淺談如何提高金剛石鉆頭在鉆探施工中的使用壽命

曾宏華 韋鋒

摘要：隨著現代工業技術的高速發展， 金剛石已日益成為重要的工業原料， 廣泛應用于冶金、煤炭、石油、機械、光學儀器、電子工業和空間技術部門。金剛石以其硬度冠世界萬物之首的地位而難以為別物取代。特別是近幾十年來人造金剛石的飛速發展， 又以其多用的性能、低廉的價格正在開拓更多的使用領域。

關鍵詞：金剛石;鉆頭;壽命

在礦山巖芯鉆探施工中，鉆探材料的消耗是鉆探成本的一個重要組成部分，鉆探材料主要包括油料、泥漿材料、金剛石鉆頭、擴孔器以及鉆桿、鉆桿接手等等。這其中鉆頭的消耗又是占據鉆探材料消耗的重頭，因為金剛石鉆頭的成本比較高，一個鉆頭若使用不當，鉆進不了幾米就報廢了，這樣鉆頭成本消耗攤到鉆探米進尺成本中去計算，那是十分驚人的。因此根據鉆探施工巖層情況，合理地選用與之相匹配的鉆頭進行鉆探施工，使金剛石鉆頭使用壽命得到有效提高，這是巖芯鉆探施工過程中降低材料成本的一個重要環節。那么如何提高金剛石鉆頭的使用壽命，現就我隊近幾年在鉆探生產中使用的金剛石鉆頭情況并從以下幾個方面粗淺的談幾點看法，供同行們參考。

1優化金剛石鉆頭使用的理念

在現有的金剛石使用中還存在著過度重視自身使用經驗等方面的問題。這就決定了金剛石鉆頭使用壽命的提高應首先改變錯誤金剛石鉆頭使用的理念，也就是說，應堅持科學打鉆理念的應用，以科學的工作態度為基礎，以金剛石鉆頭使用以及實際鉆探工作的規律為依據，來優化金剛石鉆頭使用的理念。強調的是應貫徹鉆探工作中全過程的金剛石鉆頭使用效率提高的科學理念。

2金剛石鉆頭的選擇與使用

（1） 正確、合理選擇金剛石鉆頭。必須依據巖石的物理力學性質（如巖石的硬度、強度、研磨性、可鉆性以及完整度等）選擇金剛石鉆頭（擴孔器）的類型、胎體硬度、金剛石質量、硬度和濃度及鉆頭結構特征（鉆頭底唇形狀有矩形、圓形、半圓形、階梯型等）。選擇的原則是“對號入座”，即巖石結構致密、晶粒很細、硬度及抗壓強度強的巖層應選擇軟胎體、低目數、低濃度的金剛石鉆頭（擴孔器），以保證鉆進中金剛石的出露、防止打滑;反之，對研磨性強又不甚堅硬的巖層，應相應增大金剛石鉆頭目數和濃度，并提高金鋼石鉆頭（擴孔器）胎體硬度。

（2） 正確、合理使用金剛石鉆頭。金剛石鉆頭使用原則是“先用外徑大、內徑小的，后用外徑小、內徑大的”，同時，還應分組和排隊輪換使用。每回次終了提鉆后要用游標卡尺量取鉆頭內、外徑并添入鉆頭卡片，按其新的尺寸再行排隊使用。

3優化正常鉆進的操作流程

金剛石鉆頭在正常鉆進的時候，應從鉆探工作的實際情況出發，進行流程的優化。首先應做好鉆具密封方面的工作，下鉆時應對鉆桿的連接絲扣進行涂抹絲扣油與纏繞棉線的操作，通過這些操作來避免送入孔內的沖洗液在使用中途出現流失所導致孔口返水情況的發生，有效的避免燒鉆事故的出現。第二，在正常鉆進的過程中，對新鉆頭下入孔底后應采用三分之一正常壓力的方式進行慢轉，時間應控制在鉆進10秒左右，接下來在用正常的鉆進技術參數

實施操作。在鉆進實施中，應注意鉆機壓力表的示數，如果發現存在問題應及時采用措施進行處理。當正常鉆進過程中碰見地層變化時，應及時對鉆進參數進行調整，尤其是在地層由硬變軟時控制好鉆進速度。第三，在正常的鉆進操作中，上提鉆具或者下放鉆具的情況下，應避免出現碰撞，禁止在地面進行拖拉的操作方式。應對上下鉆速度進行合理的控制，避免因為抽吸作用的存在而產生激動壓力情況的存在，這些情況會造成對孔壁的穩定等方面的負面影響。最后在進行擰卸金剛石鉆頭的操作時，應采用摩擦式自由鉗等進行擰卸，不能用管鉗擰卸，只有這樣才能有效的避免人為機械所導致的金剛石鉆頭使用壽命的降低。

4鉆具合理組配及沖洗液選型

（1） 經常檢查并保持雙管接頭及繩索取心鉆具的良好單動性能;鉆頭與擴孔器、卡簧與卡簧座、鉆頭內徑與卡簧內徑以及繩鉆鉆頭內臺階與卡簧座配合間隙必須符合規定要求。

（2） 選用加潤滑劑的低固相沖洗液，是提高金剛石鉆頭使用壽命的措施之一，除安裝合乎要求的循環系統外，應設置除砂器或人工撈砂，凈化循環系統，使之降低金剛石鉆頭無蓋磨損，提高鉆進效率。

5總結

隨著鉆探工作的不斷向“攻深找盲”發展，鉆孔的深度不斷被刷新，隨之而來的是地層的不斷變化和復雜，加上市場經濟的波動，材料的漲價、人工費用的增，這些給鉆探施工帶來了前所未有的困難，鉆探施工單位稍不留神就有可能造成虧損。如何降低鉆探生產成本，成了施工中亟待解決的問題。而作為鉆探材料重頭之一的金剛石鉆頭選型使用，使其有效提高使用壽命，也使其成為降低鉆探生產成本的一個重要環節。因此金剛石鉆頭使用被鉆探施工人員廣泛重視，從了解各種不同型號金剛石鉆頭的性能入手，并在此基礎上根據施工地層的變化不斷調整施工鉆頭的胎體硬度和鉆頭唇面，使金剛石鉆頭與巖層相互適應，再配之合理的鉆進技術參數，能使金剛石鉆頭的使用壽命發揮到極致，從而達到降低鉆探材料成本之目的。

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（作者單位：廣西壯族自治區地質礦產勘查開發局桂林魯山基地管理處）