《巖土鉆掘工程學》第五章回轉(zhuǎn)鉆進工藝培訓

第五章回轉(zhuǎn)鉆進工藝

1、鉆進效果指標及鉆進規(guī)程參數(shù)2、硬質(zhì)合金鉆進工藝3、金剛石鉆進工藝4、鋼粒鉆進工藝5、牙輪鉆進工藝6、全面鉆頭鉆進工藝國家精品課程

第一節(jié)

鉆進效果指標與鉆進規(guī)程參數(shù)

一、鉆進效果指標（一）概述1、鉆進效果指標的定義

是衡量鉆進速度、鉆進成本、鉆進質(zhì)量的經(jīng)濟技術(shù)指標。鉆進速度、鉆進成本、鉆進質(zhì)量之間有著密切的聯(lián)系。2、鉆進效果指標內(nèi)容

鉆速、每米鉆孔成本、巖礦心采取率和鉆孔彎曲等。不可控影響因素（客觀存在），地層巖性及其埋深等可控影響因素（可人工調(diào)節(jié)），鉆頭類型、沖洗液性能、鉆壓、轉(zhuǎn)速和泵量等。

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鉆進效果指標與鉆進規(guī)程參數(shù)

（二）鉆進速度1、平均機械鉆速

（m/h）2、回次鉆速

表示從鉆具開始下入鉆孔，進行鉆進，直到把鉆具從鉆孔提出的工序中（即一回次）單位時間的進尺。t1——輔助作業(yè)時間，鉆進準備、起下鉆、沖孔、掃孔、立軸倒桿、接長鉆桿、卡取巖心、提鉆準備、更換鉆頭及鉆具等時間。隨孔深的增加，回次鉆速減小。熟練操作、優(yōu)化鉆進、實現(xiàn)鉆具升降機械化、自動化是提高回次鉆速的前提。

（m/h）3/6/2023中國地質(zhì)大學勘查與基礎(chǔ)工程系第一節(jié)

鉆進效果指標與鉆進規(guī)程參數(shù)

3.技術(shù)鉆速

一臺鉆機在一個月期間內(nèi)用于完成基本工序、輔助作業(yè)和其他補充作業(yè)的總時間與同期的鉆進進尺H之比。技術(shù)鉆速取決于機臺工作的技術(shù)水平、各項工作的組織配合及技術(shù)措施等。

(m/h)

T1——一個月期間內(nèi)消耗在固孔、測量孔斜、地球物理測井、孔內(nèi)注漿、人工造斜等工作中的補充作業(yè)時間，h。

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4、經(jīng)濟鉆速在國外叫做商業(yè)鉆速，表示一臺鉆機在一個月（季）可計入成本時間（基本工序時間

t、輔助工序時間

t1、補充作業(yè)時間T1和非生產(chǎn)工序所用的時間T2）與同期鉆進進尺H

之比。

(m/h)

T2——一個月（季）鉆機安裝、大修、處理孔內(nèi)事故等非生產(chǎn)性作業(yè)的時間，h。勞動組織、動力供給、物資供應(yīng)、技術(shù)狀況越好，特別是無事故，經(jīng)濟鉆速就會越高。臺月效率——

vB×

30×24。3/6/2023中國地質(zhì)大學勘查與基礎(chǔ)工程系

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5、循環(huán)鉆速循環(huán)鉆速指的是從開孔到終孔整個生產(chǎn)大循環(huán)的平均鉆速

(m/h)

式中：T3——用于安裝和拆卸鉆塔、起拔套管、封孔等開孔準備和終孔作業(yè)的時間，h。循環(huán)鉆速表示鉆探工程技術(shù)和組織管理、協(xié)調(diào)的總狀態(tài)。它取決于經(jīng)濟鉆速、安裝及運輸、基地的條件等。

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二、鉆進規(guī)程

（一）概述

鉆進規(guī)程是指為提高鉆進效率、降低成本、保證質(zhì)量所采取的技術(shù)措施，通常指可由操作者人為改變的參數(shù)組合。在回轉(zhuǎn)鉆進中主要的鉆進參數(shù)有：鉆壓、鉆具轉(zhuǎn)速、沖洗介質(zhì)的品質(zhì)、單位時間內(nèi)沖洗介質(zhì)的消耗量等工藝參數(shù)。生產(chǎn)中有不同的鉆進規(guī)程：最優(yōu)規(guī)程、合理規(guī)程、專用規(guī)程3/6/2023中國地質(zhì)大學勘查與基礎(chǔ)工程系

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（二）鉆進規(guī)程的類型1、最優(yōu)規(guī)程在一定地質(zhì)條件和鉆進方法下，為保證鉆孔質(zhì)量，獲取最高鉆速或最低鉆進成本而選擇的鉆進參數(shù)搭配叫最優(yōu)規(guī)程。每米鉆進總成本(元/m)Cb—鉆頭價格；Cr—鉆機單位時間費用；H—鉆頭進尺。變換得：(元/m)

vm—機械鉆速，m/h；t—純鉆時間，h；

k=t1/t、K1=T1

/t、K2=T2

/t；3/6/2023中國地質(zhì)大學勘查與基礎(chǔ)工程系第一節(jié)

鉆進效果指標與鉆進規(guī)程參數(shù)

對于一定的鉆孔、設(shè)備和孔深，k、K1、K2基本上為一經(jīng)驗值。依據(jù)C=f（vm），求出對應(yīng)于最低成本Cmin的最優(yōu)鉆速vm優(yōu)，并由此可確定最優(yōu)的鉆壓、轉(zhuǎn)速等規(guī)程參數(shù)。2、合理規(guī)程在給定條件下，當規(guī)程參數(shù)選擇受到某種制約時（例如設(shè)備功率不足，鉆具強度不夠、沖洗液泵量不足等），在保證鉆孔質(zhì)量的同時爭取最大鉆速的鉆進參數(shù)組合叫做合理規(guī)程。3、專用規(guī)程為完成特種取心，糾斜，定向鉆進等任務(wù)所采用的參數(shù)組合稱為專用規(guī)程。3/6/2023中國地質(zhì)大學勘查與基礎(chǔ)工程系第一節(jié)

鉆進效果指標與鉆進規(guī)程參數(shù)

三、鉆進過程中各參數(shù)間的基本關(guān)系

1、鉆壓對鉆速的影響實際鉆壓=給進力(鉆具質(zhì)量+正或負的機械施加力)-(沖洗液浮力+孔內(nèi)摩擦阻)。常用的表示鉆壓的方法：（1）鉆壓P——整個鉆頭上的軸向載荷，受鉆頭類型、口徑和切削具數(shù)量影響，可比性較差；（2）鉆頭唇面比壓p——切削具與巖石接觸單位面積上的軸向載荷，涵蓋了鉆頭口徑和類型的影響，可比性較好。3/6/2023中國地質(zhì)大學勘查與基礎(chǔ)工程系第一節(jié)節(jié)鉆進效效果指指標與與鉆進進規(guī)程程參數(shù)數(shù)鉆壓在在很大大的變變化范范圍內(nèi)內(nèi)與鉆鉆速近近似成成線性性關(guān)系系；a點之之前，，鉆壓壓太低低，鉆鉆速很很慢；；b點之之后，，鉆壓壓過大大，甚甚至切切削具具完全全吃入入巖層層，孔孔底冷冷卻和和排粉粉條件件惡化化，鉆鉆頭磨磨損也也加劇劇，鉆鉆進效效果變變差鉆速:vm∝（P-W）,式中W—ab線在鉆鉆壓軸軸上的的截距距，相相當于于切削削具開開始壓壓入地地層時時的鉆鉆壓。。在石石油鉆鉆井中中稱為為門限限鉆壓壓，取取決于于巖層層性質(zhì)質(zhì)。3/5/2023中國地地質(zhì)大大學勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第一節(jié)節(jié)鉆進效效果指指標與與鉆進進規(guī)程程參數(shù)數(shù)2、轉(zhuǎn)速速對鉆鉆速的的影響響鉆軟、塑性性大、、研磨磨性小小的巖巖層時時（曲曲線ⅠⅠ），，鉆速速vm與轉(zhuǎn)速速n基本呈呈線性性關(guān)系系；鉆中硬硬、研研磨性性較小小的巖巖層時時（曲曲線ⅡⅡ），，鉆速速vm與n開始呈呈直線關(guān)關(guān)系，，但隨隨著n繼續(xù)增增大而而逐漸漸變緩緩，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速愈愈高，，鉆速速增長長愈慢慢；鉆中硬硬、研研磨性性強的的巖層層（曲曲線Ⅲ），開開始類類似于于曲線線Ⅱ，但vm隨n增大而而增大大的速速率緩緩慢，，當超超過某某個極極限轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n0后，鉆鉆速還還有下下降的的趨勢勢。3/5/2023中國地地質(zhì)大大學勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第一節(jié)節(jié)鉆進效效果指指標與與鉆進進規(guī)程程參數(shù)數(shù)在其他他鉆進進參數(shù)數(shù)保持持不變變的情情況下下，鉆鉆速可可表述述為vm∝nλλ為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速指指數(shù)，，一般般小于于1，，其數(shù)數(shù)值大大小與與巖性性有關(guān)關(guān)。3、切切削具具的磨磨損對對鉆速速的影影響在鉆進進中隨隨著切切削具具的磨磨鈍，，若此此時鉆鉆值保保持不不變，，則機機械鉆鉆速v也必然然逐漸漸下降降。實實質(zhì)是是鉆頭頭唇面面比壓壓p下降引引起的的。4、水水力因因素對對鉆速速的影影響一定鉆鉆速下下，單單位時時間鉆鉆出的的巖屑屑量一一定，，需要要一定定的水功率率才能完完全清清除，，低于于這個個水功功率值，孔底底凈化化就不不完善善，則則鉆速速降低低。軟巖：：高于于這個個水功功率值值水力力參加加破巖巖，機機械鉆鉆速升升高。。但水水浮力力增加加，對對鉆速速的提提高會會造成成不利利影響響(硬硬巖層層中)。3/5/2023中國地質(zhì)大大學勘查與與基礎(chǔ)工程程系第一節(jié)鉆進效果指指標與鉆進進規(guī)程參數(shù)數(shù)對孕鑲和自自磨式鉆頭頭，若遇到到弱研磨性巖巖石，為保持鉆頭自自銳能力，必須須在孔底保存存一定的巖巖粉，過大的水水功率將導導致鉆速下下降，甚至至拋光鉆頭頭。5、沖洗液性性能對鉆速速的影響5.1沖洗液密度度對鉆速的的影響沖洗液密度度決定著孔孔內(nèi)液柱壓壓力與地層層孔隙壓力力之間的壓壓差孔底壓差對對剛破碎的的巖屑有壓壓持作用，，阻礙孔底底巖屑及時時清除，壓壓差增大將將使鉆速明明顯下降。。3/5/2023中國地質(zhì)大大學勘查與與基礎(chǔ)工程程系第一節(jié)鉆進效果指指標與鉆進進規(guī)程參數(shù)數(shù)5.2沖洗液液粘度對鉆鉆速的影響響其他條件一一定時，沖沖洗液粘度度的增大,將使孔底底壓差增大大，浮力增大，并并使孔底鉆鉆頭獲得的的水功率降降低，從而而使鉆速降降低。5.3沖沖洗液固相相含量及其其分散性對對鉆速的影影響固相含量、、固相顆粒粒的大小和和分散度對鉆速對鉆進速度度有明顯影響響。固相含量相相同時，分分散性沖洗洗液比不分散沖洗洗液的鉆速速低。固相含量越越少，兩者者的差別越越大。一般應(yīng)用固固相含量<4%的不不分散沖洗洗液。3/5/2023中國地質(zhì)大大學勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆鉆進工藝重點是磨銳銳式硬質(zhì)合合金鉆頭鉆鉆進，自磨磨式強調(diào)異異同點。一、鉆頭壓壓力的選擇擇鉆壓是決定定硬質(zhì)合金金鉆頭機械械鉆速的最最重要參數(shù)數(shù)。在圖5-1中，a點繼續(xù)增加加鉆壓，其其鉆速將呈呈直線增長長。不同巖石鉆鉆壓增大一一倍時鉆速速增長率是是不同的。。中硬—硬（Ⅵ~Ⅶ級）巖石最最敏感。Ⅳ~Ⅴ級巖石鉆壓壓過大，孔孔底排粉冷冷卻條件惡惡化，阻礙礙鉆速成比比例上升；；Ⅷ~Ⅸ級巖石不宜宜硬合金鉆鉆進，在鉆鉆桿強度范范圍內(nèi)鉆壓壓不能使鉆鉆速直線增增長。3/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金金鉆進工工藝應(yīng)充分發(fā)發(fā)揮切削削具初刃刃的切入入優(yōu)勢。。硬質(zhì)合合金鉆進進開始時時就應(yīng)以以允許的的最大初初始鉆壓壓鉆進。。等切削削具磨鈍鈍后，再再增大鉆鉆壓也不不可能獲獲得好的的鉆效。。從兩個方方面分析析增加鉆鉆壓的意意義：巖石方面面——鉆鉆壓是產(chǎn)產(chǎn)生體積積破碎的的決定性性因素，，尤其在在中硬巖巖層中增增加鉆壓壓對提高高鉆速更更為有效效；在切削具具方面———初始始鉆壓應(yīng)應(yīng)取合理理的最大大值，以以充分發(fā)發(fā)揮切削削具初刃刃的優(yōu)勢勢。隨著著切削具具被磨鈍鈍，應(yīng)逐逐漸補充充鉆壓。。但在鉆進進過程中中頻繁調(diào)調(diào)整鉆壓壓可能導導致巖心心堵塞及及鉆孔彎彎曲。同同時，由由于孔內(nèi)內(nèi)鉆柱的的振動等等原因，，鉆頭上上的實際際瞬時鉆鉆壓值與與地表的的測量值值有較大大差距。。3/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金金鉆進工工藝實際生產(chǎn)產(chǎn)中首先先選擇每每顆切削削具上的的壓力值值p，然后根根據(jù)鉆速速的變化化情況適適時調(diào)整整。巖石石越硬、、研磨性性越強，，p值取上限限；粘性性軟巖取取小值；；裂隙地地層也應(yīng)應(yīng)取小值值。鉆頭頭上的總總壓力為為P總=p×mYG8硬質(zhì)合金金切削具具的單位位壓力推推薦值巖層切削具形狀單位壓力推薦值p

(kN/顆)

Ⅰ~Ⅳ級軟-部分中硬巖石片狀0.40~0.70Ⅴ~Ⅶ級中硬-部分硬巖石方柱狀中八角柱狀大八角柱狀0.80~1.200.90~1.401.50~1.80研磨性大的巖石方柱狀中八角柱狀1.20~1.401.20~1.703/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金金鉆進工工藝二、鉆頭頭轉(zhuǎn)速的的選擇(必須考慮慮巖性和和時間因因素的影影響)由于鉆頭頭直徑不不一，切切削具的的運動以以線速度度更為科科學，(m/s)鉆軟巖↑↑轉(zhuǎn)速的的效果最最顯；而而另兩類類巖石由由于破巖巖時間效效應(yīng)影響響顯著，，故鉆速速隨轉(zhuǎn)速速而增大大的趨勢勢下降。。時間效應(yīng)應(yīng)——巖巖石在切切削具作作用下，，從發(fā)生生彈性變變形-形形成剪切切體-跳跳躍式吃吃入一定定深度，，需要一一短暫時時間。切切削具要要在巖面面停留短短暫時間間Δt，使裂隙隙發(fā)育至至自由面面形成剪剪切體。。如果轉(zhuǎn)速速超過臨臨界值(n＞n0)切削削具作用用于巖面面時間＜＜Δt，裂隙尚尚未發(fā)育育載荷便便移走了了，造成成表面破破碎。3/5/2023中國地質(zhì)大學學勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆進進工藝硬質(zhì)合金切削削具的線速度度推薦值巖石性質(zhì)

線速度取值范圍(m/s)

軟的、弱研磨性巖石1.2~1.6中硬的、具有研磨性的巖石0.9~1.2中硬—硬的研磨性巖石0.6~0.8裂隙性巖石0.3~0.63/5/2023中國地質(zhì)大學學勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆進進工藝三、沖洗液泵泵量及其性能能的選擇沖洗液的排粉粉、冷卻、潤潤滑和護壁諸諸功能中，以以排粉所需的的泵量最大，，故以此為依依據(jù)來選擇泵泵量。液流的阻力與與流速平方成成正比，如泵泵量過大引起起的孔底脈動動舉離力將抵抵消一部分鉆鉆壓；造成在在巖心管內(nèi)、、外環(huán)間隙中中流速過高，，可能沖毀巖巖心或孔壁。。合理的泵量值值應(yīng)在滿足排排粉前提下兼兼顧其他工藝藝因素。(L/min)3/5/2023中國地質(zhì)大學勘查查與基礎(chǔ)工程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆進工藝藝孔內(nèi)巖屑顆粒的上上返速度主要取決決于液流的上返流流速、沖洗液的性性能、巖屑顆粒尺尺寸及其密度。清水沖洗時，液流流上升速度取0.25～0.6m/s；泥漿沖洗液時，液液流上升速度取0.20～0.5m/s。為提高鉆速，在可可能的條件下應(yīng)盡盡量選用清水作沖沖洗液；若用泥漿漿其粘度和密度值值宜小不宜大，并并盡量用低固相不不分散泥漿。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘查查與基礎(chǔ)工程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆進工藝藝四、P、n、Q參數(shù)間的合理配合合在實際鉆進中P、n、Q都不是單獨起作用用，存在交互影響響。軟巖研磨性小易切切入，應(yīng)重視及時時排粉延長鉆頭壽壽命，應(yīng)取高轉(zhuǎn)速速、低鉆壓、大泵泵量的參數(shù)配合；；研磨性較強的中硬硬及部分硬巖，為為防止切削具早期期磨鈍保持較高鉆鉆速，應(yīng)取大鉆壓壓、較低轉(zhuǎn)速、中中等泵量；中等研磨性中軟巖巖，應(yīng)取兩者參數(shù)數(shù)配合的中間狀態(tài)態(tài)。定性分析的原則是是：鉆進Ⅳ~Ⅴ級級及以下巖層，以以較高轉(zhuǎn)速為主；；鉆進Ⅴ~Ⅵ級及及以上巖層，應(yīng)應(yīng)以較大的鉆壓為為主。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘查查與基礎(chǔ)工程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆進工藝藝五、最優(yōu)回次鉆程程時間的確定1.思路原理磨銳式鉆頭的瞬時時鉆速隨切削具磨磨鈍而遞減。當瞬時鉆速下降到到什么程度起鉆換換鉆頭最好？確定最佳回次鉆程程時間的標準是回回次鉆速達最大值值。鉆頭在t時間內(nèi)的累計進尺尺H為：代入到回次平均鉆鉆速計算公式中，，可以得到：3/5/2023中國地質(zhì)大學勘勘查與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆進工工藝令，，可求出最最優(yōu)回次鉆程時時間：，代入上式得最優(yōu)回次鉆速為為：據(jù)瞬時鉆速vm與進尺H的關(guān)系()，代入t0，可求出此時的瞬時鉆速為：在t0時刻，瞬時鉆速速與回次鉆速正正好相等。這便為在現(xiàn)場用用繪圖法確定最最佳鉆程時間t0提供了理論依據(jù)據(jù)。3/5/2023中國地地質(zhì)大大學勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第二節(jié)節(jié)硬質(zhì)合合金鉆鉆進工工藝2.作圖法法確定定最優(yōu)優(yōu)回次次鉆程程時間間利用瞬瞬時鉆鉆速vm-t和vR-t兩曲線線的交交點來來確定定t0。在鉆進進中，，隨時時計算算vm＝△H/△t，vR=H/(t+T)。當兩者者相等等時，，此時時間即即為最最優(yōu)鉆鉆程時時間t0。用回次次進尺尺曲線線的切切點來來確定定t0。起下鉆鉆時間間為T，令OA＝T。當斜率率直線線AB與H-t相切時時，tgθ為最大大值，，即vR為最大大值。。切點點對應(yīng)應(yīng)的時時間為為t0。3/5/2023中國地質(zhì)大大學勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆鉆進工藝3.自動確確定最佳鉆鉆程時間的的方法在有鉆參儀儀的情況下下，鉆進過過程中定期期檢測進尺尺量，每7s由微機計算算一次瞬時時鉆速和回回次鉆速，，按不等式式vR/vm＜Cm(Cm取值1.1~1.2)判斷斷是否需要要終止回次次鉆程。若不等式能能滿足，則則鉆進過程程處于圖5-6中t0點左邊或剛剛過，可繼繼續(xù)鉆進。。如果不滿滿足，說明明已穩(wěn)定地地超過t0點。為了防止偶偶然因素造造成的假象象，還需繼繼續(xù)觀察5min。。這時微機機系統(tǒng)給一一個鉆壓增增量ΔP，觀察瞬時時鉆速vm是否繼續(xù)增增大而重新新滿足不等等式，同同時每秒測測算一次Cm值，如果不不滿足不等等式的次數(shù)數(shù)達60%，則發(fā)出出“起鉆鉆”的命令令。應(yīng)用該方法法曾使回次次鉆速提高高了10%~20%。3/5/2023中國地質(zhì)大大學勘查與與基礎(chǔ)工程程系第二節(jié)硬質(zhì)合金鉆鉆進工藝六、自磨式式硬合金鉆鉆頭的規(guī)程程特點自磨式與磨磨銳式鉆頭頭的主要區(qū)區(qū)別：接觸面積恒恒定，回次次進尺較長長，以磨削削和微剪切切碎巖為主主，要求切切削具能自磨出刃刃。（1）鉆壓壓：與巖石石的接觸面面積大，總總鉆壓應(yīng)大大于磨銳式式20~25%；（2）轉(zhuǎn)速速：由破巖巖機理，必須采用比比磨銳式更更高的轉(zhuǎn)速速，以提高高單位時間間的破巖次次數(shù)；（3）泵量：可可以采用比比磨銳式略略小的泵量量，但為了了充分冷卻卻（轉(zhuǎn)速較較高）和避避免重復(fù)破破碎，應(yīng)盡盡量采用大大泵量。隨隨著胎塊的的磨耗，過過水斷面減減小需及時時調(diào)小泵量量，以防蹩蹩泵。3/5/2023中國地質(zhì)大大學勘查與與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進進工藝一、合理選選擇金剛石石鉆頭金剛石鉆進進中所選用用的鉆頭必必須和所鉆鉆的巖性相相適應(yīng)。尤其是孕鑲鑲金剛石鉆鉆頭的結(jié)構(gòu)構(gòu)參數(shù)較為為復(fù)雜，選選擇時應(yīng)根根據(jù)所鉆巖巖層性質(zhì)綜綜合考慮到到金剛石品品級、胎胎體性能（（保證鉆頭頭自銳）、、唇面形狀狀、內(nèi)外徑徑補強和水水路設(shè)計等等因素。二、金剛石石鉆進規(guī)程程參數(shù)評定金剛石石鉆進規(guī)程程的主要依依據(jù)是：鉆鉆速、鉆頭頭總進尺和和單位進尺的的金剛石耗耗量三個指指標。3/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆鉆進工藝藝1.鉆壓金剛石鉆鉆進分：：表面研研磨破碎碎、疲勞勞破碎、、體積破破碎隨鉆壓的的增加，，單位進進尺的金金剛石耗耗量也增增長很快快。過大大的鉆壓壓使金剛剛石耗量量急劇增增大，導導致鉆速速下降。。鉆壓值應(yīng)應(yīng)選擇在在最優(yōu)區(qū)區(qū)內(nèi)。具具體選擇擇鉆壓時時，可根根據(jù)巖石石硬度、、金剛石石的抗壓壓強度和和鉆頭的的類型等等因素確確定。3/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆鉆進工藝藝1.1表表鑲金金剛石鉆鉆頭的鉆鉆壓P根據(jù)巖石石硬度、、金剛石石的抗壓壓強度確確定鉆壓壓：P=mp（N）m——工作作金剛石石的粒數(shù)數(shù)=總粒粒數(shù)的2/3~3/4；p——單粒粒金剛石石壓力，，N/粒粒.細粒金剛剛石：p≈1~1.5dN/粒粒；中粒粒金剛石石：p≈1.5~2dN/粒粒；粗粒粒金剛石石：p≈2~3dN/粒；特特優(yōu)質(zhì)級級金剛石石：p≈5dN/粒.1.2孕孕鑲金金剛石鉆鉆頭的鉆鉆壓W孕鑲鉆頭頭金剛石石粒多、、刃小，，鉆壓對對金剛石石強度的的影響降降為次要要因素，，主要應(yīng)應(yīng)根據(jù)巖巖石的性性質(zhì)確定定鉆壓W=Fq（N）F——鉆頭頭實際面面積,mm2；q——單位位面積壓壓力。中硬巖石石4~5N/mm2；堅硬或或高質(zhì)量量金剛石石6~7N/mm2。3/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆鉆進工藝藝3、選擇擇和施加加鉆壓時時還應(yīng)注注意以下下幾點：：（1）巖巖石性質(zhì)質(zhì)。軟巖層或破碎、、非均質(zhì)質(zhì)巖層宜宜選下限限鉆壓；（2）金金剛石。。金剛石質(zhì)質(zhì)量好、、數(shù)量多多、粒度度大時，，宜選用用上限鉆壓，反反之，則取下限鉆壓壓；（3）鉆鉆頭類型型。鉆頭直徑徑大、壁壁厚、巖巖石接觸觸面積大大時，宜宜選用上限鉆鉆壓。（4）注注意新鉆鉆頭與孔孔底的磨磨合。在磨合階段應(yīng)使使用低鉆壓、低低轉(zhuǎn)速，使鉆頭唇面形狀與與孔底及巖心根根部逐漸相吻合合。（5）孔底實際鉆壓。。鉆孔彎曲、泵壓壓的脈動和巖性性不均質(zhì)造成鉆具振動，使孔孔底實際的瞬時時動載可能是地地表儀表指示鉆鉆壓的0～3倍。因此，對于于深孔、斜孔和和非均質(zhì)巖層應(yīng)應(yīng)取較小的鉆壓壓。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘勘查與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進工藝藝2.轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速是影響金剛剛石鉆頭鉆速的的重要因素，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與金剛石磨磨損的關(guān)系比較較復(fù)雜，若其他他條件不變，鉆鉆頭轉(zhuǎn)速存在著著臨界值，即在在某一轉(zhuǎn)速下金金剛石磨損量最最小。2.1表鑲金剛石鉆頭頭的線速度表鑲金剛石粒度度較大出刃也較較大，允許有較較大的切入量，，轉(zhuǎn)速應(yīng)低于孕孕鑲鉆頭。推薦薦的線速度為1~2m/s。2.2孕鑲金剛石鉆頭頭的線速度孕鑲金剛石粒度度很?。ㄒ话懔Ａ?.2mm）出刃微小，主主要靠高轉(zhuǎn)速來來獲取鉆進效率率。推薦的線速速度為1.5~3m/s。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘勘查與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進工藝藝表鑲和孕鑲金剛剛石鉆頭適用的的轉(zhuǎn)速單位：r/min鉆頭直徑(mm)

364659(56)6675(76)91表鑲鉆頭650~1300500~1000400~800350~650300~550250~500孕鑲鉆頭1000~2000750~1500600~1200500~1000400~850350~700選擇合理轉(zhuǎn)速時時：(1)巖性。如巖層破破碎、軟硬不均均、孔壁不穩(wěn)，，宜選下限轉(zhuǎn)速速。(2)鉆孔。如鉆孔結(jié)結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)空空小、孔深不大大，應(yīng)選高轉(zhuǎn)速速。(3)設(shè)備和鉆具。實實際工作中常因因鉆機的能力和和鉆桿柱的質(zhì)量量限制了選用高高轉(zhuǎn)速。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘勘查與基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆進工藝藝3.沖洗液泵量在金剛石鉆進中中沖洗液除了完完成排粉、冷卻卻、護壁外，還還起潤滑鉆具、、幫助孕鑲鉆頭頭自銳的作用。。Q=6vF(L/min)。v—環(huán)空上返流速，，要求v≥0.3~0.5m/s。金剛石鉆頭環(huán)隙隙很小，沖洗液液的流動阻力很很大，泵量過大大不僅增大工作作泵壓，容易沖沖蝕孔壁和巖心，還會會過量抵消鉆壓壓，引起鉆具的的振蕩。泵壓是反映孔底底工況的敏感參參數(shù)之一。例如如，鉆進中突然然鉆速降低而泵泵壓猛增時，可可能是發(fā)生巖心心堵塞或“燒鉆”的預(yù)兆；泵壓逐逐漸下降則可能能是鉆桿裂紋并并正在逐漸擴大大。3/5/2023中國地質(zhì)大學學勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第三節(jié)金剛石鉆進工工藝選擇沖洗液量量時應(yīng)考慮以以下因素：巖性：堅硬致密巖巖巖粉量少，選選擇下限泵量量；強研磨性性巖，摩擦功功較大需大泵泵量冷卻，但防止沖蝕胎體體使金剛石脫落。。鉆頭：孕鑲出刃微小小，多水口循循環(huán)，高轉(zhuǎn)速速，宜用較大大泵量防燒鉆鉆。表鑲出刃刃較大，排粉粉和冷卻較好好，可選較小小泵量。防燒鉆(尤其孕鑲)：試驗表明，，滿足冷卻胎胎體只需每厘厘米鉆頭直徑徑0.2~0.3L/min就可。但轉(zhuǎn)速速為800r/min，鉆頭唇面壓力力為10MPa時，鉆頭每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一圈胎體溫溫升1.73°C。所以鉆進中沖沖洗液停止循循環(huán)1~2min，便可能造成燒燒鉆的惡性事事故。金剛石鉆進常常用泵量值:鉆頭36~91(mm)泵量20~70(L/min)3/5/2023中國地質(zhì)大學學勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第三節(jié)金剛石鉆進工工藝三、金剛石鉆鉆進的臨界規(guī)規(guī)程在臨界規(guī)程下鉆頭胎體急急劇溫升，功功耗劇增，甚甚至燒鉆。1、胎體溫度度與鉆壓P和轉(zhuǎn)速n的關(guān)系當P×n達臨界值胎體體溫度由100~200°C急升至600~700°C對具體巖石而而言P×n的臨界值基本上是是常量。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘查查與基礎(chǔ)工程系第三節(jié)金剛石鉆進工藝2、功耗、機械鉆鉆速與鉆進規(guī)程的的關(guān)系鉆進功耗、機械鉆鉆速也與臨界規(guī)程程有直接關(guān)系。規(guī)律與胎體溫升的的趨勢一致，與胎胎體溫升同步進入入臨界狀態(tài)，在同同一臨界值，功耗耗、機械鉆速激增增。用孕鑲金剛石鉆頭頭鉆進某花崗巖時時，最高鉆速不得得超過臨界值37mm/min，否則將出現(xiàn)胎體溫溫度劇增的嚴重后后果。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘查查與基礎(chǔ)工程系第三節(jié)金剛石鉆進工藝3、胎體溫度與沖沖洗液的關(guān)系試驗表明，當鉆進進過程進入臨界狀狀態(tài)后，沖洗液的的冷卻效果有限度度，單純依靠增大大泵量不解決問題題。表5-8數(shù)據(jù)表明泵量增大大一倍時，胎體溫溫度和功率消耗雖雖有某種程度的降降低，但并不能使使鉆進過程從臨界界轉(zhuǎn)為正常規(guī)程。。3/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆鉆進工藝藝4、鉆頭頭磨損與與鉆進規(guī)規(guī)程的關(guān)關(guān)系當由正常常規(guī)程轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入臨界界規(guī)程時時，鉆頭頭磨耗都都是突然然急劇增增大。曲線Ⅱ的磨耗量量比曲線線Ⅰ高3倍，可能能是生產(chǎn)產(chǎn)條件下下孔內(nèi)動動載使金金剛石強強度和胎胎體硬度度降低。。3/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第三節(jié)金剛石鉆鉆進工藝藝綜上所述述，可以以得出兩兩點結(jié)論論：（1）金金剛石鉆鉆進，每每種巖石石都存在在臨界規(guī)規(guī)程，其其P·n值基本是是個常數(shù)數(shù)；P和n之間存在在著明顯顯的交互互影響，，必須同同時考慮慮它們的的取值；；進入臨臨界規(guī)程程的主要要表現(xiàn)是是胎體溫溫度急升升，鉆頭頭嚴重磨磨耗，雖雖然此時時鉆速也也很高，，但可能能導致燒燒鉆。因因此，必必須保證證鉆進生生產(chǎn)工藝藝處在小小于臨界界規(guī)程的的狀態(tài)下下。（2）鉆進中中胎體溫溫度和鉆鉆頭磨耗耗是重要要的孔內(nèi)內(nèi)工況指指標，但但不便于于測量。。而功耗耗是同步步進入臨臨界規(guī)程程，便于于在地表表檢測，，因此可可通過測測量鉆進進功率來來判斷鉆鉆進過程程是否正正常。3/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進進工藝一、影響響鋼粒鉆鉆進效果果的因素素1.鋼鋼粒規(guī)格格對鉆進進效果及及質(zhì)量的的影響鋼粒粒度度大要求求鋼粒鉆鉆頭的壁壁厚加大大，導致致巖心過過細，孔孔徑擴大大，對取取心和防防斜不利利。常用直徑徑3mm的切制鋼鋼粒，鉆鉆頭壁厚厚為粒徑徑的3~4倍。2.鉆頭硬度度和水口口形狀的的影響為了有效效地帶動動鋼粒在在孔底翻翻滾破巖巖，要求求鉆頭與與鋼粒之之間有水水平聯(lián)系系力。這這種聯(lián)系系力靠鉆鉆頭唇面面的變形形和摩擦擦。聯(lián)系系力應(yīng)大大于鋼粒粒翻滾時時的阻力力。鉆頭底唇唇硬度應(yīng)應(yīng)略低于于鋼粒硬硬度，才才能帶動動鋼粒翻翻滾。3/5/2023中國地質(zhì)質(zhì)大學勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進進工藝選擇鋼粒粒鉆頭水水口形狀狀的原則則具有良好好的“導砂”性能，能能保持較較穩(wěn)定的的孔底過過水斷面面；鉆頭磨損損后唇面面壓砂面面積變化化幅度較較小，水水口加工工方便。。雙斜邊和和雙弧形形水口有有利于順順利導砂砂，在水水口高度度磨短后后，鉆頭頭唇面面面積變化化相對較較小，可可保持軸軸向壓力力基本不不變。3/5/2023中國地地質(zhì)大大學勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第四節(jié)節(jié)鋼粒鉆鉆進工工藝二、鋼鋼粒鉆鉆進的的規(guī)程程選擇擇鋼粒鉆鉆進要要求孔孔內(nèi)有有一定定量的的鋼粒粒，規(guī)規(guī)程中中除P、n、Q外，還還包括括投砂砂方法法與投投砂量量兩個個規(guī)程程參數(shù)數(shù)。投砂方方法及及投砂砂量1.1一次投投砂法法回次開開始前前，把把回次次進尺尺所需需要的的鋼粒粒一次次投入入孔內(nèi)內(nèi)。投砂量量取決決于巖巖性和和回次次長短短。投砂量量不足足將造造成鉆鉆速低低、鉆鉆孔縮縮徑，，擠卡卡鉆具具的事事故。。投砂過過多不不利于于排粉粉和孔孔底的的鋼粒粒分選選，也也影響響鉆速速和取取心質(zhì)質(zhì)量。。3/5/2023中國地地質(zhì)大大學勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第四節(jié)節(jié)鋼粒鉆鉆進工工藝估算鉆鉆進ⅧⅧ~ⅩⅩ級巖巖石的的一次次投砂砂量G=KD(kg)1.2結(jié)合投投砂法法回次開開始前前先投投入所所需鋼鋼粒的的50%~60%，待到到確認認孔底底鋼粒粒已消消耗得得差不不多時時，再再從鉆鉆桿中中分1～2次補投投其余余的鋼鋼粒。。可鉆性性達Ⅺ、Ⅻ級或強強研磨磨性巖巖石宜宜采用用結(jié)合合投砂砂法可可適當當延長長回次次純鉆鉆進時時間。。3/5/2023中國地地質(zhì)大大學勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進工工藝2.鉆壓壓的選擇鉆壓是孔底底碎巖的必必要條件，，并影響碎碎巖方式；；鉆壓是鉆頭頭牽動鋼粒粒聯(lián)系力的的主要依據(jù)據(jù)?？偟你@壓值值實踐證明，，隨著單位位壓力增大大機械鉆速速上升，但但當達pmax值后，鋼粒?？赡鼙粔簤核榛颉扒肚度搿便@鉆頭唇面，，鉆速明顯顯下降。影響pmax的因素：鋼鋼粒鉆頭唇唇面硬度、、鋼粒強強度、巖石石可鉆性和和鉆頭轉(zhuǎn)速速。巖石愈愈硬，鋼粒粒相對強度度和耐磨能能力↓，則則所需的的pmax也↓；隨轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速加快鋼鋼粒在孔底底翻滾頻率率↑，對提提高鉆速有有利，所以以，當轉(zhuǎn)速速較快時pmax值↓。3/5/2023中國地質(zhì)大大學勘查與與基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進工工藝3.轉(zhuǎn)速速的選擇鋼粒在孔底底翻滾受到到孔壁和巖巖心限制，，其速度滯滯后于鉆頭頭的線速度度。鋼粒鉆進主主要用于脆脆性巖石，，破巖的時時間效應(yīng)不不明顯，鋼鋼?？稍诳卓椎鬃詣臃址诌x與補給給。所以可可采用較高高轉(zhuǎn)速。實踐證明，，只要鉆頭頭外環(huán)狀空空間鋼粒柱柱的高度不不小于水口口高度，水水口又能保保證及時導導砂，則適適當提高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不會出出現(xiàn)“高轉(zhuǎn)速的離離心力會把把鋼粒甩出出鉆頭唇面面”。選擇轉(zhuǎn)速應(yīng)應(yīng)綜合考慮慮鉆頭口徑徑、鋼粒的的強度、孔孔深和鉆桿桿強度等因因素。其中中鋼粒的相相對抗壓碎碎強度與巖巖石硬度及及孔底的脈脈動頻率有有關(guān)，所以以在堅硬巖巖石中宜采采用較低的的轉(zhuǎn)速。3/5/2023中國地質(zhì)大大學勘查與與基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進工工藝110mm鋼粒鉆頭頭的轉(zhuǎn)速選選擇參考表表巖石級別Ⅶ~Ⅸ＞Ⅹ孔深(m)0~200200~400＞4000~300＞300轉(zhuǎn)速(r/min)180~250180140~180180150~1804.泵量的選擇擇鋼粒鉆進泵泵量除了排排粉、冷卻卻的功能外外，還在孔孔底鋼粒的的補給、分分選中起主主要作用。。泵量存在著著最優(yōu)值。。若不足無無法正常地地排屑和碎碎鋼粒，使使完整鋼粒粒的翻滾阻阻力增大，，甚至較少少接觸孔底底，故鉆速速很低。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘勘查與基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進工藝泵量過大，會把把孔底完整鋼粒粒沖上來，既破破壞了鉆頭唇面面附近鋼粒動平平衡，又將加劇劇巖心管的磨損損，導致鉆速下下降甚至釀成巖巖心管折斷或鋼鋼?？ㄣ@的惡性性事故。泵量的選擇取決決于巖性、鋼粒粒規(guī)格、鉆頭直直徑、水口尺寸寸、鉆壓和轉(zhuǎn)速速的大小、沖洗洗液性能及一次次投砂量等因素素。Q=q0D(L/min)清水q0=3~5L/min·cm，泥漿時q0=1.5~3L/min·cm。巖石級別較高、、鉆頭水口較較小、鉆壓較低低、轉(zhuǎn)速較高、、孔底存砂量較較少時取下限，，反之亦然。。生產(chǎn)中隨進尺增增加水口將逐漸漸被磨短，水口口處的流速加快快；這時孔底鋼鋼粒也被磨小，，鉆頭處工作鋼鋼粒數(shù)量減少。。因此，在整個個回次鉆程中應(yīng)應(yīng)分段逐次改小小泵量，稱為“改水”。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘勘查與基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鋼粒鉆進工藝三、鉆進規(guī)程合合理性的判斷1、根據(jù)鉆頭磨磨損的情況判斷斷（1）正常磨損損的鉆頭，其底底唇呈圓弧形麻麻痕均勻，說明明投砂量和沖洗洗液恰當。（2）鉆頭底唇唇面光滑明亮、、沒有麻痕，說說明鉆頭下面沒沒有鋼粒。（3）鉆頭底端磨成成喇叭口形，且且內(nèi)周沒有麻痕痕。說明沖洗液液量過大，鉆頭頭底內(nèi)沒有鋼粒粒，直接與巖心心摩擦。（4）鉆頭底磨磨成外錐形，錐錐面光滑。說明明沖洗液量過小小，鉆頭外周與與巖粉和孔壁磨磨損所至。3/5/2023中國地質(zhì)大學學勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第四節(jié)鋼粒鉆進工藝藝（5）鉆頭外外麻痕過高超超過水口，說說明孔底鋼粒粒偏多水量過過大。麻痕高高度基本上與與水口齊平或或略低于水口口，則砂量正正常，送水合合適。2、根據(jù)巖心變變化情況判斷斷（1）巖心直直徑上下基本本一致，說明明鋼粒量和沖洗液掌掌握適當；（2）巖心直直徑過粗，說說明沖洗液過過大或孔底鋼鋼粒偏少；（3）巖心直直徑過細，說說明沖洗液量量過小，或孔孔底鋼粒過多多；（4）巖心粗粗細上下不均均一，沖洗液液時大時小或或投砂不均所所致；（5）巖心上上細下粗，回回次初投鋼粒粒量多水小，，回次末水偏偏大。3/5/2023中國地質(zhì)大學學勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第五節(jié)牙輪鉆進工藝藝一、牙輪鉆進進的鉆速方程程牙輪鉆進鉆速速vm與鉆壓、轉(zhuǎn)速速、牙輪磨損損、壓差和水水力因素間的的關(guān)系式(m/h)式中：P—鉆壓kN；W—門限鉆壓kN；n—轉(zhuǎn)速r/min；K—地層可鉆性；；λ—轉(zhuǎn)速指數(shù)(<1)；C2—與齒形和巖性性有關(guān)的牙齒齒磨損系數(shù)；；CH—孔底水力凈化化系數(shù)CH≤1；CP—差壓影響系數(shù)數(shù)CP≤1；h——牙齒相對磨損損量,新鉆頭h=0，全磨損h=1。W、K、λ、C2在巖性、鉆頭頭類型、沖洗洗液和水力參參數(shù)一定時是是常量，可通通過現(xiàn)場鉆進進試驗和鉆頭頭資料確定。。3/5/2023中國地質(zhì)大學學勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第五節(jié)牙輪鉆進工藝藝二、鉆頭磨損損方程鉆壓對牙齒磨磨損速度的影影響牙齒磨損速度度式中:D1和D2—鉆壓影響系數(shù)數(shù)與牙輪鉆頭頭尺寸有關(guān)。。鉆壓=D2/D1時，牙齒的磨磨損速度無限限大，即D2/D1是該鉆頭的極極限鉆壓。2.轉(zhuǎn)速對牙齒磨磨損速度的影影響鉆壓一定時轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速↑牙齒的的磨損速度也也↑。式中：Q1和Q2——由鉆頭類型決決定的系數(shù)。。3/5/2023中國地質(zhì)大學學勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第五節(jié)牙輪鉆進工藝藝3.牙齒磨磨損狀態(tài)對牙牙齒磨損速度度的影響楔形齒的面積積將隨著齒高高的磨損不斷斷增大，磨損損速度也隨著著齒高的磨損損而下降。牙齒磨損速度度方程式中：C1—牙齒磨損減慢慢系數(shù)；Af—地層研磨性系系數(shù)。三、鉆進方程程中有關(guān)參數(shù)數(shù)的確定(自習)四、鉆頭最優(yōu)優(yōu)磨損量、最最優(yōu)鉆壓和最最優(yōu)轉(zhuǎn)速確定定(自習)五、水力參數(shù)數(shù)的優(yōu)選(自習)3/5/2023中國地質(zhì)大學勘查查與基礎(chǔ)工程系第六節(jié)全面鉆頭頭鉆進工藝一、硬質(zhì)合金全面面鉆頭的規(guī)程選擇擇1、翼片（刮刀））式全面鉆頭的規(guī)規(guī)程選擇（1）泵量：Q=vF（L/min）（2）鉆頭轉(zhuǎn)速：n=120~300（r/min）（3）軸向載荷：P=qcmD（N）（4）大直徑鉆進為防鉆鉆桿彎曲與折斷，，在鉆柱的下部加加接鉆鋌的合理長長度：h=kP/qT（m）k=1.25~1.4。刮刀式鉆頭鉆進時時推薦的規(guī)程參數(shù)數(shù)如表5-13所列。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘查查與基礎(chǔ)工程系第六節(jié)全面鉆頭頭鉆進工藝2.干式螺旋鉆的的規(guī)程選擇2.1轉(zhuǎn)速在長螺旋鉆進中，，鉆屑是依靠鉆桿桿旋轉(zhuǎn)時的離心力力甩到螺旋葉片外外側(cè)輸送上來（主主動），否則只有被隨后的的鉆屑推著向上走走（被動），這容容易造成堵塞?！唷嗦菪D(zhuǎn)速是關(guān)鍵鍵參數(shù)。臨界轉(zhuǎn)速的概念轉(zhuǎn)速低鉆屑的離心心力小，孔壁對鉆鉆屑的摩擦力不足足以使鉆屑與葉片片之間產(chǎn)生相對運運動，鉆屑只能隨隨葉片旋轉(zhuǎn)而不上上升。轉(zhuǎn)速增大，，孔壁對鉆屑的摩摩擦力也增大，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速超過某一臨界界值后，孔壁對鉆鉆屑的摩擦力足以以使鉆屑與螺旋葉葉片之間產(chǎn)生相對對運動，鉆屑就會會上升。這稱為臨界轉(zhuǎn)速。3/5/2023中國地質(zhì)大學勘查查與基礎(chǔ)工程系第六節(jié)全面鉆頭頭鉆進工藝（2）臨界轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的計算取單顆鉆屑為研究究對象，以臨界轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速nk（ωk）旋轉(zhuǎn)時，顆粒隨螺螺旋葉片旋轉(zhuǎn)而不不上升，鉆屑顆粒粒處于臨界平衡狀狀態(tài)。受重力mg，離心慣性力F1，孔壁對顆粒的法向向反力（慣性力的的反作用力），孔孔壁對顆粒的摩擦擦力Ftμt