新型广谱金刚石破碎岩石工具的研制

新型广谱金刚石钻头由钻头钢体和金刚石刀头组成。金刚石刀头由若干含金刚石孕镶层和纯合金层相间组成。该新型金刚石钻头破碎岩石是以金刚石破碎为主、以破碎穴效应为辅的方式进行的。其特点是破碎岩石效率较高，对岩石的适应性较强，使用寿命高，钻头的导向性及工作稳定性较好，钻进效果与钻进质量明显提高。     

金刚石钻进时的圆周线速度

金刚石钻进由于采用金刚石作磨料，尤其是孕镶式钻头，采用细粒磨料级金刚石（其粒度为30目至100目，相当于0.63～0.125毫米），在钻进时类似砂轮磨削原理破碎岩石。因此，金刚石钻进时很重要的一个钻进技术参数，就是钻头的圆周线速度，也就是钻头上金刚石在钻进时的单位时间内在岩石面上克取岩石所经过的距离。计算圆周线速度的公式：     

岩心钻探通俗讲座

第三讲 钻进技术岩心钻探,目前均采用以回转钻进为主的机械破碎法,经过机械破碎岩石而形成钻孔。破碎岩石效率的速度取决于正确的选择破碎工具和钻进工艺,这个破碎岩层的过程,就是钻进技术所属范筹。根据岩性不同,我国广泛采用硬质合金和钻粒钻进的方法。金刚石钻进方法也开始逐步使用推广。第一节 岩石的机械物理性质     

岩石压入硬度试验的简易方法

一、迴转钻进时岩石硬度概念迴转钻进时确定岩石可钻性的最主要因素一般认为是岩石的硬度和研磨性。其理论与实践依据是：第一、现用迴转钻进碎岩工具以硬质合金、金刚石作为钻头齿刃，钻进过程依赖压入—剪切、压裂—压碎的作用；细粒孕镶金刚石钻头以磨削破碎岩石。如果把磨粒放大，也和前者的破碎岩石作用相仿。十分明显，一般较坚硬的岩石总是比较软的岩石难以钻进，也就是钻进速度较低。     

纳米金刚石钻头试验研究

纳米技术(nanotechnology)是近年来发展起来的一种新技术,许多国家都在研究这种新技术及其应用。俄罗斯研制出了用爆炸法生产纳米金刚石的成套设备。乌克兰生产出了纳米金刚石。乌克兰超硬材料研究所设计出了纳米金刚石钻头,并进行了实验台试验。试验结果表明,纳米金刚石钻头是一种很有前景的破碎岩石工具,可以取得很好的技术经济效益,在地质勘探和采矿工业中应用前景广阔。建议我国加强对纳米金刚石钻头的研究并推广使用。     

钻井利器的故事之“金刚石钻头”

随着资源勘探和地球科学探测不断向深部发展,钻探作为直接获取地下实物信息唯一的技术方法受到越来越多的关注,也促进了破碎岩石的金刚石钻头技术的进步。本文从科普的角度介绍了金刚石钻头,以及其分类、工作过程和应用。     

关于利用系统论方法设计金刚石钻头的分析研究

地质钻探工程是个复杂的系统工程,金刚石钻头设计是个复杂的系统。俄罗斯技术科学博士СкоромныхВ.В.教授等使用系统论方法设计表镶金刚石钻头,以机械钻速为目标函数,以钻头切入岩石深度为切入点,建立了相关的数学模型,编制了程序,进行了计算机模拟,可以比较直观地看到金刚石在孔底的工作情况和钻头破碎岩石的过程,对于深入研究孔底岩石破碎过程机理和判断金刚石钻头设计的合理性及其对钻探技术经济指标的作用,具有一定的实际意义。     

超高速下单粒金刚石与岩石相互作用响应的研究

随着钻进深度的加深,破碎硬岩地层愈发困难,提高转速成为硬岩地层快速有效破碎的可行方法之一。孕镶金刚石钻头在硬岩层中具有较好的应用效果,常规转速下孕镶钻头与岩石之间相互作用机理较为完善,超高转速下也有相应的应用和研究基础,但碎岩机理尚未完全清晰。为探究常规速度至超高速下单粒金刚石对岩石的切削力和硬岩的破碎变化情况,以孕镶钻头和岩石相互作用界面响应模型为基础,利用ABAQUS软件建立单粒金刚石切削岩石的二维模型,并提出一种近似分析方法,并进一步推导单粒金刚石受力表达式。结果表明：（1）单粒金刚石对岩石的切削作用主要集中在切削具与岩石接触界面的中上部,高速下比常规切削速度下单粒金刚石受切削力减小,且主要作用部位受到切削速度改变的影响。（2）金刚石颗粒作用岩石中存在塑性破坏和脆性破坏且两种破坏模式交替产生,超高速下岩石产生脆性破坏的比例相比于常规切削速度有所增加,且超高速下切削力波动范围更小,岩石破碎所需的能量更少。（3）提出一种孕镶金刚石钻头碎岩响应近似分析方法,将产生碎岩作用的金刚石颗粒等价为具有“刀尖”和“前、后刀面”的切削具进行分析,推导得到单粒金刚石受力表达式,其受力与切削速度、切削...     

基于破碎单位体积岩石能耗量设计坚硬研磨性岩石用钻头方法的研究

深孔钻进时常常遇到坚硬岩石和研磨性岩石,在这种岩石中钻进时钻探技术指标不甚理想。建议以破碎单位体积岩石能耗低的标准来设计和研制孕镶金刚石钻头。按此标准设计的胎体扇形块上带有凸出和低洼切削齿的梳状金刚石钻头,在实验台上进行的试验,试验结果表明,与常规平底胎体金刚石钻头比较,破碎单位体积岩石能耗量降低了,机械钻速提高了,胎体单位进尺磨损量降低了。建议对这种新型钻头给以充分注意并进行进一步研究。     

试论采矿工程的新学科——岩石破碎学

<正> 在采矿作业中经常遇到的,最简单、最基本的过程,是从岩体中破碎出岩石来;对被破碎岩体中所形成的空间,又必须加以维护,以防止它周围岩石的被破碎。因此从广义上来看,平常所说的开拓方案和采矿方法,其根本的核心问题,就是破碎岩石和防止岩石破碎在空间上的布局和在时间上的安排。由此可见,破碎岩石和防止岩石的破碎,是采矿工程中的根本矛盾。正是这个矛盾的不断产生和解决,构造成了采矿生产的     

关于金刚石钻头底出刃锐化处理的试验研究

在我国固体矿产地质勘探中,金刚石钻进是一种主要的钻进方法。金刚石钻进时,破碎岩石是靠镶在钻头胎体中的金刚石底出刃完成的。随着钻孔的加深和孔底岩石的破碎,金刚石底出刃被磨损,直接影响机械钻速和钻头进尺,直至钻头报废。因此对钻头金刚石出刃磨锐问题,应该给予充分注意。俄罗斯СпиринВ.И.教授等利用电化学原理对钻头底出刃进行锐化处理,以提高机械钻速和钻头进尺,基于此原理研制了野外用轻便式电化学锐化处理金刚石钻头的设备,工程应用验证,取得了很好的技术经济效果。     

贯通式锥形裂隙与机械破碎相结合的破岩新方法

文中介绍了美国森伯斯特岩石开挖技术公司开发的一种岩石破碎新方法，其实质是在钻孔中装填推进剂以高压气体在岩体中产生贯通式锥形裂隙系，再用机械破碎连续开挖岩石；介绍了推进剂的单耗和单次破碎量的性能特点以及破碎地震效应、粉尘、有毒气体和噪声等环境影响特性；阐述了以这种锥形裂隙破碎技术为基础的新式连续开挖机械的合理设计以及在采矿工业和建筑工业中推选这种新技术所应采用的方法。     

贯通式锥形裂隙与机械破碎相结合的破岩新方法

文中介绍了美国森伯斯特岩石开挖技术公司（SunburstExcavation）开发的一种岩石破碎新方法，其实质是在钻孔中装填推进剂以高压气体在岩体中产生贯通式推形裂隙系，再用机械破碎连续开挖岩石；介绍了推进剂的单耗和单次破碎量的性能特点以及破碎地震效应、粉尘、有毒气体和噪声等环境影响特性；阐述了以这种锥形裂隙破碎技术为基础的新式连续开挖机械的合理设计以及在采矿工业和建筑工业中推行这种新技术所应采用的方法。     

冲击回转碎岩机理探讨

地下岩体中,天然地存在有许多微观裂纹与节理。在冲击回转的联合作用下,冲击使近钻头的岩石发生裂纹断裂、破碎,形成破碎小坑;使远离钻头的岩石中的微观裂纹扩展、连通、甚至断裂。在离钻头更远区域,使岩石产生新的微观裂纹。回转使冲击产生的破碎小坑沿圆周方向扩大,并使钻头上的金刚石颗粒换位。在回转冲击的联合作用下,岩石中的裂纹不断产生、扩展、断裂,从而达到高速碎岩的目的。     

“金刚石钻进及其试验研究译文集”

“金刚石钻进及其试验研究译文集”收集了美、英、西德、苏等国最近几年有关金刚石钻进及其试验研究方面的成果，内容包括：从金刚石钻进岩石可钻性的划分、岩石破碎过程、钻头结构和钻进规程对钻     

切磨碎岩体及钻头的初步研究

切磨碎岩体由聚晶金刚石层、孕锒金刚石层、前后保护层组成,以切削加磨削方式破碎岩石,主要适用于Ⅸ级以下地层,其中包括软硬交错地层,含砾沉积及变质岩层和部分较硬夹层钻进。     

金刚石钻头钻进过程中金刚石磨损规律试验研究

通过对人造岩石(瓷砖)进行钻进试验，并在试验过程中采用连续显微照相和称重的方法，对人造金刚石孕镶钻头在钻进过程中金刚石的磨损规律进行试验研究。实验结果表明，如能提高金刚石的包镶强度和金刚石本身的强度，减少金刚石脱粒和破碎，则金刚石钻头钻速和寿命能够大幅度提高。     

组合切削具产生的预破碎区对钻进效果的影响

从组合切削具将在岩石中产生预破碎区的论点出发,通过实验定量研究了预破碎区深度与掏槽刃切入深度的关系,得出了预破碎区有利于降低岩石强度及岩石破碎能耗的结论,并用生产试验结果进行了验证。提出了孕镶金刚石钻头钻进Ⅶ～Ⅷ级硬岩时仍存在预破碎区和切削、微切削破岩方式,以及预破碎区并非越大越好的学术观点。     

钻井液设计配比在大口径钻井施工中的应用

采用大口径石油钻井和小口径绳索取心"二合一"钻探新技术,在沉积地层中采用直径为89mm的绳索取心钻杆成功完成了大口径深部钻探和取心,取得了较好成效,为沉积地层大口径深部钻探取心工程提供了示范。岩心钻探在变质岩、岩浆岩地层中通常采用小环空间隙金刚石绳索取心钻进方法。而水文地质、地热、石油等钻探采用大口径实现快速钻井,采用大泵量、高压力、适当的环空间隙,通过岩石的体积破碎和较高的上返速度来避免岩屑的重复破碎、保持井底干净,以达到高效率的钻井取心。因此钻井液的合理配比与使用尤为重要。     

新书介绍——《深部地质钻探金刚石钻头研究与应用》

<正>朱恒银教授级高工等编著的《深部地质钻探金刚石钻头研究与应用》一书已由中国地质大学出版社出版。该书共分15章,约30万字。介绍了金刚石钻头的研究现状与发展以及深部地质钻探特点,分析了回转钻进金刚石钻头破碎岩石过程和基本概念。分别论述了金刚石钻头胎体性能设计、金刚石参数设计、