巖心鉆探鉆進方法硬合金鉆進

巖心鉆探鉆進方法硬合金鉆進第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探24.1鉆進碎巖方法概述

巖心鉆探的鉆進碎巖方法，可按破碎巖石原理分為物理的、化學(xué)的和機械的三個大類。4.1.1物理破碎方法①高壓水射流法

利用高速水射流沖擊產(chǎn)生的壓力使巖石破碎。在水中加入氣泡或者磨料可加強破碎效果。該法已進入實用，對軟巖直接破碎（如土層鉆孔、水力割煤機等等）；對硬巖輔助破碎（如石油鉆井里的牙輪鉆頭加噴嘴噴射鉆進）。在深孔中，由于鉆孔水柱壓力的影響，破碎效果變差，故應(yīng)用孔深受限。第2頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探3②爆破法利用爆炸產(chǎn)生的高壓沖擊波破碎孔底巖石。需采用專門的爆破彈，其可將爆炸產(chǎn)生的高壓沖擊波定向聚能引導(dǎo)到孔底。該法在我國已進入實用，目前還不能連續(xù)鉆孔，只用于爆破孔底堅硬巖體（如卵礫石地層中的大孤石）。由于爆破彈屬于危險品，使用不夠方便。③激光法

利用高能量激光束產(chǎn)生的高溫溶化巖石進行破碎。該法可與光譜分析裝置結(jié)合，在孔內(nèi)破碎巖石的同時，進行巖礦分析，因而勘探效率很高。隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，這種方法的應(yīng)用前景很好。第3頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探4④火焰法

利用燃氣或燃料噴射燃燒的高溫熔化巖石形成鉆孔。又稱火焰鉆進。研究歷史很長，現(xiàn)仍未見大量進入鉆探實用。⑤電弧法原理類似電弧焊，將高壓電分別施加在鉆頭和巖石上，形成電弧高溫，熔融破碎巖石。研究歷史較長，現(xiàn)也未見進入實用。該法只適用于導(dǎo)電性好的巖石，如磁鐵礦等等。

其它還有：微波法、超聲波法、等離子體法，等等。第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探5

4.1.2化學(xué)破碎巖石方法①

溶解法如鹽類礦床等易溶解礦物的鉆孔采礦。②氣化法如地下煤層的氣化采礦。③軟化法用化學(xué)劑使巖石軟化，可以輔助碎巖。第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探64.1.3機械破碎巖石方法

對巖石施加機械外力，利用巖石的力學(xué)性質(zhì)來破碎巖石的方法。這是目前使用最為廣泛的方法。機械破碎法分類：●按破碎巖石鉆頭所用切削具的材質(zhì)分硬合金鉆進鋼粒鉆進金剛石鉆進●按施加外力的方式分沖擊鉆進回轉(zhuǎn)鉆進沖擊回轉(zhuǎn)鉆進第6頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探74.2鉆探用硬合金切削具

●硬質(zhì)合金最早廣泛應(yīng)用于金屬切削加工，是用量最大的金屬切削刀具。

●上世紀(jì)初的一戰(zhàn)時期，德國工程師洛曼首先建議并實施了將鑄造碳化鎢硬合金作為鉆進切削具。

●上世紀(jì)三十年代，前蘇聯(lián)發(fā)明自磨式硬合金鉆頭，硬合金鉆進適用的地層更加廣泛、用量增加。

●目前，硬合金鉆進是世界上使用范圍最廣、用量最大的鉆進方法。

第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探8①材料成分?主要成分：碳化鎢（WC），含量一般占85～97%。碳化鎢硬度高，耐磨性強，耐溫性也比較好；在鉆探切削具中用作骨架材料。?次要成分：鈷（Go），含量一般占3～15%。鈷的硬度也很高，鈷在鉆探切削具中用作粘接材料，其功能是固結(jié)碳化鎢顆粒，由于其充填在碳化鎢顆粒之間，就使其具有了較好的韌性，抗彎能力提高。?有時，為提高耐高溫性能，在硬合金切削具表面增加碳化鈦鍍層。但由于鈦的價格昂貴，而低轉(zhuǎn)速鉆進溫度有限，故一般不用。第8頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探9②制造方法將粉末狀碳化鎢和鈷按比例攪拌均勻；加入石蠟或其它臨時粘接劑，放入型模加壓成型；將壓制好的切削具坯料放入電爐里燒結(jié)，即得到切削具產(chǎn)品。第9頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探10表4.1YG類硬質(zhì)合金的性能表合金

牌號*

化學(xué)成分(%)物理機械性質(zhì)特性及用途W(wǎng)CCo密度(g/cm3)硬度(HRA)抗彎強度(MPa)YG3x97315.0～15.3921050耐磨性最好,沖擊韌性最差,用于金屬切削YG4c96414.9～15.2901400適用于均質(zhì)和軟硬互層地層中回轉(zhuǎn)鉆進YA691～93614.4～15.0921400加有少量TaC成分,提高了硬度YG694614.6～15.089.51400適用于回轉(zhuǎn)鉆進,使用效果僅次于YG4cYG6x94614.6～15.0911350細粒合金,強度接近YG6,耐磨性較YG6高YG892814.0～14.8891500地質(zhì)勘探和石油回轉(zhuǎn)鉆進用主要品種YG8c92814.0～14.8881750粗粒合金,沖擊韌性較高適于沖擊回轉(zhuǎn)鉆進YG11c891114.0～14.4872000耐磨性最差,沖擊韌性最高,適于沖擊回轉(zhuǎn)鑿巖YG15851513.9～14.1872000*硬質(zhì)合金中的附加字母"x"表示細粒合金，"c"表示粗粒合金。③牌號及性能第10頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探11④常用形狀、型號及規(guī)格

按照我國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，硬質(zhì)合金切削具主要有薄片狀、方柱狀、八角柱狀和針狀等形狀。（參看教材P.65，表2-2-2。）※:單一材質(zhì)和形狀的硬合金切削具（即切削具是一整片或一整塊硬合金）又稱為磨銳式鉆頭用切削具。用這類切削具鑲嵌的鉆頭被稱為磨銳式鉆頭。第11頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探12在確定硬質(zhì)合金的牌號后，選擇切削具形狀與規(guī)格的一般原則是：▼薄片狀：片狀硬質(zhì)合金刃薄易于壓入和切削巖石，但抗彎能力差，適用于Ⅰ～Ⅴ級軟巖。▼柱狀：柱狀硬質(zhì)合金抗彎能力較強，壓入阻力也較小，主要適用于Ⅳ～Ⅶ級中硬巖石，其中八角柱狀切削具抗崩能力強，利于排粉和破巖，并易于焊牢，故在較硬巖層和裂隙發(fā)育的地層中得到廣泛的應(yīng)用。▼針狀（塊狀）：針狀硬質(zhì)合金，主要用于鑲焊自磨式鉆頭，在硬地層或研磨性巖石中使用。第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探13⑤針狀合金及自磨式鉆頭

所謂自磨式鉆頭，是指采用薄片狀或針狀硬合金鑲嵌的鉆頭。由于硬合金截面尺寸小，并且截面尺寸不隨磨損變化，所以能夠長期保持切削能力。為提高小截面尺寸硬合金的抗彎能力，一般采用軟鋼或鑄造碳化鎢胎體進行支撐或包鑲。圖4.1針狀硬合金自磨式鉆頭

1-針狀硬質(zhì)合金；2-胎體；3-鉆頭體；4-水槽

第13頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探144.3硬質(zhì)合金鉆進的孔底碎巖過程

①塑性巖石的孔底破碎過程單向力作用：切削具切入條件：

Py≥HyF0

（Hy--巖石壓入硬度；F0--切削具刃尖與巖石接觸面積。）破碎特征：

硬合金切削具在軸向壓力Py作用下切入巖石，同時在回轉(zhuǎn)扭矩產(chǎn)生的橫向推力Px的作用下壓迫“前面”的巖石，使之發(fā)生塑性變形，不斷向自由面滑移。圖4.3切削具在雙向力作用下破碎塑性巖石

●連續(xù)的切屑●寬度相同的切槽●平整的槽底。雙向力作用下的破碎過程：破碎實質(zhì)：剪切破碎。第14頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探15②彈塑性巖石的孔底破碎過程切削具在雙向力作用下吃入巖石，進而推擠前面巖石，使巖石若干次小剪切破碎，繼續(xù)向前推進可能重復(fù)產(chǎn)生，至前面接觸大面積巖石時，Px力急劇增大達到極限，迫使巖石沿剪切面產(chǎn)生大的剪切破碎。切削具不斷向前推進，重復(fù)著碰撞、壓碎、小剪切、大剪切的循環(huán)過程?！榱训那行肌鴮挾茸兓那胁邸纪共黄降牟鄣灼扑樘卣鳎浩扑閷嵸|(zhì)：壓裂壓碎（跳躍式剪切破碎循環(huán)）。第15頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探16③鉆孔加深過程

鉆頭硬合金切削具在軸向壓力和水平回轉(zhuǎn)推力的共同作用下連續(xù)地切入巖石，是鉆孔孔底發(fā)生螺旋式不斷加深。圖4-6鉆孔孔底螺旋加深展開圖第16頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探17①切削具材料性能較好，適應(yīng)巖層范圍廣。

硬合金的硬度高（HRC87~92，比莫氏硬度9級的剛玉硬度還高），強度和耐磨性適中，可以適應(yīng)幾乎所有Ⅰ—Ⅶ級的軟——中硬巖層及部分Ⅷ級巖層鉆進。這一級別范圍的巖層在地殼中最多，所以其使用范圍最廣、用量最大。但是，由于耐磨性只是中等，容易磨鈍，故不適用于堅硬、研磨性強的地層。三種碎巖工具的適應(yīng)巖層范圍ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫ硬合金鋼粒金剛石4.4硬合金鉆進特點及應(yīng)用范圍第17頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探18②切削具出刃較大，碎巖過程比較平穩(wěn)，規(guī)程參數(shù)容易控制。

總的來看，在塑性和彈塑性兩種巖石的鉆進碎巖過程中，鉆進是比較平穩(wěn)的。這樣鉆出的孔壁比較完整、巖心比較光滑、鉆孔彎曲質(zhì)量和取心質(zhì)量比較好，故硬合金廣泛用于取心鉆進。切削具出刃較大，對鉆壓、轉(zhuǎn)速、水量等不是那么敏感，要求不需要非常準(zhǔn)確，故鉆進操作容易；由于碎巖過程比較平穩(wěn)，鉆機規(guī)程參數(shù)也好掌握、易調(diào)整，故操作容易，使用的人自然就多，這也是其使用范圍廣、用量大的原因之一。第18頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探19③切削具在鉆頭上固定，可適應(yīng)于多種鉆進工藝和鉆孔條件。

切削具固定在鉆頭上，可通過控制鉆具來控制鉆進過程，故可以適應(yīng)沖擊鉆進、回轉(zhuǎn)鉆進、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進等工藝；對鉆孔的孔徑、孔深及任何方向的鉆進條件都能適應(yīng)，故應(yīng)用范圍廣。第19頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探20④切削具規(guī)格多樣，形狀規(guī)則，可根據(jù)地層情況靈活設(shè)計鉆頭結(jié)構(gòu)，方便使用。

硬合金原材料是粉末，采用模具制作成切削具，其形狀、尺寸可根據(jù)鉆進地層的需要制造。切削具一經(jīng)做定，形狀和規(guī)格尺寸就非常規(guī)則。鉆頭設(shè)計時切削具選擇范圍大，可多種組合，布置由人，能方便地制造出地層適應(yīng)性好的鉆頭。第20頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探21⑤切削具價格不高，鉆頭制造工藝簡單，使用成本低。

硬合金材料來源廣，使用量很大，價格與金剛石相比相對較低（一般幾十塊錢一公斤）。

鉆頭制造采用普通的焊接即可，工藝比較簡單，對設(shè)備和技術(shù)沒有太高要求，一般的鉆探單位，甚至在野外現(xiàn)場都能生產(chǎn)，故而使用成本低，深受人們歡迎。這也是其使用范圍廣、用量大的原因之一。第21頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探224.5

硬合金鉆頭的結(jié)構(gòu)與功用①鉆頭體

鉆頭體又稱空白鉆頭體。它是切削具的支撐體，通過其把軸載和扭矩傳遞給切削具，承受切削具破巖的反作用力和孔底的動載效應(yīng)，并長時間處于孔底的摩擦環(huán)境中。鉆頭體用DZ-40地質(zhì)鉆探用無縫鋼管制成，一般由專門工廠制造。鉆頭體上端加工有與巖心管連接的外螺紋，其內(nèi)壁加工有為卡取巖心設(shè)計的內(nèi)錐度。

鉆頭的結(jié)構(gòu)是指鉆頭各部結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，是鉆頭技術(shù)性能的集中體現(xiàn)。第22頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探23②切削具出刃

切削具出刃指的是切削具在鉆頭體表面（內(nèi)、外和底唇）突出的高度（尺寸）。切削具破碎形成的斷面空間尺寸，必須大于鉆具中任何尺寸，鉆進才能進行。切削具出刃量直接影響鉆進破碎效率和鉆頭壽命，其大小取決于巖石的硬度、均質(zhì)性和耐磨損程度。第23頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探24◆外出刃

硬地層取小值，軟地層取大值；完整地層取小值，破碎地層取大值；研磨性弱取小值，研磨性強取大值。

保證粗徑鉆具外徑與鉆孔之間的環(huán)狀間隙。它的大小直接決定鉆孔的直徑大小、沖洗液的上返阻力和鉆頭的使用壽命。取值范圍：功用：一般取1.5-3毫米，具體根據(jù)地層情況確定。取值方法：第24頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探25◆內(nèi)出刃

硬地層取小值，軟地層取大值；完整地層取小值，破碎地層取大值；研磨性弱取小值，研磨性強取大值。

保證巖心與鉆頭體內(nèi)徑之間環(huán)狀間隙。它的大小直接決定巖心的直徑大小、沖洗液從鉆具內(nèi)流出的阻力和鉆頭的使用壽命。取值范圍：功用：一般取1-2毫米，具體根據(jù)地層情況確定。取值方法：

由于內(nèi)外出刃存在速度差（直徑差導(dǎo)致），內(nèi)出刃破碎巖石工作量小于外出刃，所以，同一個鉆頭上，內(nèi)出刃的取值比外出刃取值小0.5-1毫米為宜。第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探26

保證切削具切入深度、為沖洗液冷卻切削具和排除孔底巖粉提供通道。底出刃的概念應(yīng)包括出刃大小和底刃排列方式兩方面的內(nèi)容。圖4.7切削具底出刃和補強示意圖

1-切削具；2-鉆頭體；3-補強◆底出刃功用：

硬地層取小值，軟地層取大值；完整地層取小值，破碎地層取大值；研磨性弱取小值，研磨性強取大值。取值范圍：

一般取2-5毫米，具體根據(jù)地層情況確定。取值方法：第26頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探27

階梯式底出刃

鉆頭的底出刃可以排成平底式，也可以排成階梯式。后者可使孔底巖石破碎成臺階形（圖4-8），即在孔底形成掏槽。這樣為上面一排切削具破碎巖石創(chuàng)造了第二個自由面，使體積破碎更容易。尤其對具有一定脆性及較硬的巖層效果更佳。底出刃的排列方式：平底式底出刃第27頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探28巖石性質(zhì)內(nèi)出刃外出刃底出刃松軟、塑性、粘性、弱研磨性2～2.52.5～33～5中硬、強研磨性1～1.51.5～22～3單位：mm

表4.2常見硬質(zhì)合金切削具出刃規(guī)格第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探29

切削具在鉆頭唇面上有三種鑲焊方式：直鑲、正斜鑲和負斜鑲。③切削具的鑲焊角度第29頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探30

在切入深度相同的條件下，切入巖石所需的軸向力Py和水平力Px正斜鑲最大，直鑲次之，負斜鑲最??；當(dāng)三者出刃大小一致時，切削刃上的彎矩正斜鑲最大，直鑲次之，負斜鑲最小；當(dāng)磨損高度相同時，切削刃端的磨損面積正斜鑲最大，直鑲次之，負斜鑲最小；排粉條件是正斜鑲最好，直鑲次之，負斜鑲最差。三種鑲焊方式之比較：第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探31圖4.9切削具的鑲焊方式

α-切削角;β-刃角;φ-前角;γ-切削具相對于鉆頭徑向的扭轉(zhuǎn)角;

(a)、(b)、(c)、(d)、(e)-切削具在鉆頭體上的不同狀態(tài)

通常，正斜鑲的鉆頭在軟巖中具有高鉆速，而負斜鑲鉆頭適用于硬巖和非均質(zhì)巖層，最常用的是直鑲。第31頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探32④切削具排列布置

圖4.10切削具在鉆頭體上的布置

(a)-單環(huán)排列；(b)-雙環(huán)排列；(c)-多環(huán)排列

切削具的排列布置應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：①切削具必須充滿鉆孔環(huán)狀破碎帶，不能留有空白，并且最好有一定的重疊系數(shù)。②最好讓每顆切削具破碎巖石工作量相同，即做到等磨損。③切削具或切削具組之間應(yīng)當(dāng)留有足夠間隙，便于巖粉排出和冷卻，避免重復(fù)破碎。④前切削具為后切削具創(chuàng)造更多的自由面，有利于碎巖。第32頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探33⑤切削具數(shù)量機械鉆速與切削具組數(shù)的關(guān)系式：v=h?q?n(4.3)

式中：v-機械鉆速，h-切入深度，q-切削具組數(shù)，n-鉆頭轉(zhuǎn)速。應(yīng)當(dāng)說，在一個破碎環(huán)槽寬度上的切削具越多越好，在一轉(zhuǎn)中的破碎層數(shù)越多，當(dāng)然鉆速越快。但是，切削具數(shù)量受鉆頭直徑和鉆頭能夠得到的壓力的限制。一般，最少不得少于4組。不在一條直線上的三點確定一個平面。鉆頭受壓時，切削具相當(dāng)于支撐點，要使鉆頭底唇平面穩(wěn)定，不發(fā)生傾斜，必須有三個以上的支點。三點還足夠確定一條曲線，也就是有了三點，確定一個圓也已經(jīng)足夠了。第33頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探34⑥鉆頭的水口、水槽

水口：水口是沖洗液在鉆頭底部的通道，它直接影響鉆頭的冷卻和巖粉的排除。

水槽：水槽布置在鉆頭體的外或內(nèi)表面上，用于彌補外環(huán)或內(nèi)環(huán)過流面積的不足。第34頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探35水口、水槽設(shè)計原則：①水口的位置：為及時冷卻鉆頭和排除巖粉，水口應(yīng)當(dāng)盡量靠近切削具。②水口的數(shù)量：水口的數(shù)量應(yīng)當(dāng)與切削具組數(shù)相等。③水口的面積：應(yīng)當(dāng)與內(nèi)環(huán)或外環(huán)間隙過水面積相適應(yīng)。④水口的形狀：水口形狀可以有矩形、半圓形、梯形和三角形等。從水力學(xué)理論上說，在水口面積確定以后，水口的高度應(yīng)當(dāng)是越低越好。

⑤水槽：必須與水口連接。傾斜水槽有利于減小巖粉顆粒運動阻力。第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探364.6硬合金鉆進規(guī)程

鉆進規(guī)程：一般指鉆壓（軸向壓力），轉(zhuǎn)速（回轉(zhuǎn)速度）和沖洗液量（泵量）三個鉆進過程中可以控制的工藝參數(shù)。

廣義來講，鉆進規(guī)程還應(yīng)該包括提高鉆進效率、保證質(zhì)量和降低鉆進成本的一些技術(shù)措施。一般講到的鉆進規(guī)程有三種：①最優(yōu)鉆進規(guī)程②強力鉆進規(guī)程③特殊鉆進規(guī)程第36頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探37

鉆進規(guī)程是鉆探技術(shù)的重要組成部分。鉆進規(guī)程應(yīng)當(dāng)根據(jù)地層條件、鉆頭類型、鉆探設(shè)備及管材和技術(shù)水平確定。硬合金鉆進規(guī)程參數(shù)的設(shè)計計算方法1、鉆壓P

①計算：●選擇確定單顆切削具所需壓力。(P.71表2-2-4）●根據(jù)單顆切削具所需壓力和鉆頭上的切削具數(shù)量計算確定鉆頭所需總鉆壓值。計算公式：P=pm，p—單顆切削具所需壓力；m—鉆頭切削具總數(shù)。②調(diào)整：●根據(jù)鉆進地層情況調(diào)整總鉆壓值?！窀鶕?jù)設(shè)備器具條件調(diào)整總鉆壓值?！窀鶕?jù)鉆孔條件調(diào)整總鉆壓值?！窀鶕?jù)鉆孔質(zhì)量要求或其它要求調(diào)整總鉆壓值。第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探38硬合金鉆進規(guī)程參數(shù)的設(shè)計計算方法2、轉(zhuǎn)速n①計算：●選擇確定切削具的線速度。(P.72表2-2-5）●根據(jù)切削具的線速度和鉆頭直徑計算確定鉆頭所需轉(zhuǎn)速。計算公式：n=。n=轉(zhuǎn)/分，v—線速度，m/s；D—鉆頭直徑，毫米。②調(diào)整：●根據(jù)鉆進地層情況調(diào)整轉(zhuǎn)速n值?！窀鶕?jù)設(shè)備器具條件調(diào)整轉(zhuǎn)速n值?！窀鶕?jù)鉆孔條件調(diào)整總鉆壓值?！窀鶕?jù)鉆孔質(zhì)量要求或其它要求調(diào)整總鉆壓值。第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探39硬合金鉆進規(guī)程參數(shù)的設(shè)計計算方法3、沖洗液量Q

①計算：●選擇確定環(huán)狀空間沖洗液上返速度V返。(P.73表2-2-6）

一般，在清水中的沉降速度V0≤0.25m/s，在泥漿中的沉降速度V0≤0.20m/s。

V返>V0。●根據(jù)沖洗液上返速度和環(huán)狀空間面積計算確定沖洗液量Q。計算公式：Q=FV返米3/秒，F(xiàn)—環(huán)空面積，m3；V返=m/s；②調(diào)整：

●根據(jù)鉆進地層情況調(diào)整Q值。●根據(jù)設(shè)備器具條件調(diào)整Q值。●根據(jù)鉆孔條件調(diào)整Q值?！窀鶕?jù)鉆孔質(zhì)量要求或其它要求調(diào)整Q值。第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探40硬合金鉆進規(guī)程參數(shù)的設(shè)計計算方法4、P、n、Q之合理配合

三參數(shù)的選擇計算是獨立進行的，但實際上三參數(shù)對鉆進速度的影響并不是獨立的，而是相互關(guān)聯(lián)的。各自獨立計算確定的都是最優(yōu)參數(shù)，但加在一起，就不一定是最優(yōu)。要以取得綜合最優(yōu)為目標(biāo)。鉆速轉(zhuǎn)速P=8000NP=6000NP=4000NP=2000N第40頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探414.7各類地層鉆進特性及典型硬合金鉆頭舉例

①松軟及軟地層巖層舉例：腐植土，次生土，砂土，黃土，粘土，風(fēng)化變質(zhì)的頁巖，泥灰?guī)r，煙煤等等。一般鉆孔在上部覆蓋層最先鉆遇的就是這類地層。地層描述：完整或較完整，弱研磨性，可鉆性1~3級。鉆進特性：硬度低，鉆速快，巖粉多，遇水易膨脹，對切削具磨損小。典型鉆頭舉例：均采用薄片硬合金鉆頭或肋骨式鉆頭，大出刃、大水口。第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探42圖4.11薄片式硬質(zhì)合金鉆頭圖4.12螺旋肋骨鉆頭

1-鉆頭體；2-肋骨；3-切削具單位：mm第42頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探43②中硬及硬地層巖層舉例：頁巖，泥質(zhì)板巖，石灰?guī)r，無煙煤等等。一般沉積巖地層鉆遇的差不多就是這類地層。地層描述：完整或較完整，中等研磨性，可鉆性4~7級。鉆進特性：巖石脆，硬度中等，鉆速較快，巖粉不多，對切削具磨損較大。典型鉆頭舉例：品字形硬質(zhì)合金鉆頭。這種鉆頭采用柱狀小八角硬合金，能承受較大鉆壓；出刃和水口不大，單雙間隔排列，前后掏槽。第43頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探44圖4-16品字形硬質(zhì)合金鉆頭第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探45③研磨性強和裂隙發(fā)育的硬地層巖層舉例：硅質(zhì)石灰?guī)r，千枚巖，輝長巖，長石石英砂巖，角礫巖，微風(fēng)化花崗巖等等。一般在含礦段常常鉆遇這類地層。地層描述：破碎，強研磨性，可鉆性6~8級。鉆進特性：巖石硬、脆、碎，鉆速低，對切削具磨損嚴重。典型鉆頭舉例：采用針狀合金自磨式鉆頭。這種鉆頭胎塊抗彎強度大，不會崩刃，切削具可自磨出刃。第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/23工程鉆探46圖4.13針狀硬合金自磨式鉆頭

1-針狀硬質(zhì)合金；2-胎體；3-鉆頭體；4-水槽

第4