金剛石鉆頭的正確使用

提高金剛石鉆進效率的重要措施是遵守巖石破碎工具的合理使用準則。

合理使用金剛石鉆頭的準則包括:

(1)根據巖石物理力學性質正確選擇和使用其結構特性與之適應的金剛石鉆頭;

(2)嚴格遵守金剛石破巖工具的操作規程;

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

(4)當鉆頭壽命達到合理的報廢水平時應及時把它從鉆具中換掉。

在鉆頭使用過程中應記住，金剛石是相當脆的礦物，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都必須謹慎認真地進行。鉆頭應存放在木質盒子或塑料盒子里。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部沒有巖心時才能下入孔內。下放鉆具要謹慎，尤其在孔徑變化的孔段和孔底附近。鉆頭到達孔底時不能用力下墩，開始時要用低轉速和小泵量。只有當孔底殘留巖心長度不超過4～5cm時，才允許下入鉆具。否則，應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，應用游標卡尺測量鉆頭和擴孔器的直徑和胎體高度。帶擴孔器鉆進時應保證擴孔器直徑總比鉆頭直徑大0.2～0.3mm。舊擴孔器與新擴孔器的外徑之差不能超過0.1～0.2mm。

不帶擴孔器鉆進時，要精確測量各鉆頭的內外徑，并確定它們的下孔順序。首先下入外徑最大和內徑最小的鉆頭。當鉆頭直徑磨損達0.05～0.1mm時應更換。在向孔內順序下入鉆頭時應確認，上一個回次的巖心可以自由地通過將下孔鉆頭的內徑。

禁止往存在“狗腿彎”的孔內下入新鉆頭。當孔身被磨成錐形，直徑差超過0.1～0.15mm時必須用由孕鑲鉆頭和擴孔器組成的專用鉆具下去擴孔。當鉆孔停工相當一段時間后，應采用由孕鑲鉆頭和兩個擴孔器組成的鉆具，兩個擴孔器都應安裝在巖心管的下部。配置鉆具時應保證下部擴孔器和上部擴孔器外徑比鉆頭外徑大0.1～0.2mm。根據巖石性質的不同，擴孔鉆進的速度不能超過5～20cm/min。

鉆進過程中沒有特殊情況不允許把鉆頭提離孔底，因為這樣可能導致卡巖心裝置啟動，而且巖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，因為這樣可能引發孔內事故。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生拋光，并造成金剛石無法切入巖石。

選擇鉆頭轉速時必須考慮巖石的硬度、研磨性和裂隙性。

通過分析機械鉆速的變化也可判斷金剛石鉆頭的使用是否合理。各種類型鉆頭機械鉆速的變化速率是不同的。在正確選擇規程參數組合的條件下，孕鑲鉆頭的機械鉆速應變化不大。表鑲鉆頭的初始機械鉆速增長，達到一定的最大值后將開始下降。但是，根據已有的準則來確定起鉆換鉆頭的準確時間點是很困難的。通常是結合機械鉆速的變化特征，靠經驗來判斷鉆頭的磨損情況。據全俄勘探技術研究所的調研，生產單位總結出在下列情況下應結束鉆頭回次作業并更換新鉆頭:

(1)胎體的外徑、內徑和高度磨損嚴重。根據保徑金剛石粒度不同，胎體的內外表面磨損量已達0.5～0.7mm。

(2)正常的胎體剖面已經被改變，在內外表面已出現了錐度。以及在胎體端部外緣或中部已出現了深度超過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)，可能導致金剛石脫落和破壞。

(4)胎體沖蝕嚴重，使其強度下降，可能導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械損傷(胎體出現鼓包、被磨圓、裂紋，鉆頭鋼體或螺紋被磨損等)。

(6)孕鑲鉆頭胎體內外側面出現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程參數、所鉆巖石的性質不匹配，造成鉆頭上的金剛石被拋光。