(1.3.3)--金刚石钻进工艺.ppt

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1、金金刚石石钻进工工艺一、合理一、合理选择金金刚石石钻头u在某些地在某些地层中，中，钻头金金刚石耗量大而石耗量大而进尺少尺少；u在另一些地在另一些地层中，中，钻头的的钻速很低，甚至出速很低，甚至出现钻头“打滑打滑”不不进尺的情况尺的情况；u一种一种钻头在在这个地区个地区钻效很高，而在另一个地区却效果很差。效很高，而在另一个地区却效果很差。金金刚石石钻进工工艺金金刚石石钻头可可钻进各各类岩石，但在岩石，但在实践中出践中出现反常反常现象：象：金金刚石石钻进中所中所选用的用的钻头必必须和所和所钻的岩性相适的岩性相适应。金金刚石石钻进工工艺金金刚石石钻头原原则（1）软至至中中硬硬和和完完整整均均质岩岩层

2、，一一般般宜宜用用天天然然表表镶钻头、复复合合片片钻头、聚聚晶晶钻头。（2）硬至硬至坚硬致密的岩硬致密的岩层，一般用孕，一般用孕镶钻头，尖，尖环槽槽钻头，细粒表粒表镶金金刚石石钻头。（3）在破碎、）在破碎、软硬互硬互层、裂隙、裂隙发育或育或强研磨性岩研磨性岩层，宜用尖，宜用尖齿型广型广谱钻头或耐或耐磨磨性好的、性好的、补强的的电镀孕孕镶钻头。（4）胎体耐磨性的原）胎体耐磨性的原则：强研磨性岩研磨性岩层，选用高耐磨性胎体；中等研磨性岩用高耐磨性胎体；中等研磨性岩层，选用中等耐磨性的胎体；弱研磨性岩用中等耐磨性的胎体；弱研磨性岩层，选用低耐磨性的胎体。用低耐磨性的胎体。金金刚石石钻进工工艺金金刚石

3、石钻头原原则（5）复）复杂岩岩层，研磨性越，研磨性越强、越硬，、越硬，选用金用金刚石晶石晶级好、粒度相好、粒度相对细的的钻头。（6）强研磨性、破碎的岩研磨性、破碎的岩层，选用金用金刚石石浓度度较高的高的钻头。反之，均。反之，均质致密、致密、弱弱研磨性的岩研磨性的岩层，选用用浓度度较低的低的钻头。（7）岩）岩层软，排粉多，排粉多，选用复合片用复合片钻头或聚晶或聚晶钻头，易冲，易冲蚀的岩的岩矿层取心，取心，应采采用底用底喷式式钻头。二、金二、金刚石石钻进规程参数程参数 u钻压u转速速u冲洗液量冲洗液量金金刚石石钻进工工艺金金刚石石钻进规程参数程参数：影响影响钻进规程参数因素程参数因素：u岩岩层性性

4、质u钻头类型型评定定钻进规程依据程依据：u钻速速u钻头总进尺尺u单位位进尺的耗量尺的耗量金金刚石石钻进工工艺（一）（一）（一）（一）钻压钻压 三个破碎三个破碎阶段：段：表面研磨破碎表面研磨破碎疲疲劳破碎破碎体体积破碎破碎金金刚石石钻进工工艺随随钻压的增加，的增加，单位位进尺的尺的金金刚石耗量也增石耗量也增长很快。很快。过大的大的钻压使金使金刚石耗量急石耗量急剧增大，并增大，并导致致钻速下降，因此，速下降，因此，钻压值应选择在在图中的最中的最优区内。区内。金金刚石石钻进工工艺1、表、表镶金金刚石石钻头的的钻压P据岩石硬度、金据岩石硬度、金刚石的抗石的抗压强度确定度确定钻压：钻压P每每粒粒工工作作

5、金金刚石石与与岩岩石石接接触触应力力大大于于岩岩石石的的抗抗压入入硬硬度度C ,小小于于金金刚石石的的强度度D D。金金刚石石钻进工工艺钻压：P=m p（N）金金刚石石钻进工工艺2、孕、孕镶金金刚石石钻头的的钻压W据据岩岩石石硬硬度度、孕孕镶钻头上上的的金金刚石石颗粒粒多多、出出刃刃量量小小，可可认为是是胎胎体体唇唇面面与与岩岩石石全全断断面面接接触触钻压对金金刚石的抗石的抗压强度的影响降度的影响降为次要因素次要因素。根据岩石的性根据岩石的性质确定确定钻压W：金金刚石石钻进工工艺钻压：W=F q（N）金金刚石石钻进工工艺3、选择和施加和施加钻压时注意：注意：（1）岩石性）岩石性质：软岩岩层或破

6、碎、非均或破碎、非均质岩岩层宜宜选下限下限钻压（2）金）金刚石石：金金刚石石质量好、数量多、粒度大量好、数量多、粒度大时宜宜选用上用上 限限钻压，反之，反之，则取下限取下限钻压（3）钻头类型型：钻头直径大、壁厚、岩石接触面直径大、壁厚、岩石接触面积大大时，宜，宜 选用上限用上限钻压。金金刚石石钻进工工艺3、选择和施加和施加钻压时注意：注意：（4）新）新钻头与孔底的磨合与孔底的磨合：在磨合在磨合阶段段应使用低使用低钻压、低低转速速，使使钻头唇唇面面形形状状与与孔孔底底及及岩岩心心根根部部逐逐渐相相吻吻合。合。（5）孔孔底底实际钻压：钻孔孔弯弯曲曲、泵压的的脉脉动和和岩岩性性不不均均质造造成成 钻

7、具具振振动，使使孔孔底底实际的的瞬瞬时动载可可能能是是地地表表仪表表指指示示钻 压的的03倍倍。因因此此，对于于深深孔孔、斜斜孔孔和和非非均均质岩岩层应取取较 小的小的钻压。金金刚石石钻进工工艺（二）（二）（二）（二）转转速速速速 1、转速与机械速与机械钻速、速、钻头磨磨损间的关系的关系金金刚石石钻头与硬与硬质合金合金钻头不同，金不同，金刚石出刃小，以多刃切削、研磨破碎岩石石出刃小，以多刃切削、研磨破碎岩石要要获得得较好的好的钻进效率，主要靠提高效率，主要靠提高单位位时间内的切削岩石的次数。其内的切削岩石的次数。其变化化规律基本呈律基本呈线性正比关系。性正比关系。0101金金刚石石钻进工工艺（

8、二）（二）（二）（二）转转速速速速 1、转速与机械速与机械钻速、速、钻头磨磨损间的关系的关系转速与速与钻速的速的变化化规律如律如图。在。在较高的高的钻压下，下，转速速对钻速的影响更速的影响更显著，呈著，呈正比正比线性关系；性关系；钻压偏低未达到碎岩偏低未达到碎岩应力力时，钻头反而有被抛光的反而有被抛光的趋势，钻速速随随转速增加而下降。速增加而下降。0202金金刚石石钻进工工艺转速与切削具磨速与切削具磨损之之间的关系比的关系比较复复杂，存在一个最，存在一个最优合理合理值，即在一定，即在一定的的转速下，切削具的磨速下，切削具的磨损量最小，量最小，钻速适中，速适中，钻头进尺最佳。尺最佳。0303（二

9、）（二）（二）（二）转转速速速速 1、转速与机械速与机械钻速、速、钻头磨磨损间的关系的关系金金刚石石钻进工工艺2、转速的确定速的确定（1）表）表镶金金刚石石钻头的的线速度速度表表镶金金刚石石钻头所所用用金金刚石石粒粒度度较大大，出出刃刃量量较大大，允允许有有较大大的的切切入入量量，转速速应低于孕低于孕镶钻头。推荐的推荐的线速度速度为12m/s。（2）孕）孕镶金金刚石石钻头的的线速度速度孕孕镶金金刚石石钻头的金的金刚石粒度很小，出刃量微小，靠高石粒度很小，出刃量微小，靠高转速来速来获取取钻进效率。效率。推荐的推荐的线速度速度为1.53m/s。金金刚石石钻进工工艺（3）转速速选择的一般原的一般原则

10、在中硬至硬、中等研磨性的完整岩在中硬至硬、中等研磨性的完整岩层中，一般可采用中，一般可采用较高高转速；速；在在坚硬致密的岩硬致密的岩层中，主要靠中，主要靠钻压破碎岩石，宜采用破碎岩石，宜采用较低低转速；速；在复在复杂地地层中中钻进，宜采用，宜采用较低低转速；速；2、转速的确定速的确定金金刚石石钻进工工艺金金刚石石钻头唇面排粉漫流唇面排粉漫流间隙小，极隙小，极易形成岩屑重复破碎、岩粉堵塞，使易形成岩屑重复破碎、岩粉堵塞，使孔底排粉和冷却条件孔底排粉和冷却条件恶化，故化，故对钻头水口和冲洗液水力学提出了特殊要求。水口和冲洗液水力学提出了特殊要求。0101（三）冲洗液（三）冲洗液（三）冲洗液（三）冲

11、洗液泵泵量量量量 1、金、金刚石石钻进对冲洗液量的特殊要求冲洗液量的特殊要求金金刚石石钻进工工艺金金刚石石热稳定性差，温度定性差，温度过高将高将导致致金金刚石石墨化，胎体石石墨化，胎体变形，机械性能形，机械性能降低高降低高转速缺水速缺水12min就可就可“烧钻”。故冲洗液故冲洗液应具有具有较好的冷却效果。好的冷却效果。02021、金、金刚石石钻进对冲洗液量的特殊要求冲洗液量的特殊要求金金刚石石钻进工工艺钻孔孔环状状间隙小，隙小，约2 3mm，水，水力力损失大，故金失大，故金刚石石钻进时，冲洗，冲洗液循液循环应具有具有较高的高的泵压。03031、金、金刚石石钻进对冲洗液量的特殊要求冲洗液量的特殊

12、要求孕孕镶钻头钻进，岩粉，岩粉较细，加之孔底需，加之孔底需有一定的岩屑帮助金有一定的岩屑帮助金刚石自磨出刃，故石自磨出刃，故泵量相量相对较小冷却作用的小冷却作用的泵量量较小，每小，每厘米厘米钻头直径只需直径只需0.20.3L/min就能达就能达到到较好的冷却效果。好的冷却效果。0404金金刚石石钻进工工艺2、泵量量对钻速的影响速的影响（1）随着）随着泵量量的增加，的增加，钻速速增加，到一定增加，到一定程度程度时，钻速速趋于于稳定；定；金金刚石石钻进工工艺（2）随着）随着泵量量的增加，金的增加，金刚石石磨磨损量减小，到量减小，到一定程度一定程度时，磨，磨损量量趋于于稳定；定；2、泵量量对钻速的影

13、响速的影响金金刚石石钻进工工艺（3）在）在泵量量较小小的情况下，随着的情况下，随着泵量的减小，量的减小，钻速急速急剧减小，磨减小，磨损量急量急剧增大。增大。2、泵量量对钻速的影响速的影响金金刚石石钻进工工艺金金刚石石钻进冲洗液冲洗液泵量量Q:根据液流上返速度来确定根据液流上返速度来确定3、冲洗液量的确定、冲洗液量的确定 Q=6 v F (L/min)金金刚石石钻进工工艺4、选择冲洗液量冲洗液量时，考，考虑因素：因素：u钻进坚硬致密的岩硬致密的岩层时，单位位时间产生生的岩粉量少，的岩粉量少，选择下限下限泵量；量；u钻进强研磨性岩研磨性岩层时，摩擦功，摩擦功较大，需大，需要要较大大泵量冷却，但量冷却，但应合理合理选择，防止，防止冲冲蚀胎体，胎体，导致金致金刚石石颗粒粒过早脱落。早脱落。（1 1）岩）岩）岩）岩层层性性性性质质u孕孕镶钻头出刃微小，唇面出刃微小，唇面间隙小，主要隙小，主要靠多个水口循靠多个水口循环，且常以高，且常以高转速速钻进，因此宜用因此宜用较大大泵量，以防止量，以防止发生生烧钻。u表表镶钻头的出刃的出刃较大，排粉和冷却条件大，排粉和冷却条件较好，故可好，故可选用用较小的小的泵量。量。（2 2）钻头类钻头类型型型型感感谢观看看