簧裝於鑽頭體的內錐面上，回次終了時稍上提鑽具，即可把岩心卡拉斷。
（3）干鑽卡取法：在回次終了停止送水，干鑽尺寸一小段利用來排除的岩粉來擠塞岩礦心，再通過回轉將其扭斷提出。
（4）沉澱卡取法：在回次終了停止沖洗液循環，利用岩心管內懸浮岩粉的沉澱，擠塞卡牢岩礦心。
（5）楔斷器卡取法：在鑽進混次終了將鑽具提出孔外，下入楔斷器，利用吊錘沖擊楔子將岩心楔斷，再下入夾具將岩心提出。
21、其他取芯方法。
答：（1）單層岩心管鑽具。
（2）雙管鑽具。①雙動雙管②單動雙管
（3）繩索取芯鑽具：①單動雙層岩心管②打撈器。
（4）反循環鑽進取心：①孔底局部反循環取芯②全孔反循環取芯。
22、鑽井液的作用。
答：（1）良好的冷卻散熱能力和潤滑性能。
（2）良好的剪切稀釋性能。
（3）.良好護壁,防漏和抗禦外界影響的能力.
（4）.具有自身不發酵變質和不腐蝕鑽具的性能.
23.鑽孔位置結構三要素.
通常我們把孔深,方位角和頂角叫做孔斜三要素,有了孔斜三要素便決定了鑽孔軌跡.
24.鑽孔彎曲的充要條件.
鑽孔彎曲的根本原因是粗徑鑽具軸線偏離鑽孔曲線.
1,存在孔壁間隙,為粗徑鑽具提供偏倒或彎曲的空間,此條件主要影響鑽孔彎曲強度.
2.具有傾倒或彎曲的力,為粗徑鑽具軸線偏離鑽孔軸線提供動力.
3.粗徑鑽具傾斜面方向穩定.粗徑鑽具傾斜面是指偏倒或彎曲的粗徑鑽具軸線與鑽孔軸線所決定的平面孔壁間隙和傾倒或彎曲時實現鑽孔彎曲的必要條件,而粗徑鑽具傾斜面方向穩定是殘生鑽孔彎曲的充分條件.
25.鑽孔漏失的判別,測量及堵漏方法
1.從岩層結構判斷:因為在鑽探中,初次漏失往往發在幾底.發現漏失後,首先應對鑽探取上的岩心進行分析觀察接近孔底的岩心是否有鬆散,裂隙,節理發育或溶蝕情況,完成程度如何.
2.從鑽進過程中判斷:如果在鑽進過程突然出現漏失並伴有鑽速突然加快或鑽具墜落,則應考慮是否遇到了破碎帶,大裂隙或大溶洞.
3.從孔內水位判斷:當在不含水底層中發生孔底漏失時,則孔內沒有穩定水位,即所謂全孔漏失.
測量方法1.現場簡便測定法1.止水測定法2.隔離壓力試驗法.
2.井溫測定法
3.鑽孔測漏儀
2. 鑽進技術方法
當時處在新中國建立初期，馬坑礦區鑽探方法主要是合金鑽進和鐵砂鑽進。
3.3.1 合金鑽進
硬質合金是一種硬度很高、具有一定強度的切削刀具。它最早應用在金屬切削刀具上，被地質勘探引進，鑲焊製作硬質合金鑽頭。
（1）工藝原理
硬質合金鑽進時，鑽頭上的切削具在軸心壓力和回轉力的作用下，壓入並剪切岩石，使岩石破碎，再用沖洗液將破碎的岩石碎屑和顆粒沖洗上來。
（2）硬質合金鑽頭
硬質合金鑽頭結構形式如圖3.2、圖3.3、圖3.4所示。
圖3.2 硬質合金鑽頭結構
1—鑽頭體；2—水口；3—合金；4—水槽
圖3.3 合金排列形式
（a）單圈排列；（b）多圈排列；（c）密集排列
圖3.4 合金鑽頭的水口形式
（a）三角形；（b）圓弧形；（c）梯形；（d）矩形
（3）合金鑽進使用地層及其特點
硬質合金鑽進適用1～6級及部分研磨性較弱的7～8級岩石，它的特點是效率高、成本低、操作比較簡單、鑽孔質量較好（與鐵砂鑽進比較，孔壁規整，偏斜較小，岩心光滑，採取率也較高）。
3.3.2 鐵砂鑽進
鐵砂鑽進是利用鐵砂作為研磨材料破碎岩石的鑽進方法，在5～7級中硬地層中使用，是當時我國地質鑽探中比較廣泛採用的鑽進方法。
3.3.2.1 鐵砂鑽進工藝原理
鐵砂鑽進時，在鑽頭的軸心壓力和回轉力作用下，孔底鐵砂被拖動，不斷翻滾，壓入岩石和沖擊岩石，使岩石破碎而獲得進尺。在破碎岩石過程中，鐵砂和鑽頭也逐漸地磨耗。
完整的鐵砂工作時，主要以稜角壓入岩石。鐵砂稜角壓入岩石的瞬間，由於軸心壓力不斷增加，首先使岩石產生彈性變形，岩石在彈性變形階段並不破碎；軸壓繼續增加超過岩石彈性極限，岩石表層發生許多微小裂紋；在軸壓力再增加（達到1000N/cm2）時，裂紋縱橫交錯，不斷延伸、擴大，使岩石產生體積破碎，並與孔底岩石分離。這是鐵砂壓入岩石、破碎岩石的過程。
鐵砂鑽進時，鐵砂除了受軸心壓力作用壓入岩石外，還受到鑽頭回轉的拖動，在孔底翻滾，對岩石產生沖擊作用。沖擊作用使鐵砂壓入岩石的作用力增加了許多倍，加速了岩石的疲勞破裂和體積破碎。
3.3.2.2 鐵砂鑽頭
鐵砂鑽頭的結構形式如圖3.5、圖3.6所示。
圖3.5 普通鐵砂鑽頭
圖3.6 鐵砂鑽頭水口形式
（a）雙斜邊水口；（b）單弧形水口；（c）雙弧形水口；（d）斜弧形水口
3.3.2.3 鐵砂鑽進規程
鐵砂鑽進規程包括鑽壓、轉數、泵量、投砂量、投砂方法等五個參數。根據岩石性質，鑽孔口徑、設備能力等合理組合鑽進參數，才可獲得較高的鑽速，延長鑽頭使用壽命，增加回次進尺，減少鐵砂的消耗並保證鑽孔質量。
（1）鑽壓
鐵砂鑽進需要一定的鑽壓。只有當鑽壓超過岩石的臨界抗破碎強度時，鐵砂才能壓入岩石，使岩石產生疲勞破碎和體積破碎，如：泥岩、砂質泥岩、粉砂岩、硅化灰岩等地層，鑽頭Ф110mm，水口寬1/4周長時，單位壓力400～500N/cm2，軸心壓力4～8kN，將獲得較高的鑽速；當單位壓力大於600N/cm2，鐵砂很快被破碎而失去工作能力，鑽速明顯下降，鐵砂消耗量大幅度增加。
（2）轉速
轉速也是影響鑽速的重要因素。轉速越快，鐵砂破碎岩石的沖擊力越大，鐵砂沖擊岩石的次數增多，岩石破碎加速，鑽速提高。鐵砂鑽進的轉速一般為120～250 r/min：孔深時，鑽機功率消耗大，鑽具工作狀態對鑽頭不利，採用慢轉速；孔淺時，鑽機功率消耗少，鑽壓易傳到鑽頭，可採用快轉數。
（3）泵量
鐵砂鑽進中，沖洗液除了沖洗孔底岩粉、冷卻鑽頭、保護孔壁外，還有調整鑽頭唇部鐵砂數量的重要作用。因此，沖洗液量的大小對鑽速有很大影響。一般來說，孔深300m左右時，採用Ф110mm鑽頭鑽進6～8級較完整岩石，回次初期的泵量為40～50L/min，回次中期根據孔內情況、鑽進地層等因素適當減少，回次末期泵量為28～30L/min。泵量過大，鐵砂在鑽頭外部懸浮不能導入鑽頭唇部，會降低鑽速；泵量過小，沖洗液上升流速低，鐵砂會集中在鑽頭底部相互擠壓，會降低鑽速，岩粉也不能及時排除，嚴重還會造成糊鑽或燒鑽事故。實踐表明，沖洗液上升流速應保持在0.17～0.3m/s之間。
（4）投砂量
孔內應保持有足夠的鐵砂數量，才能有效地破碎岩石。不同岩石、岩性和孔徑消耗鐵砂量是不同的，因此，每個回次應根據實際地層、岩性及消耗量投入一定量的鐵砂，保持孔底有足夠量的鐵砂。應隨孔內具體情況和地層條件的變化而適當增或減投砂量：一般來說，較堅硬岩石鑽進時，投砂量應多些；岩石較軟時，則適當減少投砂量。例如，口徑Ф110 mm的鑽頭鑽進時，回次平均投砂量為1.5～3kg。
（5）投砂方法
投砂方法有一次投砂法、結合投砂法和連續投砂法三種。一次投砂法就是將回次所需要的鐵砂量一次投入孔內；結合投砂法是先投入回次投砂量的60%，回次中再將其餘的砂量補入孔內，較堅硬的岩石層鑽進一般採用此法；連續投砂法就是保證孔底有足夠工作砂量的前提下，不斷地均勻補入鐵砂，確保孔內鐵砂量能滿足鑽進的需要。
3. 硬質合金鑽進
硬質合金的製成、分類及其應用已在本工種基礎知識分冊第二章第七節中做了介紹。這里主要針對硬質合金鑽進特點、鑽頭結構組成、鑽進基本原理、鑽進規程參數選用及其注意事項進行歸納闡述。
(一)硬質合金鑽進含義及特點
硬質合金鑽進是指將硬質合金鑲焊在鑽頭體上作為破碎岩石工具的一種鑽進方法。
硬質合金鑽進的特點是:操作簡便,鑽進技術參數容易掌握控制,孔內事故較少;在中硬以下岩層中鑽進效率高,鑽孔質量好,岩心光滑,採取率較高,孔斜較小,材料消耗少,鑽頭鑲焊工藝簡單,修磨方便,成本較低。但硬質合金硬度有限,強度和耐磨性尚嫌不足,在硬岩層中鑽進效率不高,鑽頭壽命不長。
(二)硬質合金鑽頭
硬質合金鑽頭分取心鑽頭和不取心鑽頭兩大類。鑽探用硬質合金鑽頭結構對鑽進效率、鑽頭壽命、鑽進規程和操作技術都有一定的影響。所以,一般選用硬質合金鑽進時,必須根據不同地層,選用不同結構形式的鑽頭。
1.硬質合金鑽頭結構
合金鑽頭的結構要素有:鑽頭體、合金數目及排列方式、合金出刃、合金的鑲焊角、鑽頭水口、水槽等。
(1)鑽頭體
鑽頭體是由D35號或D45號無縫鋼管車制而成,鑽頭體是鑲嵌切削具的基體,上端內壁有一內圓錐度,便於卡取岩心和保證沖洗液的暢通。加工時要求鑽頭體軸線垂直於端面,鑽頭體與絲扣同心度要高,否則會直接影響鑽進效果。
(2)切削具數目
在確定切削具數目時,要考慮岩石性質、鑽頭直徑、設備能力、岩粉的排除及合金的冷卻等條件。
1)硬質合金之間的距離應有一定值,以保證岩石破碎時,能產生大剪切體進行體積破碎。
2)對硬度大、研磨性大的岩石,為了延長鑽頭的使用壽命,要適當增多合金數目,以保證每個合金的體積磨損量不致過大。
3)鑽頭直徑大,破碎岩石面積大,在保證每個合金所需壓力情況下,應鑲焊較多的切削具。
4)在設備功率大、鑽具強度大的情況下,相同鑽頭直徑,增加切削具數目就等於增加同時工作的切削量,可以提高鑽進速度。
5)確定合金數目時,還應考慮鑽頭體上所允許的水口數目,以保證每個合金的完整沖洗與冷卻。
(3)切削具出刃
鑽進時為了使切削具能順利地切入岩石,並保持沖洗液暢通以減少鑽頭的磨損,切削具必須突出鑽頭體一定的高度,這高度部分則稱為出刃。切削具的出刃有內出刃、外出刃和底出刃。
內、外出刃主要是造成鑽頭體與岩心、鑽頭體與孔壁之間的環狀間隙。加大內、外出刃,會使破碎岩石面積增大,鑽頭回轉阻力增大,切削具容易崩刃折斷,功能的消耗增多。但較大的內、外出刃,會使沖洗液流通阻力減少,有利於岩粉排除和減少岩心堵塞機會。底出刃擔負切入和破碎岩石的任務。底出刃大,切入岩石深度大,也有利於沖洗液暢通,但過大了,會造成崩刃折斷,影響鑽進。底出刃有兩種形式:一種是平底式,另一種是階梯式。
2.自磨式針狀硬質合金鑽頭
所謂自磨式硬質合金鑽頭,就是將較小斷面的硬質合金包鑲在胎體內,鑽進時,隨胎體的磨耗合金自磨出刃,合金與岩石的接觸面積不變,始終保持一定的克取能力,直到底出刃完全磨完為止。
自磨式針狀硬質合金鑽頭有如下特點:
1)針狀合金作為硬質點均勻地分布在胎體中,多刃且斷面積小,容易克取岩石,故有較高鑽進速度。
2)針狀合金自磨出刃,而且胎體唇面積始終保持不變,直到包鑲的針狀合金磨完為止,故鑽速穩定,鑽頭壽命長。
3)針狀合金被胎體支撐著,鑽進中始終微露,不易崩落,保證了合金有效地克取岩石。實踐證明,這種鑽頭適用於鑽進Ⅵ～Ⅶ級及部分Ⅷ級地層,機械鑽速高,回次進尺和鑽頭壽命長,操作方便,成本較低。
(三)硬質合金鑽進的適用范圍
硬質合金鑽進是硬質合金鑽頭在軸向壓力和鑽具回轉力作用下,破碎孔底岩石,同時用沖洗液來冷卻鑽頭並將破碎的岩石顆粒排除孔外(或懸浮起來),為切削具繼續破碎岩石創造條件。合金在破碎岩石的同時,本身也在不斷磨鈍和磨損,鑽進速度下降。當回次鑽速下降時,則采心提鑽,更換鑽頭。硬質合金鑽進適用於岩石可鑽性Ⅰ～Ⅵ級及部分Ⅶ～Ⅷ級研磨性弱的岩層鑽進。
1.松軟至較軟岩石
即可鑽性Ⅰ～Ⅳ級岩石或土層,如黃土、黏土等第四紀地層及泥炭、砂藻土、泥岩、泥質岩、頁岩、大理岩、白雲岩等。
該類地層鑽進特點是:破碎岩石容易,岩石研磨性小,鑽進效率高;相應地是孔內岩粉多,岩粉顆粒大,有時孔壁易坍塌。此類地層大都是塑性岩層,都有黏性,鑽進時易產生糊鑽、蹩水、縮徑等現象。如鑽進砂岩,岩石有一定的研磨性。
鑽進時,要解決的關鍵問題是蹩水、糊鑽、保持孔內清潔和保護孔壁等。為此,最好選用內、外出刃大,底出刃大的,排水通暢的螺旋肋骨鑽頭,內外肋骨或薄片式合金鑽頭、階梯肋骨鑽頭和普通式硬質合金鑽頭等。應選用的鑽進技術參數是高轉速、大泵量、較小鑽壓。鑽進砂岩石時鑽進技術參數較前為大。鑽進中應選用失水量小的優質泥漿護壁。采岩心提鑽動作要快。如孔壁坍塌,則應創造條件,力爭快速通過,以縮短孔壁暴露的時間。鑽進中發現蹩水,應加強活動鑽具,以使沖洗液循環暢通,當處理失效時,則需立即提鑽,絕不能用改小水量的辦法勉強鑽進,以免孔底岩粉越聚越多,造成埋鑽或燒鑽事故。
2.中硬岩石
即可鑽性Ⅴ～Ⅵ級岩石,如鈣質砂岩、石灰岩、橄欖岩、細大理岩等。
這類地層鑽進特點是:鑽進效率不高,岩石有一定的研磨性,護壁問題不大,鑽進時要解決的關鍵問題是如何提高鑽進效率。應盡量選用高效鑽頭,充分發揮分別破碎及掏槽破碎岩石作用。所以應選用各種階梯式破碎鑽頭和各種小切削具鑽頭,如品字形鑽頭、三八式鑽頭等。鑽進時應採用「兩大一快」(鑽壓大、泵量大、轉速快)的鑽進技術參數。
3.硬岩
即可鑽性Ⅶ級及部分Ⅷ級岩石,如輝長岩、玄武岩、結晶灰岩、千枚岩、板岩、角閃岩等。
該類地層的鑽進特點是:岩石硬,有研磨性,合金磨損較嚴重,鑽進效率低。鑽進時要解決關鍵問題是在延長鑽頭壽命的情況下提高效率。鑽進時應選用大八角、負前角、針狀硬質合金鑽頭等。鑽進技術參數為:大鑽壓、中速、中泵量。
4.裂隙及研磨性岩石
該類地層鑽進特點是合金崩刃和合金磨損嚴重的問題。解決關鍵問題是防止合金崩刃,減少合金磨損,延長鑽頭壽命。應選用抗崩刃和抗折斷能力強的鑽頭。如大八角、負前角、雙品字、針狀硬質合金鑽頭。在裂隙發育地層,應選用較低鑽壓、中等轉速和中等泵量。在研磨性大的地層應選用大鑽壓、較大泵量和適當小的轉速。
(四)硬質合金鑽進基本原理
鑽進中,鑲焊在鑽頭體上硬質合金切削具受兩個力作用,即軸向壓力(給進力)Py和回轉力Px的作用(圖4-11)。當軸向壓力Py達到一定值後,硬質合金切削具對岩石單位面積的壓力超過了岩石抗壓入阻力,其刃部便切入岩石,並達到一定深度h0,與此同時在回轉力Px的作用下,共同向前切削岩石,如果岩石較脆,受力體被剪切推出;若岩石較軟呈塑性體,利用合金切削具前部岩石便被削去一層,孔底工作面呈螺旋形式不斷加深。
圖4-11 合金切入岩石
Py—軸向壓力;Px—回轉力;h0—合金切入深度
圖4-12 合金切入脆性岩石
Py—軸向壓力;Px—回轉力;KOK'—崩落岩屑
鑽進脆性岩石時,如圖4-12所示。合金(切削具)在軸向壓力作用下切入岩石,當合金與接觸面壓力大於岩石抗壓強度時,則岩石發生脆性剪切,剪切體沿滑剪切面向自由面崩出,切削具同時壓入破碎後的KOK』坑穴中。由於切削具是單斜面的,崩出後的岩體不對稱。當合金切入h0深度後,在回轉力Px作用下則發生水平剪切的過程。首先是將岩石KOK』塊剪切掉,此時稱為大剪切;當切削具繼續前進時,在切削具的刃尖端不斷發生小體積剪切,崩落出小體積岩屑;經過不斷地小體積剪切後,切削具刃前與岩石全部接觸,又發生大體積剪切。因此,在脆性岩石中回轉切削過程是由數個小剪切和一個大剪切所組成的不斷循環過程。同時,由數個小剪切到大剪切,切削槽也由窄變寬,切削槽底面不平,底槽深度也在高低不平變化著,回轉阻力也由小變大。
鑽進塑性岩石時,如圖4-13所示。只有當合金(切削具)上軸向壓力大於與岩石接觸面上的抗壓強度時,才能切入岩石。岩石產生塑性變形,擠向兩邊,破碎岩石體積等於合金(切削具)切入體積。與此同時,在回轉力Px作用下,壓迫並切削前面岩石,使之發生塑性變形,並不斷向自由面之前滑移切削。鑽進時切削過程是平穩的、連續的,並且切削槽寬與刃寬基本上是相等的。
硬質合金切削具破碎了岩石表層後,便處於岩石的槽溝中,如圖4-14所示。實踐證明,切削具再對槽溝底部岩石進行破碎時,所需的軸向壓力和回轉力比破碎表層岩石大。而且破碎岩石體積小,這主要是槽溝底部只有一個自由面,破碎時受到了周圍岩石限制。因此在鑽進時,如能改變切削槽底面(工作面)的形狀,增加孔底工作面上的自由面,將有利於切削具對孔底岩石破碎。切削具底出刃呈階梯狀列的鑽頭,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。
圖4-13 合金切入塑性岩石
Py—軸向壓力;Px—回轉力;h0—合金切入深度;b—合金切入寬度
圖4-14 合金切削孔底的形狀
Py—軸向壓力;Px—回轉力;a'b'c'—大剪切體;β—合金側刃崩落角;B—切屑具寬度;B1—大剪切岩石槽寬
從上可以看出,鑽頭上合金切削具既要克服岩石的抗壓入阻力,又要克服岩石的抗剪切強度。同一種岩石,其抗壓入強度要比抗剪強度大得多。因此,在鑽進時所需的軸向壓力要比回轉力大,切削具刃部所受到的摩擦力也很大。導致硬質合金切削具在孔底破碎岩石的同時也被磨損,使刃角逐漸變鈍,增大了切削具與岩石的接觸面,降低了切削具單位面積上的壓力,破碎岩石效率逐漸降低,為保證破碎岩石的正常進行,應逐漸增加軸向壓力。因此,必須注重研究鑽進中硬質合金的磨損問題。在實際鑽進中,用泥漿或乳化液沖孔時,對合金切削具有一定的潤滑作用,可減少合金磨損。同時及時用沖洗液冷卻鑽頭合金切削具並使孔底清潔,對減少合金的磨損會起重要作用。
(五)硬質合金鑽進規程參數及其選用
硬質合金鑽進技術參數通常指鑽壓(鑽具的軸向壓力)、轉速(鑽具的回轉速度)及沖洗液量等鑽進過程中可以控制的參數值。它們對鑽進效率、鑽孔質量、材料消耗、施工安全等有直接影響。因此,在操作過程中應根據岩石性質、鑽頭結構、鑽探設備能力和鑽具的適應能力,以及鑽孔質量要求等條件進行合理確定。
1.鑽壓
有兩種表示方法,即鑽頭上總鑽壓P(又稱為鑽頭軸向壓力Py)和單位鑽壓(又稱每顆合金上的鑽壓P)。鑽頭鑽壓和回轉力構成了切削具破碎岩石的切削力。增加鑽頭壓力,是提高鑽速的主要途徑。
鑽壓大小對鑽進效率和鑽頭壽命都有很大影響,在其他條件不變的情況下,在一定范圍內,鑽速和鑽頭的壽命都將隨鑽壓的增大而增加。
採用針狀合金鑽頭時,因鑽頭上針狀合金胎塊的截面面積大於同徑的普通合金鑽頭切削具刃部的截面,又因有一部分鑽壓要消耗於胎體的磨損,因此需要較大鑽壓,一般比同徑普通合金鑽頭所需壓力大20%左右。
鑽頭總鑽壓P可用下式計算:
軸向壓力Py=切削具數目m×每顆切削具所需鑽壓(P)
2.轉速
鑽頭轉速是指鑽頭每分鍾的轉動速度。它是衡量鑽具回轉快慢的參數。
鑽頭轉速通常有如下兩種表示方法:①轉數(n):鑽頭每分鍾的轉數,r/min;②圓周線速度(v):鑽頭回轉時的圓周速度,m/s。
在硬質合金鑽進中,通常採用鑽頭每分鍾轉數表示轉速。對於硬質合金鑽進,鑽頭轉數的選用對其鑽速影響很大。
生產實踐證明,在一定的條件和范圍內,增加鑽頭轉數,即增加了合金切削具的破碎岩石次數;鑽速隨轉數的增加而增高。不同性質的岩石要求的最優轉數也不相同,轉速的增加有最優極限值,超過此值後,鑽速反而會下降,其原因主要是在高轉速的條件下,合金切削具在岩石表面的作用時間太短,而影響切削具的切入深度,以至鑽速下降。另一原因是高轉速使孔底溫度增高,切削具加快磨鈍而使鑽速下降。
為了提高鑽速,在一定的鑽壓下,應根據鑽探設備能力、岩石性質、鑽頭結構以及孔深、孔徑等條件來合理選擇最優轉速值。一般情況下,在鑽進軟岩石或利用小口徑鑽進時,可用高轉速;當鑽進硬的、研磨性大的岩石、非均質和裂隙發育的岩石、深孔及大口徑鑽進時,應適當降低轉速。
3.沖洗液量
硬質合金鑽進時,沖洗液的質量與數量對鑽進速度有很大影響。根據資料證明,鑽速隨沖洗液的密度或黏度的增大而下降。在鑽探生產中條件允許時,應盡量採用清水、低固相和無固相沖洗液鑽進,提高鑽進效率。從理論上講,增大沖洗液量,可以迅速地排除岩粉岩屑,經常保持孔底工作面清潔,提高鑽速;同時也起冷卻、潤滑鑽頭上切削具的作用,減少其磨損,延長鑽頭壽命。但如沖洗液量過大,液流經過鑽頭底部急劇轉向,造成很大水壓,增大通水阻力,對鑽頭產生很大浮力,使鑽頭有效壓力減少,導致鑽速降低,同時岩礦心和孔壁的沖刷破壞作用也隨之增大,在松軟岩層鑽進,岩礦心採取率降低,並加劇了孔壁坍塌,也增加了水泵磨損。送水量過小,造成岩粉岩屑在孔底工作面堆積,造成孔底重復破碎量增大,增加了切削具在孔底的回轉阻力,加速了切削具的磨損,甚至會產生埋鑽、燒鑽及折斷鑽桿事故。合理的沖洗液量應根據岩石性質、鑽頭直徑、單位時間內產生岩粉量等因素確定。如岩石軟,進尺快,產生岩粉多,沖洗液量應大些;岩石顆粒粗,密度大,應適應增加沖洗液量;鑽頭直徑大,孔深、鑽桿和孔壁滲漏多,沖洗液量應大些。在松軟破碎的地層鑽進,為防止沖毀岩礦心,沖垮孔壁,應用較小沖洗液量。
用硬質合金鑽進對不同岩石應當有綜合最優鑽進技術參數。在鑽進塑性松軟岩石,最好採用高轉速、小鑽壓、大泵量;在鑽進Ⅳ～Ⅴ級中等硬度的岩層,可採用較高轉速、中等鑽壓、較前稍小的泵量;鑽進硬而研磨性大的岩層時,應採用大鑽壓、低轉速、中等泵量。總之,鑽進Ⅴ級以下的岩層以採用較高轉速為主;鑽進Ⅵ級以上岩層以採用較大鑽壓為主。
(六)硬質合金鑽進注意事項
為了提高硬質合金鑽進效率和鑽頭壽命,除根據地層特點,合理選用不同類型鑽頭,正確掌握鑽進技術參數和盡量採用小口徑鑽進外,還必須有正確的操作方法。
1)新鑽頭入孔底前,要嚴格檢查鑽頭的鑲焊質量,分組(5～6個鑽頭為一組)排隊輪換修磨使用,以保持孔徑一致。分組排隊的順序是:外徑由大到小,內徑由小到大。
2)下鑽時,對孔內情況要心中有數,如孔內有探頭石、大掉塊和硬的脫落岩心等時,不要下鑽過猛,防止墩壞鑽頭。擰卸鑽頭時,不宜用管子鉗,以免夾扁鑽頭,使用自由鉗也不咬在合金上,以防壓傷壓裂硬質合金。
3)鑽具下入孔內,接上主動鑽桿後,應開泵送水,以使孔底沉積岩粉(屑)處於懸浮狀態。然後邊沖邊下,當鑽具不再繼續下行,表明鑽頭已經接觸孔底或碰到殘留岩心,這時應將鑽具提上0.3m左右,採用輕壓、慢轉的參數掃至孔底。如下鑽過猛,很可能發生蹩水、碰碎合金及岩心堵塞等故障。
4)開始鑽進時,先採用輕壓、慢轉和適量的沖洗液鑽進3～5min,待鑽頭工作適應孔底情況後,再將鑽壓、轉速增加到需要值。正常鑽進或掃孔倒桿,開始時,應使鑽具呈減壓狀態開車,以防鑽桿或鑽具過重壓壞合金。
5)正常鑽進時,給壓要均勻,不得無故提動鑽具,以免碰斷岩心發生堵塞,在卵石層中鑽進,無故提動鑽具,也會使已經進入岩心管內的卵石脫出,影響鑽進速度。鑽進中要隨合金切削具的磨鈍需要增大鑽壓。發現孔內有異狀,如糊鑽、蹩水或岩心堵塞時,應立即處理,處理無效,立即提鑽。
6)鑽進時,要注意保持孔內清潔。孔內殘留岩心在0.5m以上或有脫落岩心時,不得下入新鑽頭。孔底有崩落合金時,或由鋼粒改為合金鑽進時,必須將鋼粒撈盡磨滅後,才能下入合金鑽頭進行鑽進。
7)在松軟、塑性地層使用肋骨鑽頭或刮刀鑽頭鑽進時,為消除孔壁上的螺旋結構或縮徑現象,每鑽進一段後,應及時修正孔壁。
8)合理掌握回次提鑽時間。每次提鑽後,要檢查鑽頭的磨損情況,以改進下回次的鑽進技術參數。
9)採取岩礦心時,嚴禁用鋼粒卡取岩礦心。嚴禁猛墩鑽具,以免損壞合金。取心提鑽要穩,防止岩心脫落。退心時,不要用大錘直接敲打鑽頭。
4. 硬質合金鑽頭的用途及特點
什麼是硬質合金鑽頭？對於首次接觸的朋友們來說，難免會有這樣的疑問。硬質合金鑽頭是靠鑽壓和自身旋轉產生的沖擊載荷破碎岩石的。在鑿岩鑽進中，鑽頭經受高頻率的沖擊載荷，且受到扭轉、彎曲、拉伸、壓縮等多種復合應力的作用，在高速回轉碰撞的環境下經受岩石、岩粉和礦水等工作介質的磨損與腐蝕。如果你還想進一步的了解硬質合金鑽頭的話，不妨隨我一起來了解下吧！
硬質合金鑽頭介紹
岩心鑽探所使用的一種鑽頭。鋼質的圓筒狀鑽頭體上因鑲焊有碳化鎢的硬質合金切削具而得名。硬質合金切削具的形狀和其在鑽頭上鑲焊的數量,排列方式、鑲焊角度的不同,稱為底出刃、內出刃和外出刃,以保證有通水和排粉的間隙。鑽頭體的上部是絲扣連接岩心管,鑽頭體側部開有水槽,底部唇面上亦開有水口。水槽和水口都是保證沖洗液的流通,達到排除岩粉和冷卻鑽頭的作用。
鑽進粘土層和葉岩地層時為了加大間隙,在硬合金鑽頭的內外側壁焊上肋骨,稱肋骨式鑽頭。在研磨性高的硬地層可以使用針狀硬質合金自磨式鑽頭。一般硬合金鑽頭鑽進岩石可鑽性為Ⅱ一Ⅶ級的地層；針狀硬質合金鑽頭可鑽進Ⅵ一Ⅷ級岩石。
硬質合金鑽頭類型
硬質合金鑽頭分為四種根基類型：整體硬質合金鑽頭、硬質合金可轉位刀片鑽頭、焊接式硬質合金鑽頭和可改換硬質合金齒冠鑽頭。每種鑽頭都具有適合特定加工前提的利益。
（1）整體硬質合金鑽頭
（2）硬質合金可轉位刀片鑽頭
安裝硬質合金可轉位刀片的鑽頭可加工孔徑規模很廣，加工深度規模為2D～5D（D為孔徑），可應用於車床和其它扭轉加工機床。
（3）焊接式硬質合金鑽頭
焊接式硬質合金鑽頭是在鋼制鑽體上平穩焊接一個硬質合金齒冠製成。這種鑽頭採用自定心幾何刃型，切削力小，對年夜年夜都工件材料均可實現精採的切屑節制，加工出的孔概況光潔度好，
尺寸精度和定位精度都很高，不必再進行後續精加工。該鑽頭採用內冷卻體例，可用於加工中心、CNC車床或其它高剛性、高轉速機床。
（4）可改換硬質合金齒冠鑽頭
可改換硬質合金齒冠鑽頭是新一代鑽削刀具。它由鋼制鑽體和可改換的整體硬質合金齒冠組合而成，與焊接式硬質合金鑽頭對比，其加工精度八兩半斤，但因為齒冠可改換，是以可降低加工成本，提高鑽削出產率。這種鑽頭可獲得切確的孔徑尺寸增量並具有自定心功能，是以孔徑加工精度很高。
鑽體與硬質合金齒冠之間採用周詳磨製的互鎖V形槽毗連機構彼此鎖緊，可確保鑽頭組合體具有與焊接式硬質合金鑽頭不異的尺寸精度和整體剛性。
同時，這種鎖緊機構只有獨一的切確配合位置，使齒冠易於安裝到與之匹配的拉桿上，從而可保證改換齒冠時的一再定位精度。當經由過程鎖緊螺釘拉緊拉桿時，齒冠/鑽體組合體彼此平穩鎖緊，其毗連剛度足以勝任猛進給、高轉速的橫跨產率孔加工要求。Seco-Carboloy公司採用前進前輩的打針成型工藝製造的硬質合金齒冠具有極高的材質平均性，使齒冠具有平均的強度和統一的熱變形機能。Seco公司今朝可供給三種特定幾何刃型的CrownLoc鑽頭：第一種是具有常規的刃口鈍化半徑、刃帶寬度和倒錐角的通用幾何刃型，適合加工年夜年夜都型號的鋼材料；第二種是具有較寬刃帶和倒棱的幾何刃型，適合加工鑄鐵材料；第三種幾何刃型可削減切削熱和加工硬化， 適合加工不銹鋼和超級合金材料。
在考慮每孔加工成本時，還應將鑽頭的總壽命計較在內。一般來說，一支整體硬質合金鑽頭只能重磨7～10次，一支焊接式硬質合金鑽頭只能重磨3～4次，而可改換硬質合金齒冠鑽頭在加工鋼料時，其鋼制鑽體至少可改換齒冠20～30次。
硬質合金鑽頭用途及特點
1.能適合較復雜材質的鑽孔，可選擇較高的切削速度。
2.精選合金鑽頭專用的高性能合金刀片，有效減少崩刀，保持良好的耐磨性。
3.多層幾何切削端刃，提高排泄性能，保持較小的切削阻力。
4.除常用的直角柄外，備有多種柄型，適合多種鑽機，鑽床配用。
硬質合金鑽頭價格
硬質合金鑽頭價格現在市面上一般在二三百塊錢左右。硬質合金鑽頭的優點可以鑽較硬的材料，缺點是要磨得好，磨得不好容易崩刃 ??的，兩主切削刃高低、角度等同，最好要使用磨鑽頭機。
編輯總結：以上就是硬質合金鑽頭用途及特點 硬質合金鑽頭價格的相關介紹，希望能夠幫助到有這方面需求的朋友們！如需了解更多相關資訊，請繼續關注我們網站，後續將呈現更多精彩內容。您也可以上商城購買更多你心儀的產品哦！
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2.精選合金鑽頭專用的高性能合金刀片，有效減少崩刀，保持良好的耐磨性。
3.多層幾何切削端刃，提高排泄性能，保持較小的切削阻力。
4.除常用的直角柄外，備有多種柄型，適合多種鑽機，鑽床配用。
硬質合金鑽頭價格
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