浅谈如何提高金刚石钻头在钻探施工中的使用寿命

曾宏华 韦锋

摘要：随着现代工业技术的高速发展， 金刚石已日益成为重要的工业原料， 广泛应用于冶金、煤炭、石油、机械、光学仪器、电子工业和空间技术部门。金刚石以其硬度冠世界万物之首的地位而难以为别物取代。特别是近几十年来人造金刚石的飞速发展， 又以其多用的性能、低廉的价格正在开拓更多的使用领域。

关键词：金刚石;钻头;寿命

在矿山岩芯钻探施工中，钻探材料的消耗是钻探成本的一个重要组成部分，钻探材料主要包括油料、泥浆材料、金刚石钻头、扩孔器以及钻杆、钻杆接手等等。这其中钻头的消耗又是占据钻探材料消耗的重头，因为金刚石钻头的成本比较高，一个钻头若使用不当，钻进不了几米就报废了，这样钻头成本消耗摊到钻探米进尺成本中去计算，那是十分惊人的。因此根据钻探施工岩层情况，合理地选用与之相匹配的钻头进行钻探施工，使金刚石钻头使用寿命得到有效提高，这是岩芯钻探施工过程中降低材料成本的一个重要环节。那么如何提高金刚石钻头的使用寿命，现就我队近几年在钻探生产中使用的金刚石钻头情况并从以下几个方面粗浅的谈几点看法，供同行们参考。

1优化金刚石钻头使用的理念

在现有的金刚石使用中还存在着过度重视自身使用经验等方面的问题。这就决定了金刚石钻头使用寿命的提高应首先改变错误金刚石钻头使用的理念，也就是说，应坚持科学打钻理念的应用，以科学的工作态度为基础，以金刚石钻头使用以及实际钻探工作的规律为依据，来优化金刚石钻头使用的理念。强调的是应贯彻钻探工作中全过程的金刚石钻头使用效率提高的科学理念。

2金刚石钻头的选择与使用

（1） 正确、合理选择金刚石钻头。必须依据岩石的物理力学性质（如岩石的硬度、强度、研磨性、可钻性以及完整度等）选择金刚石钻头（扩孔器）的类型、胎体硬度、金刚石质量、硬度和浓度及钻头结构特征（钻头底唇形状有矩形、圆形、半圆形、阶梯型等）。选择的原则是“对号入座”，即岩石结构致密、晶粒很细、硬度及抗压强度强的岩层应选择软胎体、低目数、低浓度的金刚石钻头（扩孔器），以保证钻进中金刚石的出露、防止打滑;反之，对研磨性强又不甚坚硬的岩层，应相应增大金刚石钻头目数和浓度，并提高金钢石钻头（扩孔器）胎体硬度。

（2） 正确、合理使用金刚石钻头。金刚石钻头使用原则是“先用外径大、内径小的，后用外径小、内径大的”，同时，还应分组和排队轮换使用。每回次终了提钻后要用游标卡尺量取钻头内、外径并添入钻头卡片，按其新的尺寸再行排队使用。

3优化正常钻进的操作流程

金刚石钻头在正常钻进的时候，应从钻探工作的实际情况出发，进行流程的优化。首先应做好钻具密封方面的工作，下钻时应对钻杆的连接丝扣进行涂抹丝扣油与缠绕棉线的操作，通过这些操作来避免送入孔内的冲洗液在使用中途出现流失所导致孔口返水情况的发生，有效的避免烧钻事故的出现。第二，在正常钻进的过程中，对新钻头下入孔底后应采用三分之一正常压力的方式进行慢转，时间应控制在钻进10秒左右，接下来在用正常的钻进技术参数

实施操作。在钻进实施中，应注意钻机压力表的示数，如果发现存在问题应及时采用措施进行处理。当正常钻进过程中碰见地层变化时，应及时对钻进参数进行调整，尤其是在地层由硬变软时控制好钻进速度。第三，在正常的钻进操作中，上提钻具或者下放钻具的情况下，应避免出现碰撞，禁止在地面进行拖拉的操作方式。应对上下钻速度进行合理的控制，避免因为抽吸作用的存在而产生激动压力情况的存在，这些情况会造成对孔壁的稳定等方面的负面影响。最后在进行拧卸金刚石钻头的操作时，应采用摩擦式自由钳等进行拧卸，不能用管钳拧卸，只有这样才能有效的避免人为机械所导致的金刚石钻头使用寿命的降低。

4钻具合理组配及冲洗液选型

（1） 经常检查并保持双管接头及绳索取心钻具的良好单动性能;钻头与扩孔器、卡簧与卡簧座、钻头内径与卡簧内径以及绳钻钻头内台阶与卡簧座配合间隙必须符合规定要求。

（2） 选用加润滑剂的低固相冲洗液，是提高金刚石钻头使用寿命的措施之一，除安装合乎要求的循环系统外，应设置除砂器或人工捞砂，净化循环系统，使之降低金刚石钻头无盖磨损，提高钻进效率。

5总结

随着钻探工作的不断向“攻深找盲”发展，钻孔的深度不断被刷新，随之而来的是地层的不断变化和复杂，加上市场经济的波动，材料的涨价、人工费用的增，这些给钻探施工带来了前所未有的困难，钻探施工单位稍不留神就有可能造成亏损。如何降低钻探生产成本，成了施工中亟待解决的问题。而作为钻探材料重头之一的金刚石钻头选型使用，使其有效提高使用寿命，也使其成为降低钻探生产成本的一个重要环节。因此金刚石钻头使用被钻探施工人员广泛重视，从了解各种不同型号金刚石钻头的性能入手，并在此基础上根据施工地层的变化不断调整施工钻头的胎体硬度和钻头唇面，使金刚石钻头与岩层相互适应，再配之合理的钻进技术参数，能使金刚石钻头的使用寿命发挥到极致，从而达到降低钻探材料成本之目的。

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（作者单位：广西壮族自治区地质矿产勘查开发局桂林鲁山基地管理处）