极坚硬高磨蚀性矿岩的凿岩研究

针对我国极坚硬高磨蚀性矿岩普遍存在凿岩效率低的问题，深入矿山现场，多次反复试验研究，提出了解决的途径。     

可在极坚硬强磨蚀性岩石中实现高效低耗凿岩的Φ41mm重型三刃形钎头——山西“阳五高速”佛岭隧道钎头攻关首轮产品的工业考核

文中阐述了山西省"阳五高速"佛岭隧道,一号斜井掌子面处于硬度特别高的石英岩和花岗片麻岩之间,原使用各种品牌一字型,球齿型钎头纷纷早期报废,造用钎头消耗剧增,工程进度剧降,工人劳动强度增加,经过钎头科研、生产、使用部门近半年的联合攻关,所研发的Φ41mm重型三刃形钎头暨配套的使用技术和方法,使钎头平均寿命提高了三倍以上,钎头重磨次数达到10次以上,钎头正常报废率趋近于100%,初步实现了高效低耗凿岩,值得在普氏坚固性系数f≥15、单轴抗压强度σD≥200MPa的极坚硬强磨蚀性岩石中普遍推广使用。     

一字形钎头应予淘汰

锥体连接一字形钎头主要用在单轴强度δD≤150MPa的非磨蚀性完整岩石中,钻凿直径Φ38～42mm、深度≤3m的眼孔。在破碎坚硬的强磨蚀性岩石中,由于破岩效率低和几何形状稳定性差,导致眼孔不圆、钻速慢、寿命短、修磨频繁且费用高、合金利用率低、机械故障、工人劳动条件恶化等。因此,瑞典Secoroc、Sandvik分司70年代就用锥体连接的十字和球齿钎头取代了一字形钎头。现在,建议用更具优势的复合片齿钎头逐步更新目前广泛使用的一字形钎头。新系列钎头寿命为一字、球齿钎头寿命的2～4倍,而价格比同直径一字、球齿钎头高1／5～1／3。     

淘汰一字钎头 废除手锤卸钎（一）

首批锥体连接一字型钎头，于１９３８年在德国问世，迄今已有６０年历史。该钎头主要用于在单轴抗压强度σＤ≤１５０ＭＰａ的非磨蚀性完整岩石中，钻凿直径φ３８～φ４２ｍｍ，深度≤３ｍ的眼孔。在破碎式坚硬的强磨蚀性岩石中，由于破岩效率低和几何形状稳定性差，导致眼孔不圆，钻速慢，寿命短，修磨频繁，重磨费用高，合金利用率低，机械故障和辅助工时增加，工人劳动条件恶化，因此，瑞典Ｓｅｃｏｒｏｃ，Ｓａｎｄｖｉｋ公司的     

提高露天矿用牙轮钻头寿命的途径

目前,苏联露天矿山坚硬岩石的全部凿岩工作量实际上都是由牙轮钻机完成的。近十年来,牙轮钻头的平均使用寿命提高了20～50％。由于推广了直径为215.9毫米和244.5毫米的改进型钻头,坚硬矿岩牙轮钻头的平均使用寿命达到150～300米。在不甚坚硬的岩石中,钻头平均使用寿命提高     

新型钎头几何结构和参数的选择

我国二十多年来,各种岩石的小炮眼凿岩,几乎全用苏式老一字钎头。这种钎头几何结构及参数有严重的缺陷,据大量生产统计,其矿岩寿命平均约30米,合金片中部残留刃高达12毫米以上。致使凿岩成本高、生产效率低。因此,以新型的一字钎头来取代老一字钎头是当务之急。     

新产品简介

利用新式柱齿,提高凿岩效能瑞典桑德威克公司推出一种用DP(双重特性)系列柱齿制作的钻头。据称,利用这种柱齿制作的钻头具有以下特点:比普通硬岩钻头的使用寿命高达40%;能有效地钻凿坚硬磨蚀性岩、角砾岩和各种混合的覆盖岩;可减少各种可能的钻头损坏现象;由于在钻进过程中提取钻具修复或更换钻头的次数少,经济效益大,因此,满足目标具有较大的保障。DP55是专为制造锥形柱齿研制的坚韧耐磨的胶结硬质合金。这种柱齿可用于制造供软岩和非磨蚀性岩石高速钻进用的钻头。多次试验证明,比球形柱齿钻头的钻进速度高20～25%。DP65是抗磨损性能高的硬质合金,它可用于制造供巷道掘进、台阶凿岩和     

新型钎头的水力学原理分析

在凿岩工程中,钎头直接担负着破碎岩石的任务。钎头在破碎岩石时,由于钎头对岩石的冲击和剪切作用,就会产生大量的岩粉,而这些岩粉从孔底排出孔外的速度快慢,将直接影响凿岩效率,如果这种排岩粉速度太慢,将造成岩粉重复破碎,这样就降低了凿岩速度和能量利用率;同时,由于重复破碎,使岩粉的粒度减小,使粉尘的含量增加。这种细粒粉尘     

石棉队在手掘坑道中使用三花钎头和硬质合金钎头

我队在手掘坑道中采用三花钎头打眼,在5—6级蛇纹岩中,效率较一字形钎头提高16—33％。同时,在辉绿岩、正长岩等坚硬岩石中（8—9级）试用硬质合金钎头凿岩,效率较一字形钎头提高28％,并可大大减少碳素转钎的消耗;并显著减少了换钎、修制钎头、搬运钎子等辅助时间和非生产时间,从而提高了掘进速度。     

钎头的接头形式及其对能量传递效率的影响

在钎头的破岩规律研究的基础上．运用波动力学理论分析了不同接头形式钎头的结构特点，能量传递机制及其凿岩能量分布规律，创新提出了螺旋副连接钎头。螺旋副连接钎头可有效匹配钎头单位刃长所获得的凿岩能量分布与所需要的破岩能量分布，能量传递效率高。工业考核证实：与传统接头形式的钎头相比．螺旋副连接钎头凿岩速度可提高28．5％～42．4％。     

热压铁基孕镶金刚石钻头的试验研究

针对在坚硬致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短的技术难题,分析了热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键,硬而带脆性的胎体性能有利于金刚石出刃,从而能提高钻进速度。因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究,试制出了热压铁基孕镶金刚石钻头,取得了突破性的进展。在坚硬致密岩层中钻进,钻进时效由0.5 m左右提高到1.17 m,钻头寿命由10 m左右提高到21.31 m,解决了在坚硬致密岩层中钻进难的问题。试验研究结果说明,铁基合金是一种新型的金刚石钻头胎体材料,热压铁基孕镶人造金刚石钻头是一种新类型的金刚石钻头。     

气动潜孔锤硬质砂岩钻进技术研究

煤矿井下坚硬岩层快速钻进一直是一个技术难题。文章对如何提高钻机在井下坚硬石英砂岩中的钻进效率及延长钻头的使用寿命进行了研究,给出了潜孔锤施工的技术参数。通过张集煤矿17268轨道顺槽的试验,得出了适用于井下坚硬岩石条件下潜孔锤的风量、风压、钻压、转速等性能参数,以及与之配套的钻头和成孔工艺。     

煤矿井下硬岩定向钻进PDC钻头选型及试验分析

为了提高煤矿井下硬岩定向钻进的效率,在分析硬岩定向钻进PDC钻头的结构要求的基础上,选择了3种不同类型的PDC钻头进行煤矿井下硬岩定向钻进试验。试验结果表明,平底型PDC钻头不适用于定向钻进硬岩,而三翼抛物线型钻头和四翼平角型钻头在定向钻进硬岩时,表现出长寿命、高效率等特点,适合于定向钻进硬岩地层,大大提高了煤矿井下定向钻进硬岩地层的效率。     

深部探测金川预导孔深孔钻探钻头的应用与分析

在深部探测和科学钻探的施工中,钻头的合理选择和使用是提高深孔硬、脆、碎岩层钻探生产效率的最重要因素之一。针对金川科学钻探深部钻进中的特殊地层岩石进行分析,利用扫描电镜研究钻头中金刚石的分布、包镶和出刃,找出合适的钻头胎体材料和金刚石工艺参数,延长钻头寿命,提高钻探效率。     

高温硬岩空气潜孔锤钻头设计

干热岩试验性开发井钻井施工,在高温硬岩的地层条件下,如何实现高效钻进仍存在很多技术难点。空气潜孔锤钻进技术是解决硬岩地层钻进的有效方法之一,潜孔锤钻头是空气潜孔锤钻进的关键器具。根据青海共和干热岩GH-01井空气潜孔锤钻进技术应用情况,分析探讨了空气潜孔锤钻头断齿、掉齿、磨损严重、使用寿命短等问题,从钻头结构设计、钻头材料选取、钻头冷压固齿工艺等几个方面对空气潜孔锤钻头进行了优化。固齿优化过程中采用有限元分析方法,对钻头冷压固齿过盈量进行仿真分析计算,根据分析计算结果确定最优固齿过盈量。通过对潜孔锤钻头结构、材料、加工等优化,为适用于高温硬岩的空气潜孔锤钻头研制提供了借鉴。为提高空气潜孔锤钻进综合效率,为干热岩钻探开发提供了技术支持和技术储备。     

涡轮钻井技术在梨树断陷区块的应用

梨树断陷区块登娄库组、营城组、沙河子组、火石岭组地层可钻性差、岩性较致密、局部含砾严重,并且沙河子组局部层位岩石硬度达到7级,采用常规钻井技术,存在牙轮钻头效率低、寿命短等问题;各种型号PDC钻头试用后效果不理想。通过采用涡轮钻井技术,平均机械钻速提高了4倍,钻井周期缩短,钻井综合成本大大降低。实践证明,高速涡轮钻具+孕镶金刚石钻井技术是高研磨性、高抗挤强度、高温地层深井钻进提速的有效技术。     

液力衡扭旋冲提速工具及其在达深16井的应用

大庆油田深部地层岩石坚硬、研磨性强,运用常规手段钻进,单只钻头进尺少、寿命短且机械钻速较低。应用液力衡扭矩提速工具,有效解决了这些问题,显著提高了机械钻速和单只钻头的进尺。通过达深16井的现场试验证明,该工具能够使钻头的破岩方式在剪切的基础上附加机械冲击和高压水力脉冲,有效提高PDC钻头剪切岩层的效率,为深井提速提供了一种有效的手段。     

液动潜孔锤钻进工艺在舞阳铁山矿区易斜地层的应用

在河南省舞阳铁山矿区的勘察钻进中，采用液动潜孔锤钻进工艺解决了在倾角较大、软硬不均、互层频繁的条带状混合花岗岩地层中的钻探技术难题，提高了钻进效率，有效地防止了钻孔的偏斜。结合该工程实例介绍了液动潜孔锤钻进工艺以及所取得的效果。     

坚硬地层用低温电铸孕镶脉冲石油钻头的研制及其水力性能数值模拟

针对PDC钻头和牙轮钻头在坚硬、研磨地层中钻速较低、寿命短的问题,研制了一种低温电铸孕镶脉冲石油钻头,并对钻头的流场进行了数值模拟。现场应用表明,该钻头具有寿命长、机械钻速高的特点。     

深孔钻探金刚石钻头技术研究

介绍了能大幅提高深孔钻探效率、降低钻探成本的金刚石钻头——高效长寿命金刚石钻头的设计制造及工程应用效果。这种钻头包括两种结构形式——单水口高胎体金刚石钻头和双水口高胎体金刚石钻头。研究设计的新型高效长寿命金刚石钻头在钻速提高20%的前提下,寿命比常规钻头提高了200%,有效解决了深孔弱研磨性地层和强研磨性地层钻头寿命短的难题,取得了良好的效果。