勘探鉆進原理

Explorationdrillingprincipals主講：段隆臣博士LecturedbyDr.longchenDuan緒論(Preface)一、“鉆探工藝學”課程的內容、地位和任務二、鉆進技術的用途三、鉆進方法的分類四、學習本課程應注意的問題一、“勘探鉆進原理”課程的內容、地位

Contentsandstatusof“ExplorationDrillingPrinciples”1、內容巖石的物理力學性質與碎巖機理鉆頭與鉆進工藝鉆探質量（鉆孔彎曲、取芯等）2、地位2.1從專業課的課時分配上說明2.2從與其它專業課的關系上進行說明2.3從專業歷史沿革進行說明二、鉆進技術的用途

Applicationfieldsofdrillingtechnology找礦（地質普查、地質勘察、水文地質鉆探、工程地質鉆探、油氣鉆探、地熱鉆探、海洋鉆探、極地鉆探、科學鉆探）開采礦產資源工程施工（橋墩、大壩防滲注漿、鋪設管道鉆孔、通風孔等）三、鉆進方法的分類

Classificationofdrillingmethod按鉆頭所用切削材料分類：金剛石鉆進、硬質合金鉆進、鋼粒鉆進按碎巖方式分類：回轉鉆進、沖擊鉆進、沖擊回轉鉆進、回轉沖擊鉆進。按沖洗液循環方式鉆進：正循環鉆進、反循環鉆進、孔底局部反循環鉆進按鉆進目的分類：地質鉆進、石油鉆進、水井鉆進、工程施工鉆進（a）正循環（b）正循環（c）孔底局部反循環四、學習本課程應注意的問題

Problemsnotedinlearningthesubject1.理論聯系實際，課本描述性語言多,注意總結,結合實踐,上升理論；2.理論、實踐并重；3.注重實驗課；4.注重工程實例。第一章巖石鉆進過程與破碎機理

Chapter1Drillingprocessofrocks

andfracturingmechanism第一節、巖石的物理力學性質第二節、巖石可鉆性及其分級第三節、鉆頭碎巖刃具與巖石作用的主要方式第四節、靜載作用下的巖石應力狀態第五節、外載作用下巖石的破碎過程第一章巖石鉆進過程與破碎機理

Chapter1Drillingprocessofrocksandfracturingmechanism第一節、巖石的物理力學性質第二節、巖石可鉆性及其分級第三節、鉆頭碎巖刃具與巖石作用的主要方式第四節、靜載作用下的巖石應力狀態第五節、外載作用下巖石的破碎過程第一節巖石的物理力學性質

Physical&mechanicalpropertiesofrocks一、巖石的組成與分類

巖石是礦物顆粒的集合體。按成因分：巖漿巖、沉積巖和變質巖。巖漿巖：內力地質作用的產物，系地殼深處的巖漿沿的殼裂隙上升冷凝而成。沉積巖：在地表條件下母巖風化剝蝕的產物，經搬遷、沉積和硬結等成巖作用而形成的巖石。組成沉積巖的物質成分有顆粒和膠結物兩大類。變質巖：沉積巖或變質巖本身在地殼中受到高溫高壓及化學活動性流體的影響而變質形成的巖石（原巖成分和變質巖特有的，如石墨、滑石，蛇紋石，硅灰巖等）。二、巖巖石的的結構構與構構造巖石的的微觀觀組織織特征征，即即巖石石的結結構，，它與與礦物物粒度度的大大小、、形狀狀和表表面特特征有有關，，反映映了巖巖石非非均質質性和和孔隙隙性。。巖石構構造是是表示示巖石石宏觀觀組織織特征征，它它說明明礦物物顆粒粒之間間的組組合形形式和和空間間分布布狀況況，它它決定定了巖巖石的的各向向異性性和裂裂隙性性。巖巖石的的結構構和構構造與與巖石石的成成因類類型、、形成成條件件及存存在環環境有有緊密密的聯聯系。。巖漿巖巖是由由巖漿漿冷卻卻形成成凝固固而形形成的的巖石石，由由于生生成環環境和和冷卻卻速度度不同同，巖巖漿化化學成成份和和其中中揮發發物的的含量量不等等，形形成不不同的的結構構和構構造。。巖漿巖巖：晶晶質結結構巖巖石一一般強強度較較高，，同時時斷面面粗糙糙者往往往研研磨性性較大大。沉積巖巖：顆顆粒和和膠結結物組組成，，沉積積巖的的主要要構造造特征征是有有鉆進進過程程中產產生的的層理理，與與鉆進進有關關。變質巖巖：主主要構構造特特征是是片理理（如如石墨墨和滑滑石））.巖石沿沿平行行平面面分裂裂為薄薄片的的能力力叫做做片理理化。。圖1－1晶體結結構類類型圖1－3層理產產生的的原因因圖1-2膠結物物的類類型巖石石照照片片花崗石石花崗石石花崗巖巖白云巖巖第二節節巖巖石石的自自然性性質Naturalpropertiesofrocks巖石的的自然然性質質：巖石石在生生成過過程中中，構構造變變動和和風化化過程程中自自然形形成的的特性性。密度:單位體體積巖巖石的的質量量.容重:單位體體積巖巖石的的重量量.比重:單位體體積巖巖石骨骨架體體積的的重量量.巖石體體積=固相骨骨架體體積+巖石中中孔隙隙體積積.一般來來說,密度越越高,強度越越大。。孔隙度度:巖石中中孔隙隙體積積與巖巖石總總體積積之比比。一一般來來說,孔隙度度越大大,強度越越低.含水性性:W=(GW-GD)/GD透水性性:KW=?ql/A(Pi-Po)巖石的的孔隙隙越大大,裂隙越越多,水對它它的影影響就就越小小。如如石灰灰巖,用水浸浸透后后,強度下下降明明顯。。第三節節巖巖石石的力力學性性質Mechanicalpropertiesofrocks巖石的的力學學性質質是巖巖石在在外力力作用用下表表現出出來的的特性性。主主要有有變形形特性性、強強度特特性和和表面面特性性。變形特特性：：彈性性、塑塑性和和脆性性強度特特性：：抗壓壓強度度、抗抗拉強強度、、抗剪剪強度度和抗抗彎強強度表面特特性：：硬度度和研研磨性性1.3.1、變形形特性性（deformationproperties）彈性變變形塑性變變形巖石破破壞的的形式式Brokenformofrocks脆性破破壞塑脆性性破壞壞（彈彈性變變形不不明顯顯，塑塑性破破壞））(a)(b)(c)影響巖巖石彈彈性、、塑性性和脆脆性的的因素素（Factsaffectingrockselasticityandplasticity）1、巖石石物質質成分分2、巖石石結構構構造造3、應力力狀態態4、載荷荷性質質5、受力力條件件6、溫度度和濕濕度巖石彈彈塑性性的測測定Measureofrock’selasticityandplasticityKp=SOABC/SODE圖1.1－10由應力－應變曲線確定彈性模數圖1.1－11巖石壓入時的載荷－侵深曲線1.3.2、強度度性質質（Strengthproperties）巖石強強度：巖石石在載載荷作作用下下變形形到一一定程程度就就發生生破壞壞。破破壞前前巖石石所能能承受受的最最大載載荷，，單位位面積積上的的最大大載荷荷。根根據受受力條條件不不同，，巖石石強度度又可可分為為抗拉拉強度度、抗抗彎強強度、、抗剪剪強度度、抗抗壓強強度。。有單單向應應力狀狀態下下的強強度，，多向向應力力狀態態下的的強度度。圖1.1－14巖石單單軸抗抗壓試試驗1－巖樣樣；2－球座座；3－鋼墊墊板圖1.1－15巖石單單軸拉拉伸試試驗1－巖樣樣；2－夾頭頭；圖圖中尺尺寸單單位：：cm圖1.1－16圓盤劈劈裂試試驗圖1.1－17剪切試試驗1－巖樣樣；2－上下下剪切切模具具；3－模套套；4－斜鍥鍥塊；；5－上下下墊板板；6－鋼滾滾子Бt=2p/3.14DL影響巖巖石強強度的的因素素（Factorsaffectingrocksstrength）1、巖石石的物物質成成份2、巖石石的結結構構構造3、巖石石的容容重和和孔隙隙度4、受力力條件件5、應力力狀態態6、載荷荷速度度7、巖樣樣的線線性尺尺寸8、濕度度和溫溫度1.3.3、表面面特性性(Surfaceproperties)巖石的的硬度度：巖石石表面面對工工具壓壓入的的反抗抗特性性。巖巖石硬硬度與與抗壓壓強度度有一一定聯聯系，，又有有很大大區別別。巖巖石抗抗壓強強度是是巖石石整塊塊抗破破碎的的能力力。巖巖石抗抗壓入入硬度度為單單向抗抗壓強強度的的（1+2π）倍。測測定壓壓入硬硬度實實際上上使巖巖樣產產生局局部破破碎，，而這這種局局部破破碎是是在多多向受受壓狀狀態下下進行行的。巖石的的研磨磨性：在用用機械械方法法破碎碎巖石石的過過程中中，鉆鉆頭與與巖石石產生生連續續的或或間斷斷的接接觸和和摩擦擦。鉆鉆頭破破碎巖巖石的的同時時，其其自身身也受受到巖巖石的的磨損損而逐逐漸變變鈍。。巖石石磨損損鉆頭頭的能能力。。影響巖巖石硬硬度的的因素素（Factorsaffectingrockshardness）巖石的的礦物物成分分和結結構構構造應力狀狀態載荷速速度液體介介質工具形形狀和和尺寸寸影響巖巖石研研磨性性的因因素（Factorsaffectingrocksabrasiveness）巖石的的礦物物成分分和結結構特特征正壓力力滑動速速度介質第四節節巖巖石石可鉆鉆性及及其分分級（Drillabilityofrocksanditsclassification）巖石可可鉆性性是決決定鉆鉆進效效率的的基本本因素素，它它反映映了鉆鉆進時時巖石石破碎碎的難難易程程度。。它是合合理選選擇鉆鉆進方方法、、鉆頭頭結構構及鉆鉆進規規程參參數的的依據據，同同時也也是制制訂鉆鉆探生生產定定額和和編制制鉆探探生產產計劃劃的基基礎。。巖石可可鉆性性是個個多變變量的的函數數。它它不僅僅受控控于巖巖石的的性質質，而而且與與外界界技術術條件件和工工藝參參數有有密切切的關關系。。1.4.1巖石可可鉆性性分級級的觀觀點(Viewpointsonclassificationofrockdrillability)用巖石力力學性性質評評價巖巖石的的可鉆鉆性用實鉆鉆速度度評價價巖石石的可可鉆性性用微鉆鉆速度度評價價巖石石的可可鉆性性用碎巖巖比功功評價價巖石石的可可鉆性性1.4.2劃分巖巖石可可鉆性性的具具體方方法(Methodsforclassificationofrockdrillability)力學性性質指指標法法實際鉆鉆進速速度法法模擬鉆進速度法破碎比功法第五節鉆頭碎碎巖刃具與巖石作作用的主要方式（Mainmodeofactionbetweenrock-brokentoolandrock）第六節靜載載作用下的巖石應應力狀態（Stressconditionsofrockunderstaticload）一、平底圓柱形壓壓頭壓入時巖石的的應力狀態圖1.1－34平底圓柱壓頭壓力力面上的壓力分布布圖1.1－36球形壓頭壓力面上上的壓力分布圖1.1－37平底壓頭壓入時沿沿對稱軸的應力力分布三、軸向力和切向向力共同作用時壓壓頭下方巖石的應應力狀態圖2－15軸向力作用時巖石內的應力分布圖2－16軸向力和切向力共同作用時巖石內的應力分布（a）等應力線圖；（b）應力狀態特征Ⅰ－壓應力區；Ⅱ－拉應力區；Ⅲ－過渡區在回轉鉆進中，破破碎巖石工具以軸軸向和切向載荷作作用于巖石上。彈彈性力學研究表明明：只有軸向力單單獨作用于壓頭時時，彈性半無限體體內等應力線分布布是均勻的、對稱稱的（如圖2－15）。而軸向力和切切向力共同作用時時，等應力線分布布則是非均勻的、、不對稱的（如圖圖2－16）。在接觸面上，，切向力作用的前前方將產生壓應力力，而切應力作用用的后方則產生拉拉應力，在半無線線體內（如圖2－16(b)所示），形成正應應力區（Ⅰ）、拉應力區（Ⅱ）和過渡區（Ⅲ）。由此可以推推知，在兩向載荷荷作用下，碎巖工工具對巖石的作用用具有以下的特點點：1.軸向力和切向力共共同作用時，可視視為碎巖工具對孔孔底巖石表面以某某一角度施加作用用力。巖石破碎效效果將由此作用力力的數值和方向來來決定。軸向力和和切向力之間存在在最優比值，或者者說有最優的作用用力方向。這一方方向對于不同的巖巖石可能是不同的的。所以鉆進不同同巖石時，軸向壓壓力和回轉速度應應用一個合理的配配合關系。2.軸向力與切向力共共同作用時，碎巖巖工具下方巖石中中產生不均勻的應應力狀態。壓縮區區Ⅰ隨軸向力增加而擴擴大，隨切向力的的增加而縮小；拉拉伸區Ⅱ則與上述情況相反反；過渡區內既有有正應力的作用，，又有拉應力的作作用。3.當巖石中出現拉應應力時，在其他條條件相同的情況下下，巖石將在作用用力比較小的時，，在拉應力區開始始破碎。第七節外載作作用下巖石的破碎碎過程（Failureprocessofrockunderexteriorload）一、巖石的變形破破碎方式圖1.1－45破碎功與破碎產物物粉碎度的關系1－根據黎金格爾定定律；2－根據基爾切夫定定律圖1.1－46轉速與載荷的關系系曲線二、平底壓模或球球狀切削具壓入時時的巖石變形破碎碎過程三、尖楔狀切削具壓入時和沖擊碎碎巖機理圖2－21液體壓差下的碎巖巖機理圖2－20尖楔狀切削具碎巖機理第二章、回轉鉆進進用鉆頭Drillingbitsusedintherotary-tabledrilling第一節、硬質合金金鉆頭鉆進的孔底底碎巖過程第二節、硬質合金金鉆頭第三節、鉆探用金金剛石及其孔底碎碎巖過程第四節、金剛石鉆鉆頭和擴孔器第五節、鋼粒鉆頭頭及其孔底碎巖過過程第六節、牙輪鉆頭頭及其孔底碎巖過過程第七節、全面鉆頭頭第二章回轉鉆鉆進用鉆頭Drillingbitsusedintherotary-tabledrilling第一節硬質質合金鉆頭鉆進的的孔底碎巖過程第二節硬質質合金鉆頭第三節鉆探用用金剛石及其孔底底碎巖過程第四節金剛石石鉆頭和擴孔器第五節鋼粒鉆鉆頭及其孔底碎巖巖過程第六節牙輪鉆鉆頭及其孔底碎巖巖過程第七節全面鉆鉆頭第一節硬質合合金鉆頭鉆進的孔孔底碎巖過程Failureprocessofdownholerockdrilledbycarbide-insertbit一、鉆探用硬質合合金(hardmetalfordrilling)通常鉆頭切削具采采用鎢鈷類硬質合合金。碳化鎢為骨骨架材料，鈷為粘粘結材料。硬質質合金鉆進一般適適用于軟、中硬巖巖層鉆進。硬質合金切削具主主要有薄片狀、方方柱狀、八角柱狀狀和針狀等形狀。。薄片狀：1-5級軟巖；方柱狀、、八角柱狀：4-7級中硬巖石；其中中八角柱狀：較硬硬巖層和裂隙發育育；針狀：自磨式式鉆頭，在硬地層層或研磨性巖石中中使用。表4－1YG類硬質合金的性能能表合金牌號化學成分（％）物理機械性質特性及用途WCCo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適用于均質和軟質互層地層中回轉鉆進YA691～93614.4～15.0921400加有少量TaC成分，提高了硬度YG694614.6～15.089.51400適用于回轉鉆進，使用效果僅次于YG4cYG6x94614.6～15.0911350細粒合金，強度接近YA6，耐磨性較YA6高YG892814.0～14.8891500地質勘探和石油回轉鉆進用主要品種YG8c92814.0～14.8881750粗粒合金，沖擊韌性較高適于沖擊回轉鉆進YG11c891114.0～14.4872000耐磨性最差，沖擊韌性最高，適于沖擊回轉鑿巖YG15851513.9～14.1872000注：硬質合金中的的附加字母“x”表示細粒合金，““c”表示粗粒合金。二、硬質合金鉆頭頭鉆進的孔底碎巖巖過程(Failureprocessofdownholerockdrilledbycarbide-insertbit)回轉鉆進的機械鉆鉆速vm=60nmh1影響切入深度h1的主要因素有：軸向向力大小，巖石的的性質及巖屑被清清除的速度。切削削具的性質、幾何何形狀及排布方式式；鉆頭的轉速與與切削具的磨鈍程程度。1、塑性巖石的孔底底破碎過程2、脆性巖石的孔底底破碎過程3、切入與切削同時作作用下的碎巖過程程式中：Py—一個切削具上的軸軸向壓力；S0—切削具與巖石的接接觸面積；σ—巖石的臨界抗壓入入強度（相當于在在該條件下巖石的的硬度）。Py≥σ.S0是切削具切入巖石石的必要條件，否否則，切削具在井井底不能切入巖石石，碎巖過程只能能是切削具對巖石石的表面磨蝕，碎碎巖效果很差。因因此，在硬質合金金鉆進中，必須有有足以使切削具切切入巖石的軸向壓壓力。在塑性巖石中，切切削具切入巖石的的情況如圖1.3－1所示。一個單斜刃刃的切削具在軸向向壓力的作用下，，切入巖石的深度度為。由于切削具具后斜面的作用，，使切削具的刀尖尖O并非垂直切入巖石石，而是沿著與垂垂直線成γ角的線方向切入巖巖石。因此，在切切入的過程中,在前面OB上產生的正壓力及及摩擦力（等于摩擦一、塑性巖石的碎碎巖情況：巖石切入巖石底過過程：鉆頭上切削具切入入巖石的必要條件件是：切削具與巖巖石接觸面上的單單位壓力必須大于于（和最小等于））巖石的抗壓強度度（壓入硬度），，即：（1.3－1）f)。系數同理，在后斜面OA上產生正壓力及摩摩擦力。各作用力力平衡關系如下：：（1.3－2）（1.3－3）式中：b—切削具的寬度；σn－OA面上的法線壓強；；σ－垂直于AB的壓強，它等于巖巖石的抗壓入強度度（壓入硬度）。。將式（1.3－5）代入式（1.3－4）中，則有：因此，切入深度h0為：若設：則則有：式中：v－由切削具刃尖角角β和切削具與巖石的的摩擦角φ所決定的一個系數數。在一般情況下，v＝0.88～0.97。根據切削具切入巖巖石的條件知：圖1.3－2塑性巖石中的回轉轉切削Py-軸向壓力；Px-水平力；h0-切入深度；b-切削槽寬（切削具具寬度）圖1.3－5脆性巖石的回轉切切削過程Py-軸向壓力；Px-回轉水平壓力；β－刃角h0-切入深度；abc-大剪切體；a'b'c'-第二次大剪切體；；B1－大剪切時巖面槽槽寬；圖1.3－4單面鍥形切削具切切入脆性巖石Py-軸向壓力；h0-切入深度；kok'-崩落巖穴當鉆頭的直徑較大大時，γ很小，即cosγ=1，sinγ＝0，則式（1.3－10）、（1.3－11）寫成：圖1.3－7切入切削同時作用用的井底碎巖情況況Py-給進力；Px-切削力；R－巖石底抗壓入阻阻力；Q－刃前阻力；N,T-R的分力；f-摩擦系數；α-切削角；β-切削具前面與巖石石破碎面底夾角；；γ-井底切削面傾角三、硬質合金切削削具的磨損(Wearoftungstencarbidecutter)1.關于切削具磨損和和轉速問題的研究究費得洛夫等人用魚魚尾鉆頭對硬質合合金切削具的磨損損問題進行了大量量研究，得出如圖圖4－5中的磨損曲線。該該曲線反映了切削削具單位時間磨損損量W與切削具刃端面積積上比壓σ的關系。橫坐標的的分界點表示示巖石的壓入硬度度，在其前后屬于于兩種不同性質的的磨損。（1）曲線Ⅰ當σ＜σ0時，切削具未能有有效地吃入巖石，，鉆進處于表面破破碎狀態，此時切切削具單位時間的的磨損量W正比于切削具上的的比壓σ。（2）曲線Ⅱ當σ＞σ0時，巖石呈體積破破碎。隨著切削具具上的比壓σ增大，單位時間的的磨損量W不但未增加，反而而出現下降的趨勢勢。即在體積破碎碎的條件下，切削削具的磨損主要不不取決于軸向壓力力，而取決于巖石石的硬度、切削具具的材質及切削具具的磨鈍面積。費得洛夫提出，在在一定條件下切削削具磨鈍面積與其其初始面積和鉆進進時間有關。S（t）=S0+θt式中：S0－切削具的初始面積積，mm2；t－磨損時間，min；θ－取決于巖石性質的的磨損系數，mm2/min。硬質合金鉆進的機機械轉速隨著切削削具接觸面積的增增大而下降，其機機械轉速vm與切削刃磨鈍面積積的平凡成反比：：（4－5）式中：A－系數。當巖性、鉆鉆進規程及鉆頭一一定時它為常量。。設鉆進的初始參數數為v0=A/so2，（4－5）式可寫成（4－6）式中：k0=θ/S0,，k0－轉速下降的特征系系數；鉆頭在t時間內的總進尺為為，將（4－6）代入，則有。因因此，平均轉速為為，通過變換可寫寫成：（4－7）（4－7）式表明，平均轉轉速可寫成以進尺尺H為自變量的一元線線性方程。其中，，v0是在縱坐標上的截截距，k0為直線的斜率。進進尺H是在鉆進過程中容容易準確測得的參參數，我們可以用用一元線性回歸分分析的方法，在若若干觀察值的基礎礎上求出k0值，從而利用（4－7）式萊預測切削具具磨損對轉速的影影響。2.切削具在孔底磨損損的實際情況前述理論分析的基基礎是假定切削具具刃部為均勻磨損損，實際上在鉆進進過程中，鉆頭硬硬質合金切削具出出刃的內、外側磨磨損量是不均勻的的（圖4－6），即：y外＞y內＞y，t外＞t內＞y切削具底端也不是是想象底那樣被磨磨損成平面，而是是呈圓弧形，刃前前端和后緣磨損更更加厲害（圖4－7）3.減輕切削具磨損底底措施雖然切削具的磨損損是不可避免的，，但我們應設法把把它控制在最低限限度內。可采取的的主要措施是：（1）避免切切削具在在表面破破碎狀態態下工作作。尤其其是在高高轉速、、低鉆壓壓的條件件下鉆進進研磨性性巖石時時，切削削具磨損損更快。。（2）切削具具的磨損損速度取取決于切切削具的的硬度與與所鉆巖巖石的硬硬度之比比，巖石石的研磨磨性、裂裂隙性等等性質，，還取決決于切削削具在鉆鉆頭唇面面的布置置。應根根據巖性性選用合合適的硬硬質合金金牌號和和型號，，采用合合理的鉆鉆頭唇面面結構。。圖4－5不同比壓壓下切削削具的磨磨損情況況Ⅰ－表面碎碎巖；Ⅱ－體積碎碎巖圖4－7切削具刃刃端磨損損的理想情況況（a）與實際際情況（（b）圖4－6切削刃的的實際磨磨損情況況y－切削刃刃磨損高高度；r,R-環槽內外外徑t-刃端磨損損高度；；t內，t外－刃端端內、外外側磨損損寬度；；b-環槽寬度度；y內，y外-切削刃內內外側磨磨損高度度；第二節硬硬質合金金鉆頭(Carbide-insertbit)分為取芯芯鉆頭和和不取芯芯鉆頭取芯式硬硬質合金金鉆頭的的結構要要素鉆頭體，，切削具具出刃，，切削具具鑲焊角角度，切切削具在在鉆頭體體上的布布置方式式，切削削具在鉆鉆頭體上上的數目目，鉆頭頭的水口口與水槽槽鉆頭體(Bitblank)圖1.3－15硬質合金金鉆頭切削具出出刃(Protrudingedgeofcutter)巖石性質內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圖1.3－16硬質合金金鉆頭底底出刃示示意圖b-環槽寬度度；r－環槽內內半徑圖1.3－17硬質合金金切削具具底出刃刃和補強強H－切削具具底出刃刃；h0-切入深度度；h1-鉆頭底面面過水間間切削具的的鑲焊角角度Welding/solderingangleofcutter選擇原則則：對所鉆鉆巖切入入和回轉轉阻力小小；鑲焊焊形式有有利于保保證鉆頭頭體上的的切削具具有較大大的抗彎彎和抗磨磨損能力力；有利利于及時時排除巖巖粉，磨磨損后的的切削具具應保持持一定的的切削能能力。比較三種種鑲焊方方式的排排粉條件件、受力力情況、、鋒利情情況切削具在在鉆頭體體上的布布置方式式Layoutofcuttersonthecrownofbitblank布置時應應考慮以以下：能能保證鉆鉆頭工作作平穩；；多環、、不同底底出刃的的排列，，有利于于形成多多個破巖巖自由面面，提高高效率；；使每個個切削具具破巖工工作量相相近，避避免局部部磨損；；切削具具之間應應保持一一定的距距離，利利于排粉粉；利于于鑲焊和和修磨。。圖4－11切削具在在鉆頭體體上底布布置（1）－單環環排列；；（b）－雙環排列列；（c）－多環排列列切削具在在鉆頭體體上的數數目(Numbersofcutteronthecrownofbitblank)切削具在在鉆頭底底面上的的數目，，應包括括切削具具的組數數和每組組的顆數數。組數數和每組組顆數之之乘積就就是切削削具在鉆鉆頭體上上的數目目。機械鉆速速與切削削具組數數的關系系：v=hqn（q：切削具的的組數））鉆頭上的的切削具具數目的的選擇應應根據可可能施加加的鉆壓壓、切削削的型式式（決定定切入面面積）和和巖石壓壓入硬度度等因素素而定。。m≤P/s鉆頭的水水口與水水槽(Waterwaysofbit)1、水口的的數目與與面積每組切削削具配備備一個水水口，水水口面積積應大于于鉆頭與與巖芯之之間的或或者鉆頭頭與井壁壁之間的的環狀間間隙的面面積。2、水口的的形狀3、水槽圖1.3－28硬質合金金鉆頭的的各種水水口和水水槽一取取芯式式硬質合合金鉆頭頭(Carbide-insertbitsforcoring)分為磨銳銳式鉆頭頭與自磨磨式鉆頭頭圖1.3－29磨銳式切切削具和和自磨式式切削具具圖1.3－30磨銳式鉆鉆頭和自自磨式鉆鉆頭的鉆鉆進曲線線Ⅰ－磨銳式式鉆頭；；Ⅱ－自磨式式鉆頭典型鉆頭頭結構舉舉例磨銳式鉆頭：在鉆進進遇水膨膨脹、粘粘結性的的地層——肋骨鉆頭頭和薄片鉆鉆頭；在鉆進進中硬及及較硬地地層——分環式、、掏槽式式自磨式鉆鉆頭：針狀硬硬質合金金鉆頭（（胎塊式式，鋼柱柱式）和和薄片硬硬質合金金鉆頭分環式鉆頭掏槽式式鉆鉆頭胎塊式針針狀硬質合金金鉆頭常用硬質合金金鉆頭選型型類別鉆頭類型巖石可鉆性級別巖石ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ磨銳式鉆頭螺旋肋骨鉆頭－－－松散可塑性巖層階梯肋骨鉆頭－－－頁巖，砂頁巖薄片式鉆頭－－－砂頁巖，碳質泥巖方柱狀鉆頭－－－均質大理巖，灰巖，軟砂巖，頁巖單雙粒鉆頭－－－中研磨性砂巖，灰巖晶字形型鉆頭－－－灰巖，大理巖，細砂巖破擴式鉆頭－－－砂碩巖，碩巖負前角階梯鉆頭－－－玄武巖，砂巖，輝長巖，灰巖自磨式胎體針狀鉆頭－－－中研磨性片麻巖，閃長巖鋼柱針狀鉆頭－－－研磨性石英砂巖，混合巖薄片式自磨鉆頭－－－研磨性粉沙巖，砂頁巖表4－3常用硬質質合金鉆鉆頭及其其使用范范圍表第三節鉆鉆探探用金剛剛石及孔孔底碎巖巖過程Diamondfordrillinganddownholefailureprocess一、鉆探用金金剛石(diamondfordrilling)1、分類(Classification)天然(Naturaldiamond)與人造(Syntheticdiamond)。人造金剛剛石包括括單晶(Monocrystallinediamond)、聚晶(Polycrystallinediamond)和復合片片Polycrystallinediamondcompact)。(Explainthembriefly)2、特性：晶體結結構為正正四面體體，元素素為C，最硬、抗抗壓強度度最大、、抗磨能能力最強強。脆性性大，熱熱穩定性性差。3、與鉆探有有關的物物理力學學性質(Mechanicalpropertiesfordiamondpertainingtodrilling)硬度(Hardness)強度(Strength)耐磨性(Wearresistance)熱性能(Thermalproperties)4、鉆探用金金剛石的的粒度與與品級(Qualityandsizeofdiamondfordrilling)金剛石的的計量單單位為克克拉（carat），度量常用用一克拉拉多少粒粒表示（（對于粗粗顆粒而而言），，或“目目”表示示。表4－4天然金剛剛石品級級分類表表級別代號用途級別代號用途特級（AAA）TT特硬地層或繩索取心鉆頭低級（C）TD中硬地層優質級（AA）TY堅硬、硬地層或繩索取心鉆頭等外級TX擇優后用于制造孕鑲鉆頭標準級（A）TB硬和中硬地層TS表4－5人造金剛剛石品級級分類表表金剛石品級代號單晶強度（MPa）單晶強度（N/粒）應用地層特級RT>2200>50堅硬優質級RY1800～220040～50硬標準級RB1500～180034～40中硬－硬表4－6人造金剛剛石聚晶晶品級分分類表聚晶級別代號磨耗比特級RJT>1:30000優質級RJY1：20000～1：30000標準級RJB1：15000～1：20000第四節金金剛剛石鉆頭頭與擴孔孔器(Diamondbitandreamershell)1、金剛石石鉆頭的的規格和和標準(Specificationsandstandardofdiamondbit)（注意“級配”）圖1.4－10雙層巖心心管金剛剛石取心心鉆具組組合1－巖心管管接頭；；2－外管；；3－內管；；4－擴孔器器；5－卡簧；；6－卡簧座座；7－鉆頭圖1.4－11金剛石鉆鉆具級配配圖1.4－12金剛石鉆鉆頭（a）－表鑲金剛剛石鉆頭頭；（b）－孕鑲金剛剛石鉆頭頭；（c）－復合片鉆鉆頭圖1.4－13金剛石鉆鉆頭的結結構（a）－表鑲鉆頭頭；（（b）－孕鑲鉆頭頭；1－金剛石石；2－胎體；；3－鉆頭體體；4－水口圖1.4－14金剛石鉆鉆頭刃部部(a)－表鑲鉆頭頭：1－底刃金金剛石；；2－保徑金金剛石；；3－側刃金金剛石；；4－胎體；；5－鉆頭體體(b)-孕鑲鉆頭頭：1－金剛石石；2－工作部部分胎體體；3－非工作作部分胎胎體；4－鉆頭體體;h-孕鑲層高高度Surface-setdiamondbitImpregnateddiamondbitPolycrystallinediamondcompactbit（PDCbit）2、表鑲金金剛石鉆鉆頭（Surface-setdiamondbit）diamondsizeCoarsegrainMediumgrainSmallgrainStonespercarat15-2525-4040-60StrataMediumhardHardStiffhardVarioussizeofdiamondusedinsurface-setdiamondbitOthersofsurface-setdiamondbit1.Layoutofdiamondonthecrownofthesurface-setbit；2.Crownconfigurationofsurface-setdiamondbit；3.Waterwaysofsurface-setdiamondbit；4.Manufacturemethodofsurface-setdiamondbit；3、孕鑲金金剛石鉆鉆頭（Impregnateddiamondbit）DiamondqualityanddiamondsizeDiamondconcentrationClassificationofmatrixpropertiesofimpregnateddiamondbitandtherelationshipbetweenmatrixpropertiesandrockpropertiesCrownconfigurationofimpregnateddiamondbitManufacturingmethodofimpregnateddiamondbitVariousmeshsizeofdiamondusedinimpregnateddiamondbitDiamondsize（mesh）Syntheticdiamond>4646-6060-8080-100Naturaldiamond20-3030-4040-6060-80StrataMediumhard-hardHard–stiffhardRecommendeddiamondconcentrationsofimpregnatedbitfordifferentrocksCode12345Con.44%50%75%100%125%Vol.Con.11%12.5%18.8%25%31.5%Diamondcontents1.93carat/cm32.2carat/cm33.3carat/cm34.4carat/cm35.5carat/cm3StratadrillableHard–stiffhard,LowabrasivenessHard–stiffhard,LowabrasivenessHard–med.hard,Med.abrasivenessHard–med.hard,highabrasivenessClassificationofmatrixpropertiesandtherelationshipbetweenthemandrockpropertiesa:matrixwearsproperly,diamondexposenormally;b:matrixwearsfast,diamondeasilybreakordropoff;c:matrixwearsslowly,diamondsdonotexpose.Hardness---oneofmatrixpropertiesGradeCodeMatrixhardnessFormationdrillableExtrasoft010-20VeryhardandcompactrockSoft120-30VeryhardrockwithmediumabrasivenessMediumsoft230-35HardrockwithmediumabrasivenessMediumhard335-40Mediumhard,medium–highabrasivenessHard440-45Hard,highabrasivenessExtrahard5>45Hard-brittle-fracturedrock二、金剛剛石鉆進進的孔底底碎巖過過程(Failureprocessofdownholerocksdrilledbydiamondbit)1、表鑲金剛剛石鉆頭頭的孔底底碎巖過過程試驗研究究了表鑲鑲金剛石石鉆頭的的碎巖過過程，試試驗裝置置如下圖圖：試驗驗巖石如如下表：：Pro.Sam.Hardness(Mpa)Plasticcoefficient(K)DrillabilityPenetrationrateSpecificweightFrictioncoefficientElasticmodulus(Mpa)光學玻璃516013.860.1154700霏細斑巖81301.55100.592.550.13流紋斑巖71702.30110.252.830.14（表鑲））金剛石石切削碎碎巖的基基本過程程在軸向力力和切向向力共同同作用下下，金剛剛石一方方面吃入入巖石，，產生類類似壓入入碎巖的的作用，，同時在在金剛石石轉動的的前方，，則以剪剪切作用用產生貝貝殼狀剪剪切體，，且在靠靠金剛石石一方的的厚度最最大。圖圖1.4-31表示金剛剛石切削削破碎巖巖石時所所產生的的大、小小剪切體體示意圖圖。用金金剛石切切削典型型的脆性性體—光學玻璃璃時，其其剪切破破碎作用用發育得得十分完完全，同同時在切切槽內部部產生相相應的裂裂紋，并并有超前前裂紋。。由圖可可知，其其裂紋狀狀況與大大、小剪剪切相互互對應。。隨著巖巖石塑性系數數的增大，，其剪切切破碎效效果較差差。在鉆進過過程中能能量的消消耗既體體現著巖巖石破碎碎的難易易程度，，又表示示著選用用的工具具和工藝藝的優劣劣程度。。由圖1.4-35知，切削塑性性大的流流紋巖所所消耗的的能量大大大地高高于光學學玻璃和和霏細斑斑巖。孕鑲金剛石鉆鉆頭的鉆鉆進過程程孕鑲鉆頭頭的工作作實質是是：1、依靠小小而多的的硬質點點（即金金剛石））刻劃磨磨削巖石石，要高高轉速工工作才能能取得應應用的效效率；2、胎體應應有自磨磨自銳作作用。根據施加加軸向力力方式的的不同，，鉆頭的的鉆進可可分為：：1、保持金金剛石上上的軸向向力為一一定值，，稱為自自由給進進；2、保持金金剛石的的切削深深度為一一定值，，稱為強強制給進進。孕鑲鑲金剛石石鉆頭的的鉆進是是自磨自自銳性質質，在保保持正常常鉆進的的狀態下下，其鉆鉆速應當當是一定定的，亦亦即鉆頭頭每轉的的切入量量應當是是一定的的。試驗研究究和生產產實踐表表明：鉆頭每轉轉的切入入量是評評定金剛剛石鉆頭頭鉆進效效果的重重要指標標之一。第五節鋼鋼粒鉆進進及孔底底碎巖過過程（Chilled-steelshotdrilling）用未鑲焊焊切削具具的鉆頭頭壓住可可連續補補給的鋼鋼粒，并并帶動他他們在孔孔底翻滾滾而破碎碎巖石的的鉆進方方法稱為為鋼粒鉆鉆進。鋼鋼粒鉆進進曾廣泛泛用于7-12級的巖石石，一般般用于大大口徑鉆鉆進。一、鋼粒粒及鋼粒粒鉆進用用鉆具1、鋼粒的的材質（（60號、70號，直徑徑2.5，3.5，4mm圓柱體，，高度與與直徑基基本相等等。）鋼粒中含含有較高高的碳量量，主要要是為了了能有較較高的淬淬火硬度度；錳和和硅起固固溶強化化作用，，以提高高鋼粒的的強度；；硅元素素還能增增加鋼粒粒的回火火穩定性性；少量量的釩能能有效地地細化晶晶粒，強強化基體體組織，，提高鋼鋼的強度度和硬度度。2、70號鋼材的的鋼粒熱熱處理工工藝采用鋼粒粒的鋼材材成分，，如表1.5－1所示鋼號鋼材成分，％備注碳硅錳釩鎳烙硫磷65＃0.62～0.700.17～0.370.5～0.8－<0.25<0.25<0.04<0.04DB699-6570＃0.67～0.750.17～0.370.5～0.8－<0.25<0.25<0.04<0.04DB699-6565錳0.62～0.700.17～0.370.9～1.2－<0.25<0.25<0.04<0.04DB699-6570錳0.67～0.750.17～0.370.9～1.2－<0.25<0.25<0.04<0.04DB699-6565錳硅釩0.60～0.701.10～1.400.9～1.20.05～0.12<0.25<0.25<0.04<0.04試劑淬火質量量的好壞壞，可用用肉眼鑒鑒別：淬火質量量好的鋼鋼粒，表表面呈棕棕黑色或或黑色；；加熱溫度度偏低，，淬火程程度不夠夠，呈藍藍色光澤澤；加熱溫度度太高或或加熱時時間過長長，呈白白色或銀銀白色。。3、鋼粒的的粒度一般情況況下，鋼鋼粒直徑徑與鉆頭頭壁厚的的關系：：t=（3-4）d式中t—鉆頭壁厚，mm；d—鋼粒直徑，mm。在測試的條件和和范圍內，鋼粒粒粒度增大，鉆鉆速、功耗增大大，鉆粒消耗、、鉆頭磨耗減少少。鋼粒直徑過大，，內、外環間隙隙增大，無用功功亦會增大。二、鋼粒鉆頭（Chilled-steelshotbit）1、鋼粒鉆頭的功用用和結構1）應能很好地壓壓住鉆粒，并能能帶動鉆粒沿孔孔底滾動；2）應能順利地流流通沖洗液，排排除巖粉；3）應能適量并及及時地向鉆頭底底唇下面補充鉆鉆粒，保證鉆進進正常；4）鉆頭應耐磨，，并應在磨耗中中保持良好的導導砂性能和補砂砂性能。2、鋼粒鉆頭的材材質及性能一般來說，所鉆鉆巖石越硬，鋼鋼粒強度應愈大大，鉆壓應愈高高，則所選用的的鉆頭硬度也應應相應地增大一一些。在單位鉆鉆壓為30-50kg/cm2的條件下，鉆頭頭硬度HRC24-32。材質：45號鋼或DZ40或多或50鋼，經調質處理理。3、鋼粒鉆頭壁厚厚（略）（14-16mm）4、鋼粒鉆頭的水口口圖1.5－10鋼粒鉆頭水口示示意圖三、鋼粒鉆進的的孔底碎巖過程程1、壓碎碎巖壓碎碎巖方式屬屬于體積式碎巖巖，比例不大。。2、壓裂碎巖壓裂碎巖是由鋼鋼粒的碾壓作用用而產生的疲勞勞碎巖方式。3、井底脈動沖擊擊的作用第三章回回轉鉆進工藝Drillingtechniquesintherotary-tabledrilling第一節、鉆進效效果指標及鉆進進規程參數間的的關系第二節、硬質合合金鉆進工藝第三節、金剛石石鉆進工藝第四節、鋼粒鉆鉆進工藝第五節、牙輪鉆鉆進工藝第六節、全面鉆鉆頭鉆進工藝第一節鉆進效效果指標及鉆進進規程參數間的的關系Relationshipbetweendrillingindexesandparametersofdrillingregime一、鉆進效果指指標（drillingindexes）衡量鉆進工藝效效果的主要指標標：鉆速、每米米鉆孔成本巖礦礦芯采取率和鉆鉆孔方向等。1、平均機械鉆速速（meanpenetrationrate）2、回次鉆速（drillingspeedperrun）3、技術鉆速（technicalspeedofdrilling）4、經濟鉆速（commercialspeedofdrilling）5、循環鉆速（cyclespeedofdrilling）二、鉆進規程所謂鉆進規程是是指為提高鉆進進效率、降低成成本、保證質量量所采取的技術術措施，通常指指可由操作者人人為改變的參數數組合。在回轉轉鉆進中主要的的鉆進參數：鉆鉆壓、鉆具轉速速、沖洗介質的的品質、單位時時間內沖洗介質質的消耗量等工工藝參數。1、最優規程（optimaldrillingconditions）當地質-技術條件和鉆進進方法確定時，，在保證鉆孔質質量指標的前提提下，為獲取最最高鉆進速度或或最低每米鉆進進成本而選擇的的鉆進參數搭配配。2、合理規程（rationaldrillingconditions）在給定的技術裝裝備條件下，當當鉆進規程參數數的選擇受到期期某種制約時，，在保證鉆孔質質量指標的同時時爭取最大鉆速速的鉆進參數組組合叫做合理規規程。3、專用規程（specialdrillingconditions）為完成特種取芯芯、矯正孔斜、、進行定向鉆進進等任務所采用用的參數搭配。。確定鉆進規程的的一般步驟：根根據地層條件、、鉆頭類型、設設備條件和工人人的技術水平等等因素，查閱相相關手冊或標準準，對每個工藝藝參數初選一個個取值范圍；其其次，在以往經經驗的基礎上，，初步確定規程程參數的若干個個取值；最后，，在生產實踐中中邊鉆進、邊測測算鉆速和鉆進進成本，加以分分析對比或借助助計算機進行處處理，找出鉆效效高、成本低的的參數組合。三、鉆進過程中中各參數間的基基本關系1、鉆壓對鉆速的的影響2、轉速對鉆速的的影響3、切削具的磨損損對鉆速的影響響4、水力因素對鉆鉆速的影響5、沖洗液性能對對鉆速的影響5、1沖洗液密度對鉆鉆速的影響5、2沖洗液粘度對鉆鉆速的影響5、3沖洗液固相含量量及其分散性對對鉆速的影響RelationshipcurvebetweenbitweightandmeanpenetrationrateRelationshipcurvebetweenbitspeedandmeanpenetrationrate3、切削具的磨損損對鉆速的影響響在鉆進過程中隨隨著切削具的磨磨鈍，切削具與與巖石的接觸面面積逐漸增大，，若此時鉆壓值值保持不變，則則鉆速必然下降降。這與鉆頭唇唇面比壓下降有有關。4、水力因素對鉆鉆速的影響表征鉆頭及射流流水力特征的參參數統稱為水力力因素。一定的的鉆速條件下，，意味著單位時時間內鉆出的巖巖屑總量一定，，而該數量的巖巖屑需要一定的的水功率才能完完全清除，低于于這個水功率值值，孔底凈化就就不完善，則鉆鉆速降低。對于孕鑲金剛石石和自磨式鉆頭頭鉆遇弱研磨性性地層時，為了了保持鉆頭一定定的自銳能力，，孔底須保持一一定的巖粉量。。水力因素影響鉆鉆速的另一種形形式是對軟巖的的水力破巖作用用。5、沖洗液性能對對鉆速的影響（（Effectofpropertiesofdrillingfluidonpenetrationrate）沖洗液的密度、、粘度、失水量量和固相含量及及其分散性都對對鉆速有不同程程度的影響。5、1沖洗液密度對鉆鉆速的影響（Effectofdensityofdrillingfluidonpenetrationrate）5、2沖洗液粘度對鉆鉆速的影響（Effectofviscosityofdrillingfluidonpenetrationrate）5、3沖洗液固相含量量信其分散性對對鉆速的影響（Effectofvolumeofsolidphaseanditsdispersalindrillingfluidonpenetrationrate）第二節硬質質合金鉆進工藝藝（Drillingtechniquesofcarbide-insertbits）磨銳式鉆頭的鉆進工藝藝（Drillingtechniquesofself-sharpeningbit）鉆壓的選擇表5－1YG8硬質合金切削具具的單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－部分中硬巖石片層0.40－0.70Ⅴ－Ⅵ級中硬－部分硬巖石方柱狀0.80－1.20中八角柱狀0.90－1.40大八角柱狀1.50－1.80研磨性大的巖石方柱狀1.20－1.40中八角柱狀1.20－1.70轉速的選擇V=（h0-n）mnV=h0mn表5－2硬質合金線速度度的推薦表P、n、Q參數間的合理配配合軟巖石研磨性小小，易切入，應應重視及時排粉粉，延長鉆頭壽壽命，故應取高高轉速、低鉆壓壓、大泵量的參參數配合；對研磨性較強的的中硬及部分硬硬巖石，為保持持較高的鉆速并并防止切削具早早其磨鈍，應取取大鉆壓、較低低的轉速、中等等泵量的參數組組合。確定最優回次鉆鉆程時間的方法法第三節金剛剛石鉆進工藝Diamonddrillingtechniques合理選擇金剛石石鉆頭（Tochoosediamondbitproperly）金剛石鉆進規程程參數（Diamonddrillingregime）金剛石鉆進的臨臨界規程（Criticalconditionofdrilling）合理選擇金剛石石鉆頭選用不當存在的的問題：選用的一般原則則：孕鑲鉆頭：堅硬硬、致密、弱研研磨性（優質金金剛石、較低的的金剛石濃度）），均勻性差、、完整度差、破破碎地層（金剛剛石濃度高、胎胎體硬度大）；；表鑲鉆頭：硬度度較低、完整巖巖層；PCD或PDC鉆頭：中硬及中中硬以下巖石；；從鉆頭唇面形狀狀：巖石堅硬、致密密、研磨性小者者，應選擇接觸觸面積小的同心心的或交錯的尖尖齒形或梯齒形形唇面；鉆裂隙隙的、軟硬互層層、研磨性的巖巖層，應用內外外徑補強、耐磨磨性好的半圓唇唇面；當鉆進傾傾角大、易斜的的巖層，應選用用階梯形或錐形形唇面，以便鉆鉆頭起導正作用用。金剛石鉆進規程程參數評定金剛石鉆進進規程的主要依依據：鉆速、鉆鉆頭總進尺和單單位進尺的金剛剛石耗量三個指指標。（鉆壓））不同鉆壓下轉速速與鉆速的關系系表鑲金剛石鉆頭的鉆鉆壓PP=Gp（kgordN）式中G—鉆頭上的金剛石石粒數；p—單位金剛石上允允許的壓力，Kg/粒。對細粒金剛石：：p約1-1.5Kg/粒;對中粒:p約1-1.5Kg/粒;對粗粒金剛石:p約2-3Kg/粒;特優級金剛石:p約5Kg/粒;孕鑲金剛石鉆頭頭的鉆壓P=Sp（kgordN）式中:S---鉆頭實際的工作作唇面面積,cm2;p—單位底唇面積允允許的壓力，Kg/cm2。對中硬巖石,推薦:p約40-50Kg/cm2;對堅硬巖石或金剛剛石質量高者p約60-70Kg/cm2。直徑類型36(36)46(46)59(56)(66)75(76)91表鑲鉆頭初始壓力50-10050-100100-200100-200100-200250常壓200-400300-600400-750500-880600-1000800-1100孕鑲鉆頭250-450400-700450-850500-1000600-1100800-1500不同金剛石鉆頭頭的比壓具體確定鉆壓時時，應分別對待待:1、巖石性質：2、鉆頭類型：3、金剛石：4、克取巖石的面面積：5、施加鉆壓的階階段性（磨合和和正常鉆進）6、有關孔內壓力力的傳遞問題（（鉆孔深度、沖沖洗液、轉速對對鉆壓的影響））轉速轉速；影響金剛剛石鉆進的另一一個重要因素。。在一定條件下下，轉速越快，，鉆速越高。轉轉速與金剛石的的磨損關系比較較復雜。若其它它條件正常，二二者之間存在一一個合理值，即即在某一轉速下下，金剛石磨損損量為最小。轉轉速過大或過小小，金剛石的磨磨損量都較小。。通常以圓周線速速度來規定鉆頭頭的轉速。孕鑲鑲金剛石鉆頭的的周速應達到1.5-3m/s。表鑲鉆頭所用的的金剛石粒度較較大，在鉆進中中允許有較大的的切入量。所以以，要求的轉速速可比孕鑲鉆頭頭低些。由于出出刃量大，在回回轉中容易折斷斷或損傷，不宜宜高轉速。線速速度一般為1-2m/s。選擇合理的轉速速還應考慮以下下：1、巖層的性質質，在中硬完完整的巖層中鉆鉆進，可采用高高轉速；如果巖巖層破碎、裂隙隙發育、軟硬不不均、孔壁不穩穩、不均，宜采采用低轉速。2、鉆孔的結構和和深度，鉆孔孔結構簡單、環環空間隙小，孔孔深不大，宜采采用高轉速；反反之，應降低轉轉速。3、機械設備、鉆鉆桿柱及鉆具的的能力。沖洗液量沖洗液通常是金金剛石鉆進的另另一重要規程參參數。一般根據據液流上返速度度來確定金剛石石鉆進所需的泵泵量Q：Q=6sv（L/min),(6是由單位換算所所產生的系數)式中：v不小于0.3-0.5m/s;s-鉆孔的環空面積積,cm2.由于表鑲、孕鑲鑲金剛石鉆頭鉆鉆進時鉆孔環狀狀間隙小，沖洗洗液的流動陰力力很大，所以金金剛石鉆進基本本是以不大的泵泵量和較高的泵泵壓來工作的。。另外，泵壓是是反映孔底工況況的敏感參數之之一。防止金剛石鉆頭頭燒鉆是生產中中一項重要的工工作。試驗表明明：當轉速為800r/min，鉆頭唇面壓力為為10Mpa時，鉆頭每轉一一圈，胎體溫度度升高1.73℃。所以鉆進中若若沖洗液停止循循環1-2min，便可能造成燒鉆鉆的惡性事故。。金剛石鉆進存在在正常規程和臨臨界規程。在正常規程中，，鉆頭胎體溫度度正常，功率消消耗平穩，同時時鉆頭磨損輕微微；而在臨界規程下下，鉆頭胎體溫溫升急劇上升，，功率消耗劇增增，鉆頭磨損嚴嚴重，甚至出現現燒鉆。1、胎體溫度與鉆鉆壓和轉速的關關系2、功率消耗、機機械鉆速與鉆進進規程的關系3、胎體溫度與沖沖洗液的關系4、鉆頭磨損與鉆鉆進規程的關系系金剛石鉆進的臨臨界規程轉速r/min軸向壓力（kg）1002003004005006007008009001000600601601901905607501007010059095070808062065067011809012064015005070120550金剛石（200-400微米）鉆頭胎體體溫度與軸向壓壓力和轉速的關關系鉆進功率消耗(kw)與軸向壓力和轉速速的關系轉速r/min軸向壓力（kg）10020030040050060070080090010006001.711.861.922.325.347501.801.862.045.679501.952.312.795.376.566.9111802.162.645.5215000.481.442.165.56用該鉆頭鉆進花花崗巖時,其最高鉆速不得得超過臨界值37mm/min,否則將出現胎體體溫度劇增的嚴嚴重后果。指標沖洗液泵量（L/min）152030胎體溫度℃725640550鉆進功率消耗kw5.675.225.13沖洗液泵量對胎胎體溫度和功率率消耗的影響鉆頭磨損與鉆進進規程的關系第三節鋼粒粒鉆進工藝Chilled-steelshotdrillingtechniques鋼粒鉆進規程包包括：投砂方法法及投砂量、