金剛石鉆頭的正確使用

提高金剛石鉆進(jìn)效率的重要措施是遵守巖石破碎工具的合理使用準(zhǔn)則。

合理使用金剛石鉆頭的準(zhǔn)則包括:

(1)根據(jù)巖石物理力學(xué)性質(zhì)正確選擇和使用其結(jié)構(gòu)特性與之適應(yīng)的金剛石鉆頭;

(2)嚴(yán)格遵守金剛石破巖工具的操作規(guī)程;

(3)根據(jù)鉆探規(guī)程確定的工藝進(jìn)行鉆進(jìn)，并保證高的生產(chǎn)率，使金剛石耗量不超過該鉆探條件下的額定值。

(4)當(dāng)鉆頭壽命達(dá)到合理的報廢水平時應(yīng)及時把它從鉆具中換掉。

在鉆頭使用過程中應(yīng)記住，金剛石是相當(dāng)脆的礦物，它對微弱沖擊都很敏感。因此，涉及金剛石破巖工具的全部作業(yè)都必須謹(jǐn)慎認(rèn)真地進(jìn)行。鉆頭應(yīng)存放在木質(zhì)盒子或塑料盒子里。金剛石鉆頭與鉆柱的連接需用專門的管鉗，而不能用普通牙鉗。帶鉆頭的鉆具只有其內(nèi)部沒有巖心時才能下入孔內(nèi)。下放鉆具要謹(jǐn)慎，尤其在孔徑變化的孔段和孔底附近。鉆頭到達(dá)孔底時不能用力下墩，開始時要用低轉(zhuǎn)速和小泵量。只有當(dāng)孔底殘留巖心長度不超過4～5cm時，才允許下入鉆具。否則，應(yīng)先用牙輪鉆頭或其他專用鉆頭破碎掉孔底的殘留巖心。每次起鉆之后，應(yīng)用游標(biāo)卡尺測量鉆頭和擴(kuò)孔器的直徑和胎體高度。帶擴(kuò)孔器鉆進(jìn)時應(yīng)保證擴(kuò)孔器直徑總比鉆頭直徑大0.2～0.3mm。舊擴(kuò)孔器與新擴(kuò)孔器的外徑之差不能超過0.1～0.2mm。

不帶擴(kuò)孔器鉆進(jìn)時，要精確測量各鉆頭的內(nèi)外徑，并確定它們的下孔順序。首先下入外徑最大和內(nèi)徑最小的鉆頭。當(dāng)鉆頭直徑磨損達(dá)0.05～0.1mm時應(yīng)更換。在向孔內(nèi)順序下入鉆頭時應(yīng)確認(rèn)，上一個回次的巖心可以自由地通過將下孔鉆頭的內(nèi)徑。

禁止往存在“狗腿彎”的孔內(nèi)下入新鉆頭。當(dāng)孔身被磨成錐形，直徑差超過0.1～0.15mm時必須用由孕鑲鉆頭和擴(kuò)孔器組成的專用鉆具下去擴(kuò)孔。當(dāng)鉆孔停工相當(dāng)一段時間后，應(yīng)采用由孕鑲鉆頭和兩個擴(kuò)孔器組成的鉆具，兩個擴(kuò)孔器都應(yīng)安裝在巖心管的下部。配置鉆具時應(yīng)保證下部擴(kuò)孔器和上部擴(kuò)孔器外徑比鉆頭外徑大0.1～0.2mm。根據(jù)巖石性質(zhì)的不同，擴(kuò)孔鉆進(jìn)的速度不能超過5～20cm/min。

鉆進(jìn)過程中沒有特殊情況不允許把鉆頭提離孔底，因為這樣可能導(dǎo)致卡巖心裝置啟動，而且?guī)r心碎屑落在孔底會造成胎體和鉆頭上的金剛石破壞。

在鉆進(jìn)過程中，需要均勻改變軸向載荷，不允許急劇增大或減小載荷，因為這樣可能引發(fā)孔內(nèi)事故。不允許采用大于臨界值的軸向載荷。對表鑲鉆頭而言每粒金剛石的允許載荷為140～160N，而孕鑲鉆頭為1200～1300N/cm2。過大的載荷會導(dǎo)致金剛石急劇崩裂并極大地增加金剛石耗量。過小的比壓(對表鑲鉆頭40～60N/粒和對孕鑲鉆頭300～500N/cm2)同樣是不容許的，因為這樣可能引起金剛石在完整的弱研磨性巖石中產(chǎn)生拋光，并造成金剛石無法切入巖石。

選擇鉆頭轉(zhuǎn)速時必須考慮巖石的硬度、研磨性和裂隙性。

通過分析機(jī)械鉆速的變化也可判斷金剛石鉆頭的使用是否合理。各種類型鉆頭機(jī)械鉆速的變化速率是不同的。在正確選擇規(guī)程參數(shù)組合的條件下，孕鑲鉆頭的機(jī)械鉆速應(yīng)變化不大。表鑲鉆頭的初始機(jī)械鉆速增長，達(dá)到一定的最大值后將開始下降。但是，根據(jù)已有的準(zhǔn)則來確定起鉆換鉆頭的準(zhǔn)確時間點是很困難的。通常是結(jié)合機(jī)械鉆速的變化特征，靠經(jīng)驗來判斷鉆頭的磨損情況。據(jù)全俄勘探技術(shù)研究所的調(diào)研，生產(chǎn)單位總結(jié)出在下列情況下應(yīng)結(jié)束鉆頭回次作業(yè)并更換新鉆頭:

(1)胎體的外徑、內(nèi)徑和高度磨損嚴(yán)重。根據(jù)保徑金剛石粒度不同，胎體的內(nèi)外表面磨損量已達(dá)0.5～0.7mm。

(2)正常的胎體剖面已經(jīng)被改變，在內(nèi)外表面已出現(xiàn)了錐度。以及在胎體端部外緣或中部已出現(xiàn)了深度超過0.5mm的拉槽和倒角。

(3)金剛石出刃過大(超過了其線性尺寸的1/3)，可能導(dǎo)致金剛石脫落和破壞。

(4)胎體沖蝕嚴(yán)重，使其強(qiáng)度下降，可能導(dǎo)致某個扇形塊脫落或整個包鑲金剛石的胎體層脫落。

(5)胎體和鉆頭鋼體存在機(jī)械損傷(胎體出現(xiàn)鼓包、被磨圓、裂紋，鉆頭鋼體或螺紋被磨損等)。

(6)孕鑲鉆頭胎體內(nèi)外側(cè)面出現(xiàn)的倒角深度超過了孕鑲層厚度時。

(7)由于胎體硬度與巖石的研磨性或鉆探規(guī)程參數(shù)、所鉆巖石的性質(zhì)不匹配，造成鉆頭上的金剛石被拋光。