提高金剛鉆頭鉆進效率的途徑

　   1 金剛石鉆頭的現狀
　　金剛石鉆頭是將金剛石鑲在胎體表面或將金剛石與胎體混在一起鑲焊在鉆頭上的一種鉆頭，當用金剛石鉆頭破碎巖石時，金剛石也會因受力及摩擦而被磨損或脫落，采用優質金剛石可增加金剛石鉆頭的使用壽命，但成本會很昂貴。就目前我國生產金剛石的成本趨勢來看，一般都要求成本在中低檔為好，因為我國的經濟不是很發達，同時又是一個產鉆量不是很高的國家，所以成本的問題更加突出。提高金剛鉆頭鉆進效率，不僅有利于降低成本，而且有利于提高經濟效益。
　　 2 提高金剛鉆頭鉆進效率的途徑
　?。?）鉆頭和擴孔器要配套使用
　　選擇和使用好鉆頭的目的在于高效和長壽，在使用金剛石鉆頭時，首先應該對金剛石鉆頭進行合理的排隊使用：先用外徑大和內徑小的鉆頭，之后再用外徑小和內徑小的鉆頭，與此同時，還要保證每一次的鉆頭直徑之間差值不能太大，對新鉆頭的使用也要經過輕壓、慢轉磨合后再轉入正常技術參數鉆進。對于擴孔器來說，它的主要作用是要對孔壁進行調整、能夠使鉆頭保證穩定的狀態，同時它也應該符合鉆頭的級別配置，也要按照使用鉆頭一樣排隊使用。
　　（2）鉆進參數的選擇
　　金剛石破碎巖石主要有壓皺壓碎和體積破碎，其中體積破碎需要將鉆壓增大到巖石的壓入硬度，需要很高的壓力，高壓力會導致金剛石崩刃或壓碎以及鉆具的彎曲損壞。另外，體積破碎產生的大量巖屑也會被阻塞在胎體唇面與巖石面細小的間隙之間而燒鉆事故。目前金剛石鉆進主要以壓皺壓碎為主，其鉆進速度主要取決于金剛石的刻槽寬度和切入深度（通常大于金剛石的切人寬度和深度），若鉆壓過小，不僅其金剛石的切人寬度和深度小，機械鉆速低，而且由于切入體積小而很快被磨掉，鉆頭的壽命也低；鉆壓增大，金剛石的切人寬度和深度增大，機械鉆速隨之提高；但若鉆壓過大，鉆具的阻力過大，轉速開不上去，不僅不利于機械鉆速的提高，還會造成鉆孔彎曲。同時，由于巖屑太多，被阻塞在胎體唇面與巖石面細小的間隙之間的巖屑被重復破碎，導致金剛石、胎體無益磨損，引起金剛石過多出露和早期脫落。此外，巖粉量的增多，有礙于鉆頭唇下沖洗液的流動，甚至堵塞通路。
　　確定鉆壓要綜合考慮巖石的可鉆性、研磨性及完整程度。表鑲鉆頭的鉆壓按15N/?！?5 N/粒計算；孕鑲鉆頭的鉆壓按0.5KN/cm2～1.0KN/cm2計算。硬度較小、破碎的巖石采用較低的鉆壓；堅硬完整的采用較高的鉆壓。
　　確定轉速同樣要考慮巖石的可鉆性、研磨性及完整程度。表鑲鉆頭的轉速按1～2m/s的線速度計算；孕鑲鉆頭的轉速按1.5～3m/s的線速度計算。中硬完整巖層采用高轉速，破碎、裂隙發育、軟硬不均等鉆進時振動大的巖層適當降低轉速，在軟巖層中鉆進很高時適當限制轉速。
　　確定泵量要考慮巖石的可鉆性、環狀間隙、鉆頭類型、金剛石粒度和胎體硬度。泵量以沖洗液0.3m/s～0.7m/s的上返速度計算。鉆進堅硬、顆粒細等鉆進速度較慢的巖層采用較小泵量，鉆進軟～中硬、顆粒粗等鉆進速度較快的巖層采用較大泵量；表鑲鉆頭采用較小泵量，孕鑲鉆頭采用較大泵量。
　?。?）護壁堵漏及沖洗液的選用
　　護壁堵漏措施及沖洗液的選用是否得當影響金剛石的鉆進效率。對于地表層及鉆孔上部不穩定地層，一般通過下套管護壁。其他的不穩定地層可根據漏失、坍塌、掉塊的程度采用優質沖洗液護孔、隨鉆堵漏漿液護孔、技術套管護孔或關注水泥漿護孔。下好套管是正常鉆進的基礎，一般鉆孔至少應下入大一級的井口管控制表土坍塌，若鉆孔設計較深，或地層比較復雜，一般都要下2～3層套管，包含一層技術套管。當孔內出現坍塌、掉塊或遇溶洞裂隙時，則將技術套管撥出，在擴孔到下部3米左右重新下入。每層套管應下到完整基巖，套管連接部位用接箍焊死，孔口處用水泥或木楔固定并用膠皮密封，防止泥沙、巖粉流入套管間隙，以便終孔后套管順利起撥。套管的直徑與鉆具規格之間的關系極其重要，套管直徑過大會造成鉆具工作不穩定，容易折斷鉆桿，而且不便提高鉆具回轉速度，影響效率的提高；套管直徑過小則容易因上下鉆困難，鉆具不斷碰撞套管而造成套管松動或折斷。一般應根據所采用繩索取芯鉆具規格和孔徑要求來選擇套管直徑。并根據所遇地層巖性完整程度來確定所下入套管的深度。
　　優質沖洗液的作用不僅在于攜帶巖粉和冷卻鉆頭，而且具有護壁作用。金剛石特別繩索取芯鉆進時鉆具與鉆孔之間的環形間隙小，當鉆進漏失、坍塌、掉塊等不穩定地層時，不僅要求沖洗液的泥皮薄而韌、失水量少，有利于護壁和抑制坍塌漏失，而且不易堵死鉆孔環形空間，造成提鉆時由于抽吸而引起掉塊或坍塌；而且要具有低切力、低粘度、低密度的性能，不會造成開泵時泵壓過高以及上下鉆時激動壓力過大，引起鉆孔坍塌漏失。金剛鉆頭鉆進時要根據地層的特點和鉆孔設計的深度來進行對洗液成功的選取。通常情況下采用無固相沖洗液，其性能為密度1.02～1.03g/cm3粘度為17～20s、失水量7～8ml、PH值7～8，鉆進坍塌掉塊不穩定巖層，密度和粘度相應提高。
　?。?）對鉆具的正確使用和保養
　　首先應做好鉆具的日常維護和保養：用鉆桿夾持器、自由鉗等專用工具擰卸鉆桿；堅持使用絲扣油；敲打鉆桿接手時用橡膠錘輕擊；鉆桿立根臺放緩沖材料如木板、橡皮；搬遷鉆桿時，在螺紋部分擰上護絲，輕拿輕放；防止螺紋端部與鐵器接觸等。
　　采用繩索取芯鉆進時，內管總成在使用之前應在地表組配和檢查，要詳細檢查卡簧座底端與鉆頭內臺階之間是否有2～3mm通水間隙；彈卡鉗張開、收縮動作是否靈活，張開間距是否比彈卡擋頭內徑大1.5毫米；單動軸承是否靈活；內管是否彎曲變形；卡簧坐水口的深度是否控制在3mm；內管、卡簧座的連接絲扣是否擰緊等等。在嚴重漏失地層投放內管總成時應用絞車配合鋼絲繩下入，不允許直接將內管總成放入鉆桿柱內，以免因撞擊損壞鉆具和鉆頭；內管提出后，應緩慢放下擺平，以免將調節螺桿墩彎。被打撈上來裝巖芯的內管總成要擰開卡簧座，輕輕敲擊內管，倒出巖芯，勿用鐵錘敲擊。
　　結語
　　近年來，金剛鉆頭鉆進技術的使用在我國很大范圍中取得了一定的成績，但是在欣然的過程中，我們發現，我國的金剛鉆頭鉆進技術與其他國家還有明顯的差距， 突出的問題就是效率不高，那么怎樣使金剛鉆頭鉆進的效率有所提高，本文進行詳細分析和探討，希望能夠對實際工作者有所幫助。