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金刚石钻头钻进“打滑”别急,最全的解决方案在这里

文章出处:资料整理责任编辑:田杰查?#35789;?#26426;网址
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人气:-发表时间:2016-12-29 11:24【

坚硬“打滑地层”钻进一直以来是钻进工作的一项难题。它的特点是岩石致密完整,抗压入硬度高,一般钻头钻进时效极低,极易被抛光,出现金刚石钻头不进尺的打滑现象。

随着深部找矿工作的开展,这种极难钻进的地层出现的深度、频?#22987;?#21402;度都在增加,如何有效地解决这一难题显得?#25214;?#31361;出。

根据“打滑”地层孕镶金刚石钻头的碎?#19968;?#29702;,小编为您?#24613;?#20102;:在坚硬致密弱?#24515;?#24615;岩层中金刚石钻头“打滑”现象解决方案。


一、坚硬致密弱?#24515;?#24615;岩层特点

1岩石硬度大,石英含量高

其岩石压入硬度一般可达5000MPa,其中部分在5500~6500MPa间,个别甚至高达7000MPa。

2 强度高

这类岩层的造岩矿物细,粒度多为0.01~0.20mm,硅?#24335;航幔?#39063;粒之间结合力大,结构致密,整体强度高。其单轴抗压强度达150MPa或更高。

3 ?#24515;?#24615;弱

由于钻进时效低,岩粉少且颗粒细,对钻头胎体磨损甚微,金刚石难以出?#23567;?/p>

金刚石钻头

在钻进坚硬致密弱?#24515;?#24615;岩层时,普通金刚石钻头容易出现“打滑”现象,即钻进时金刚石钻头在岩石上打滑而不进尺,或进尺极慢,时效常在0.1~0.2 m/h间;回次进尺仅0.2~0.5 m,钻头使用寿命2~3m。

由于打滑现象的发生,?#35789;?#36825;种岩层只有几米或十几米也要耗费大量时间和钻头,导致整个钻?#36164;?#24037;周期延长,勘探成本增高,经济效益下降。因此,解决该类岩层钻进打滑问题具有?#23548;?#24847;义。

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二、常用的金刚石钻头选择


1 金刚石钻头胎体硬度的选择 

可选用胎体硬度为HRC15~25的金刚石钻头,因为软胎体容易被岩石磨损,金刚石容易出刃,钻进效率得到提高。但钻头使用寿命短,钻探成本高。

2 金刚石粒度的选择

可选用粒度中等大小的金刚石,使金刚石与岩石之间增大压入岩石的单位压力,一般选用金刚石粒度在60?#23380;?#21491;比较合适。

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3 金刚石浓度的选择

金刚石在胎体中的浓度越大,其钻头的耐磨性越强,这对钻进(打滑)地层是不合适的;反之,人为的降低钻头中的金刚石浓度,其钻头又不耐磨,钻头使用寿命短。

4 金刚石钻头唇面的选择  

改变金刚石钻头唇面的形状,如阶梯状、锯齿状、斜齿状及增加钻头水口数量等,均是以减少钻头唇面与岩石的接触面积,增大压入岩石的单位压力,达到提高钻进效率的目的。

5 合理选择钻进工艺?#38382;?nbsp; 

通过合理选择钻进工艺?#38382;?#22914;调整转速、钻压、泵量等?#38382;部?#20197;达到提高钻进效率的目的。


三、传统钻头人工出刃的解决方案


目前在施工中大量采用金刚石钻探施工的有:水电站建设,工程地质施工,地铁建设,核电站建设等,但其钻孔设计大多不深,深的为300m左右,浅的为几十米,使用的钻探设备大部分是百米钻机,少部分为三百米钻机,使用往复式水泵,其他的钻探工具,消耗材料配置较为简单。

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钻探过程中遇到(打滑)地层,钻进效?#24335;?#20302;时,由于钻探设备功率小、材料配置少、钻进?#38382;?#26080;法调整,为了不影响工期,提高效率,施工人员往往采用以下方法解决,但各有其短处。

(1)孔底干磨法

钻进中人为地短时间关闭循环水,加大钻进压力,使钻头与岩石直接磨檫,轻烧钻头,使磨钝的金刚石脱落,露出新的金刚石。但这种方法容易造成烧钻事故的发生。

(2)石英砂子磨孔法

钻孔较浅时,直接从孔口将石英砂子倒入孔底,再下钻具以小水量钻进一段时间,使钻头与石英砂子磨檫,使钻头上已经平滑的金刚石重新出?#23567;?#20294;这种方法容易造成钻具和钻头钢体提前磨损。

(3)砂轮磨耗法

直接将钻头与电动砂轮磨檫,使金刚石出?#23567;?#20294;这?#22336;?#23481;易造成粉尘大,砂轮的碎粒容易溅入眼睛。

(4)锤击法

用铁锤,锉刀,钢锯等工具直接敲击钻头唇面,使其表面金刚石的光滑面被击破而出?#23567;?#20294;这种方法往往直接损伤钻头,容易造成钻头胎体脱落到孔底,造成事故。 

(5)酸处理胎体法

利用硝酸浸泡钻头胎体,腐蚀其中的金属材料,使钻头胎体中的金刚石提前出刃而克取岩石,从而提高钻进(打滑)地层的钻进效率,但浓度不易控制。


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四、金刚石钻头钻进的正确操作方法


(1)掌握“五不扫”,即不用金刚石钻头扫孔、扫残留岩心、扫脱落岩心、扫掉块、扫探头石;

(2)掌握“三必提”,即下钻遇阻轻转无效、岩心堵塞、钻速骤?#24403;?#39035;提钻;

(3)钻井过程中,发现钻头“打滑”,不准盲目加压强迫钻进,或瞬时干钻,应立即提钻;

(4)减压钻进,应用钢?#21487;?#23558;钻柱拉直后再倒杆。之后用油缸将钻具提离孔底少许,再启动,以防钻头在重载?#19978;攏?#31361;然转动而损坏;

(5)下钻前要配好机上余尺,在回次钻进过程中,不准将钻具提离孔底加长钻杆;

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(6)在复杂地层中,提升钻具不得过快,并随时向孔内泵?#32479;?#27927;液,以防“抽汲”作用造成垮孔;

(7)新钻头下空后,必须进行“初磨”。其目的是:了解钻头岩层适应性;使唇面与孔底磨合;抹去钻头虚伪尺寸和棱角;使孕镶金刚石出露?#21462;?/p>

其方法是:开始轻压(约正常压力的1/3)、慢转(100r/minz左右),进尺0.2-0.3m后,逐渐增至正常转速。第一回次不宜过长,及时提钻观察钻头磨损形态;


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(8)坚持钻头出现以下情况,不再下孔:

1)表镶钻头内径比公称尺寸磨损0.2mm;孕镶钻头内径比公称尺寸磨损0.4mm时。

2)表镶钻头有少数金刚石脱粒、挤裂或剪碎。

3)表镶钻头金刚石颗粒出露超过1/3以上。

4)孕镶钻头因微烧而出现石墨化。

5)钻头出现偏磨或变形。

6)胎体有缺陷。

7)钻头水口?#36864;?#27133;尺寸过小。

8)胎体?#29616;?#20914;蚀。

9)钻头?#23721;?#24120;磨损。

10)缸体变形、丝扣损坏。

鉴于施工条件的差异性,本文所阐述理论方法并不能完全应用于所有施工条件,各位探粉还要结合?#23548;是?#20917;,具体情况具体分析解决方案哦~

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