勘探钻进原理

勘探钻进原理

Explorationdrillingprincipals绪论(Preface)一、“钻探工艺学”课程的内容、地位和任务二、钻进技术的用途三、钻进方法的分类四、学习本课程应注意的问题一、“勘探钻进原理”课程的内容、地位

Contentsandstatusof“ExplorationDrillingPrinciples”1、内容岩石的物理力学性质与碎岩机理钻头与钻进工艺钻探质量（钻孔弯曲、取芯等）2、地位2.1从专业课的课时分配上说明2.2从与其它专业课的关系上进行说明2.3从专业历史沿革进行说明二、钻进技术的用途

Applicationfieldsofdrillingtechnology找矿（地质普查、地质勘察、水文地质钻探、工程地质钻探、油气钻探、地热钻探、海洋钻探、极地钻探、科学钻探）开采矿产资源工程施工（桥墩、大坝防渗注浆、铺设管道钻孔、通风孔等）三、钻进方法的分类

Classificationofdrillingmethod按钻头所用切削材料分类：金刚石钻进、硬质合金钻进、钢粒钻进按碎岩方式分类：回转钻进、冲击钻进、冲击回转钻进、回转冲击钻进。按冲洗液循环方式钻进：正循环钻进、反循环钻进、孔底局部反循环钻进按钻进目的分类：地质钻进、石油钻进、水井钻进、工程施工钻进（a）正循环（b）正循环（c）孔底局部反循环四、学习本课程应注意的问题

Problemsnotedinlearningthesubject1.理论联系实际，课本描述性语言多,注意总结,结合实践,上升理论；2.理论、实践并重；3.注重实验课；4.注重工程实例。第一章岩石钻进过程与破碎机理

Chapter1Drillingprocessofrocks

andfracturingmechanism第一节、岩石的物理力学性质第二节、岩石可钻性及其分级第三节、钻头碎岩刃具与岩石作用的主要方式第四节、静载作用下的岩石应力状态第五节、外载作用下岩石的破碎过程第一章岩石钻进过程与破碎机理

Chapter1Drillingprocessofrocksandfracturingmechanism第一节、岩石的物理力学性质第二节、岩石可钻性及其分级第三节、钻头碎岩刃具与岩石作用的主要方式第四节、静载作用下的岩石应力状态第五节、外载作用下岩石的破碎过程第一节岩石的物理力学性质

Physical&mechanicalpropertiesofrocks一、岩石的组成与分类

岩石是矿物颗粒的集合体。按成因分：岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩浆岩：内力地质作用的产物，系地壳深处的岩浆沿的壳裂隙上升冷凝而成。沉积岩：在地表条件下母岩风化剥蚀的产物，经搬迁、沉积和硬结等成岩作用而形成的岩石。组成沉积岩的物质成分有颗粒和胶结物两大类。变质岩：沉积岩或变质岩本身在地壳中受到高温高压及化学活动性流体的影响而变质形成的岩石（原岩成分和变质岩特有的，如石墨、滑石，蛇纹石，硅灰岩等）。二、岩石的结构与构造

岩石的微观组织特征，即岩石的结构，它与矿物粒度的大小、形状和表面特征有关，反映了岩石非均质性和孔隙性。岩石构造是表示岩石宏观组织特征，它说明矿物颗粒之间的组合形式和空间分布状况，它决定了岩石的各向异性和裂隙性。岩石的结构和构造与岩石的成因类型、形成条件及存在环境有紧密的联系。岩浆岩是由岩浆冷却形成凝固而形成的岩石，由于生成环境和冷却速度不同，岩浆化学成份和其中挥发物的含量不等，形成不同的结构和构造。岩浆岩：晶质结构岩石一般强度较高，同时断面粗糙者往往研磨性较大。沉积岩：颗粒和胶结物组成，沉积岩的主要构造特征是有钻进过程中产生的层理，与钻进有关。变质岩：主要构造特征是片理（+如石墨和滑石）.岩石沿平行平面分裂为薄片的能力叫做片理化。图1－1晶体结构类型图1－3层理产生的原因图1-2胶结物的类型

岩石照片花岗石花岗石花岗岩白云岩第二节岩石的自然性质

Naturalpropertiesofrocks

岩石的自然性质：岩石在生成过程中，构造变动和风化过程中自然形成的特性。

密度:单位体积岩石的质量.容重:单位体积岩石的重量.

比重:单位体积岩石骨架体积的重量.岩石体积=固相骨架体积+岩石中孔隙体积.一般来说,密度越高,强度越大。

孔隙度:岩石中孔隙体积与岩石总体积之比。一般来说,孔隙度越大,强度越低.

含水性:W=(GW-GD)/GD

透水性:KW=ŋql/A(Pi-Po)岩石的孔隙越大,裂隙越多,水对它的影响就越大。如石灰岩,用水浸透后,强度下降明显。第三节岩石的力学性质

Mechanicalpropertiesofrocks岩石的力学性质是岩石在外力作用下表现出来的特性。主要有变形特性、强度特性和表面特性。变形特性：弹性、塑性和脆性强度特性：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度表面特性：硬度和研磨性1.3.1、变形特性

（deformationproperties）弹性变形塑性变形岩石破坏的形式

Brokenformofrocks

脆性破坏塑脆性破坏（弹性变形不明显，塑性破坏）(a)(b)(c)影响岩石弹性、塑性和脆性的因素

（Factsaffectingrockselasticityandplasticity）1、岩石物质成分2、岩石结构构造3、应力状态4、载荷性质5、受力条件6、温度和湿度岩石绩弹塑忠性的叮测定Me秃as昌ur罚e傻of视r娘oc框k’浅s高el买as元ti堡ci臂ty缝a举nd泪p久la嘴st桑ic书it狗yKp=SOA角BC/勿SOD葱E图1.1－10由应力－应变曲线确定弹性模数图1.1－11岩石压入时的载荷－侵深曲线1.悟3.融2、酬强度袍性质（S壤tr漂en列gt上h乳pr芽op谨er们ti拦es味）岩石袜强度：岩兼石在博载荷奸作用偷下变吸形到血一定茅程度倾就发鸟生破鼓坏。吐破坏僵前岩软石所萌能承朽受的壶最大聚载荷匙，单背位面赴积上芽的最挡大载息荷。巡寿根据默受力疑条件骑不同悔，岩途石强亭度又肝可分慈为抗潜拉强慢度、宏抗弯烤强度香、抗廉剪强祸度、惩抗压志强度乐。有毙单向首应力日状态沃下的般强度座，多恰向应则力状松态下惰的强廉度。图状1.姨1－亭14单岩传石单县轴抗容压试薯验1－恨岩样密；2誓－球劝座；盒3－茶钢垫绣板图挂1.悟1－惩15肥岩种石单训轴拉恒伸试债验1－辩岩样鼻；2视－夹心头；减图中全尺寸铜单位收：c贺m图1嫌.1鸡－1送6党圆愈盘劈凝裂试建验图1妈.1葵－1鼠7剑剪座切试妹验1－缺岩样张；诊2－划上下歉剪切档模具福；3林－模族套；铁4－腿斜锲撑块；任5－拦上下傲垫板才；冒6－植钢滚叹子Бt=2毯p/渔3.经14旁DL影响版岩石黎强度毙的因搜素（F朝ac倍to余rs好a捕ff雹ec么ti损ng俘ro振ck维s融st缸re百ng呜th点）1、佣岩石崖的物对质成烂份2、单岩石由的结研构构注造3、回岩石额的容次重和究孔隙阴度4、叙受力晕条件5、会应力暴状态6、基载荷挎速度7、迷岩样盟的线朝性尺你寸8、姥湿度勇和温屠度1.物3.粪3、侄表面苦特性(S肥ur数fa柜ce壁p高ro宾pe竿rt骑ie悲s)岩石炕的硬系度：岩亏石表效面对然工具款压入治的反绒抗特逝性。宿岩石裳硬度述与抗货压强宏度有常一定舱联系弦，又隔有很迟大区渴别。树岩石逮抗压牺强度抄是岩偷石整盗块抗惊破碎斥的能钟力。坐岩石裙抗压传入硬穷度为步单向路抗压酱强度润的（企1+获2π）倍价。测姓定压喉入硬席度实槽际上碗使岩吩样产怎生局雪部破债碎，宽而这婆种局徒部破终碎是蜂在多服向受弄压状遥态下描进行疏的。岩石枣的研惕磨性：在焦用机掘械方孟法破唉碎岩多石的猴过程低中，订钻头参与岩少石产荷生连富续的雨或间送断的堆接触站和摩翅擦。泼钻头宅破碎违岩石火的同暴时，姑其自叮身也然受到记岩石鼓的磨乒损而来逐渐排变钝揭。岩大石磨罩损钻血头的巧能力顾。影响脂岩石欣硬度棕的因刘素（F棚ac昼to醋rs惕a驰ff魔ec弯ti艇ng替ro著ck故s皂ha冠rd贵ne凯ss冻）岩石泛的矿槐物成据分和茅结构摔构造应力庭状态载荷救速度液体夜介质工具笨形状繁和尺拣寸影响娇岩石翅研磨膝性的植因素（F扑ac潜to脆rs产a恨ff名ec渣ti码ng角ro狸ck执s灿ab纠ra范si萄ve石ne竹ss禁）岩石俭的矿民物成阶分和脱结构桃特征正压党力滑动者速度介质第四让节期岩约石可呼钻性切及其替分级（D露ri锯ll宏ab斧il融it彻y摆of啄r汗oc毕ks变a誓nd捷i团ts等c浑la萌ss俩if语ic罚at惊io咏n）岩石酸可钻毛性是疲决定惧钻进序效率悬的基废本因安素，狭它反漂映了铺钻进满时岩街石破传碎的定难易征程度询。它是铜合理化选择脚钻进谢方法方、钻触头结帆构及羞钻进吴规程杠参数段的依胖据，椒同时熔也是芒制订旷钻探瘦生产连定额厌和编凉制钻严探生谜产计懒划的亮基础硬。岩石痒可钻悬性是煌个多雾变量短的函统数。雷它不喇仅受钢控于眉岩石海的性耍质，奏而且腔与外弹界技时术条夏件和筒工艺兔参数胳有密余切的余关系数。1.战4.锐1酒岩石竿可钻国性分拢级的隙观点(V租ie觉wp盛oi伏nt煤s政o撇n涝cl名as础si扇fi怀ca混ti赢on浴o拒f蒜ro絮ck角d期ri铲ll爷ab蝴il绿it倚y)用岩确石力卷学性固质评欢价岩房诚石的触可钻览性用实孝钻速哀度评姜价岩链石的阅可钻退性用微膀钻速看度评支价岩晶石的杯可钻挽性用碎盗岩比积功评句价岩压石的艳可钻男性1.雷4.养2明划裂分岩肤石可凳钻性欺的具知体方孙法(M害et饲ho帅ds饼f纵or铜c酿la碑ss仗if望ic事at产io忌n短of雹r附oc托k扑dr疗il鹊la乎bi岁li载ty奇)力学毫性质器指标袖法实际烫钻进崭速度兔法模拟欢钻进苗速度贼法破碎狮比功骡法第五策节瓦钻偶头碎瞒岩刃睬具与拦岩石秧作用蜂的主生要方淘式（M相ai悬n谊mo披de萄o白f命ac纸ti蜻on僵b湾et华we歉en屈r奸oc川k-穗br茄ok牌en晴t伸oo袍l滚an塘d编ro吧ck胃）第六重节拘静载领作用磨下的店岩石悲应力伏状态（S北tr设es腹s粗co崭nd误it残io寒ns励o拔f疼ro朝ck闪u众nd扒er巧s秃ta补ti中c背lo圾ad停）一、愿平底项圆柱味形压纺头压芬入时蔬岩石宜的应出力状扭态图1社.1法－3昨4效平底沸圆柱帮压头渴压力百面上透的压壤力分塌布图1覆.1暑－3拜6托球形悬压头深压力疯面上斩的压誉力分行布图1名.1恋－3悼7斩平底挺压头禁压入莫时沿劣对蚁称轴笔的应踪蝶力分迎布三、茎轴向猛力和洒切向谣力共叨同作所用时并压头胜下方漠岩石买的应袜力状盟态图2－15轴向力作用时岩石内的应力分布图2－16轴向力和切向力共同作用时岩石内的应力分布（a）等应力线图；（b）应力状态特征Ⅰ－压应力区；Ⅱ－拉应力区；Ⅲ－过渡区在回筒转钻哈进中格，破洲碎岩任石工绍具以及轴向疼和切戴向载故荷作爬用于我岩石陶上。棍弹性用力学辽研究牵表明揪：只震有轴崖向力畅单独愈作用展于压迈头时傅，弹部性半爹无限搏体内走等应美力线肢分布俊是均耗匀的引、对沉称的事（如阶图2顿－1梳5）狐。而暂轴向团力和株切向远力共抄同作要用时炼，等弱应力织线分蒜布则迹是非兽均匀渔的、狐不对研称的赚（如毯图2拼－1袋6）亭。在链接触休面上降，切咸向力去作用暗的前黄方将笋产生顺压应窑力，境而切零应力东作用耕的后酸方则技产生劲拉应面力，赚在半昂无线圣体内震（如届图2昌－1口6(部b)逮所示各），毙形成凯正应烂力区惕（Ⅰ跳）、产拉应桥力区恋（Ⅱ偷）和地过渡此区（枕Ⅲ）堤。嘉由此冰可以绢推知熊，在烘兩向祥载荷羊作用削下，别碎岩倒工具顷对岩音石的岩作用单具有魂以下痕的特本点：1.句轴申向力跟和切葡向力送共同说作用怜时，停可视宴为碎股岩工渠具对够孔底阿岩石菜表面拐以某坛一角箭度施闯加作王用力俭。岩早石破扩碎效热果将洒由此走作用挡力的刑数值刮和方拍向来东决定擦。轴龙向力睡和切宪向力辈之间伸存在惩最优呜比值碑，或票者说绩有最都优的驶作用菌力方死向。辟这一驻方向谦对于岔不同谷的岩矮石可祸能是拆不同尽的。寄所以颠钻进待不同转岩石素时，央轴向线压力今和回券转速样度应炒用一展个合摇理的绪配合源关系予。2.奴轴堤向力腔与切革向力台共同祖作用鉴时，副碎岩楼工具滚下方篇岩石早中产叠生不撒均匀绍的应逼力状贯态。元压缩无区Ⅰ下随轴庸向力善增加忆而扩负大，欣随切肺向力会的增影加而刮缩小突；拉企伸区变Ⅱ则恩与上艇述情寨况相告反；捏过渡盲区内咽既有肤正应念力的效作用厘，又辫有拉拒应力歇的作嗓用。3.铅当晌岩石古中出埋现拉蒸应力喂时，跟在其摘他条烧件相萌同的载情况芽下，叉岩石淡将在董作用矮力比捧较小能的时忠，在歼拉应垄力区凉开始诊破碎蛇。第七炊节饺外威载作兴用下痛岩石弯的破阴碎过阅程（Fa遣il孔ur勾e塘pr昆oc凡es迷s派of辆r粗oc迫k拆un躁de没r携ex攻te辰ri沿or狱l格oa护d）一、奇岩石茧的变惰形破光碎方消式图1幸.1灶－4哪5着破碎霜功与叉破碎缸产物加粉碎孝度的搅关系1－禁根据贪黎金暂格尔熔定律惧；2妄－根弹据基幕尔切崖夫定摸律图1婶.1终－4捎6庭转速决与载昆荷的狗关系奶曲线二、筝平底紧压模够或球帮状切快削具医压入稀时的胖岩石使变形蔬破碎隶过程三、猪尖楔耳状切削具压葛入时暑和冲井击碎雷岩机歉理图原2－萝21姐液诵体压狠差下氧的碎萝岩机扁理图拌2－稠20尖楔爆状切泄削具碎岩周机理第二价章、承回转接钻进纸用钻璃头Dr皱il廉li似ng仗b与it揉s卸us孕ed笑i暑n计th鸟e肉ro蚀ta汇ry拘-t土ab悟le丈d伯ri埋ll袋in仆g第一摔节、塌硬质就合金款钻头竖钻进网的孔雾底碎欢岩过突程第二拾节、瓜硬质颈合金惭钻头第三午节、腊钻探门用金亭刚石事及其土孔底吴碎岩距过程第四录节、至金刚福石钻纲头和递扩孔棍器第五叫节、若钢粒桨钻头终及其躺孔底依碎岩嚼过程第六吉节、绒牙轮疾钻头势及其乡丰孔底伴碎岩诊过程第七甘节、灯全面芳钻头第二邀章贱回雅转钻镰进用楼钻头Dr盐il划li辈ng甲b浩it密s于us妥ed秃i响n贫th逮e大ro岩ta畅ry妄-t签ab投le或d冶ri痛ll避in晌g第一索节津硬质借合金稼钻头浊钻进劣的孔蕉底碎辆岩过赵程第二认节惯硬质颗合金皱钻头第三划节乎钻阻探用棵金刚除石及傅其孔沸底碎酸岩过有程第四手节星金万刚石盾钻头煮和扩堪孔器第五究节桑钢名粒钻乡丰头及脱其孔碌底碎片岩过杆程第六义节巾牙泉轮钻询头及辉其孔蕉底碎眼岩过欲程第七蜓节梳全甘面钻诱头第一详节颂硬烘质合识金钻忧头钻辫进的超孔底根碎岩唤过程Fa内il袖ur拨e孔pr于oc茧es每s共of狱d俱ow功nh怨ol啄e层ro稻ck加d性ri斥ll穷ed兵b足y蹲ca努rb谋id慢e-建in土se真rt舟b望it一、转钻探贞用硬粱质合症金(萄ha替rd厘me愚ta请l凯fo艺r皂dr盯il改li惰ng挽)通常脉钻头骂切削称具采歼用钨眨钴类睛硬质品合金百。碳隐化钨骑为骨缓架材爽料，姿钴为火粘结跑材料萌。允硬质依合金愈钻进汗一般悠适用筒于软偶、中晶硬岩乳层钻府进。硬质索合金医切削同具主丛要有划薄片赶状、布方柱邀状、肥八角杆柱状粮和针非状等赢形状钞。薄祝片状亚：1稿-5当级软途岩；鹿方柱漏状、艺八角葱柱状叉：4枕-7堡级中寸硬岩材石；受其中涝八角旁柱状纱：较鞋硬岩抽层和奶裂隙旗发育穿；针读状：将自磨汤式钻索头，例在硬骂地层签或研救磨性燃岩石塞中使离用。表4俊－1凶YG硬类硬论质合石金的马性能骆表合金牌号化学成分（％）物理机械性质特性及用途WCCo密度（g/cm3）硬度（HRA）抗弯强度（MPa）YG3x97315.0～15.3921050耐磨性最好，冲击韧性最差，用于金属切削YG4c96414.9～15.2901400适用于均质和软质互层地层中回转钻进YA691～93614.4～15.0921400加有少量TaC成分，提高了硬度YG694614.6～15.089.51400适用于回转钻进，使用效果仅次于YG4cYG6x94614.6～15.0911350细粒合金，强度接近YA6，耐磨性较YA6高YG892814.0～14.8891500地质勘探和石油回转钻进用主要品种YG8c92814.0～14.8881750粗粒合金，冲击韧性较高适于冲击回转钻进YG11c891114.0～14.4872000耐磨性最差，冲击韧性最高，适于冲击回转凿岩YG15851513.9～14.1872000注：奥硬质炎合金雅中的景附加轿字母拒“x握”表绣示细外粒合泉金，曾“c肯”表蜡示粗宏粒合询金。二、较硬质躬合金够钻头让钻进葡的孔趣底碎洗岩过菠程(F牺ai燃lu帮re悟p载ro飞ce更ss纹o拥f狸do拦wn纳ho樱le尸r傻oc巴k驳dr培il勾le其d辫by乳c弦ar搬bi劣de偏-i秀ns时er熟t珠bi登t)回转钱钻进钟的机教械钻敞速vm=6罗0n会mh1影响睬切入棉深度岩h1的主发要因暴素有得：轴振向力转大小脱，岩栽石的论性质头及岩阵屑被迹清除娇的速还度。舒切削芒具的句性质筛、几子何形技状及鼻排布盐方式凝；钻台头的赶转速左与切填削具援的磨页钝程秧度。1、遮塑性份岩石砖的孔连底破扔碎过臭程2、缩慧脆性前岩石腊的孔晨底破呜碎过漠程3、踪蝶切入春与切耽削同蜓时作滋用下掘的碎语岩过谷程式中牙：萝Py—一拒个切阅削具弯上的凭轴向障压力魄；S0—切茅削具恩与岩暖石的半接触倦面积唇；σ—阅岩石喊的临槐界抗梦压入型强度您（相维当于渡在该校条件历下岩庆石的圆硬度抄）。Py≥σ.少S0是切缸削具净切入扫岩石种的必香要条嘱件，功否则记，切变削具献在井穴底不勤能切耕入岩植石，肝碎岩宾过程裕只能帜是切赢削具去对岩品石的蹲表面凭磨蚀帆，碎僚岩效限果很从差。搞因此圾，在错硬质是合金蚀钻进即中，庙必须挤有足堡以使于切削谷具切届入岩咬石的姻轴向折压力射。在塑态性岩杠石中出，切葱削具事切入阁岩石膝的情霸况如金图1歌.3丢－1木所示沟。一仍个单败斜刃巩的切惩削具敢在轴袋向压搅力的弄作用灯下，拾切入呢岩石稠的深输度为筝。由闹于切肿削具浪后斜席面的愚作用格，使熄切削兆具的少刀尖低O并届非垂路直切拘入岩披石，略而是羞沿着徒与垂嚷直线哗成γ驼角的雪线方炉向切阔入岩醒石。岔因此缴，在晋切入岭的过价程中惠,在前蔽面O鱼B上珍产生握的正碑压力兄及摩肯擦力（速等于记摩擦一、气塑性嗓岩石妹的碎取岩情贼况：岩石陆切入拳岩石览底过裹程：钻头文上切表削具谜切入公岩石苦的必豪要条懂件是河：切队削具秋与岩弦石接围触面爸上的暂单位舍压力福必须辆大于假（和说最小捕等于撑）岩缸石的盯抗压仇强度助（压虾入硬污度）备，即感：（1.3－1）f纠)。系数节同理录，在后竭斜面奏OA夫上产个生正努压力昨及摩睬擦力旺。各悟作用腊力平巩衡关德系如需下：（1.3－2）（1.3－3）式中景：视b—要切削愤具的站宽度咱；σn台－O族A面煤上的荷法线它压强酸；σ－本垂直涨于A盯B的耻压强瘦，它繁等于漆岩石哥的抗效压入且强度劝（压贪入硬扑度）排。将式工（1创.3馒－5藏）代秀入式蛙（1盐.3取－4须）中拢，则血有：因此准，切党入深粱度h0为：若设沟：书则践有：式中膀：v笛－由告切削条具刃缺尖角泰β和吸切削暮具与种岩石坛的摩波擦角握φ所土决定评的一首个系魂数。在一团般情忍况下哑，v浮＝0揪.8哨8～问0.望97通。根据牲切削偷具切者入岩世石的敏条件药知：图1花.3道－2歪塑润性岩仓石中跟的回里转切锈削Py沈-轴假向压向力；独P横x-脱水平津力；市h0贤-切秒入深射度；b-站切削急槽宽榴（切隐削具传宽度目）图1棍.3医－5码脆贸性岩鄙石的抄回转趴切削狸过程Py拢-轴系向压句力；仙Px肺-回摔转水抓平压垄力；党β－摇刃角h0-切垫入深据度；笋a棚bc地-大基剪切饭体；炮a阿'b主'c件'-哑第二溜次大讯剪切辈体；B1－大姜剪切服时岩昂面槽估宽；图1身.3闸－4驶单西面锲雁形切锄削具夕切入慌脆性哨岩石Py-轴库向压康力；获h0-切峰入深浇度；简ko菠k'箱-崩瞒落岩蓝穴当钻曲头的浑直径托较大膨时，器γ很赚小，弦即c街os龟γ=升1，勇si夺nγ浮＝0家，则顷式（律1.势3－照10请）、初（1挤.3温－1君1）灿写成烧：图1找.3暮－7酸切掉入切无削同馅时作龙用的寇井底躲碎岩遭情况Py指-给织进力榨；丈Px烘-切屑削力卡；啄R竖－岩宁石底闪抗压绍入阻家力；Q－钥刃前犹阻力悟；N副,T拐-R虑的分墨力；番f-唉摩擦岭系数态；α逝-切耽削角柜；β-拖切削护具前舒面与忌岩石驰破碎嚼面底泽夹角梨；γ迹-井泊底切雷削面森倾角三、静硬质误合金么切削屿具的遥磨损(W建ea仆r每of各t杏un册gs佳te亦n速ca犯rb趣id滨e咐cu访tt老er妙)1.关于男切削挨具磨在损和疤转速遵问题跃的研蚁究费得勒洛夫逃等人畅用鱼没尾钻狡头对龟硬质勉合金尚切削蒜具的例磨损供问题议进行吊了大炕量研抓究，赞得出仪如图灭4－摔5中疏的磨锁损曲层线。浙该曲诊线反农映了继切削测具单劣位时孔间磨虫损量觉W与肺切削话具刃知端面挡积上之比压秤σ的录关系颜。横插坐标屡的分火界点富表示亭岩石辅的压耳入硬芹度，川在其聪前后持属于陈两种竿不同经性质糕的磨沫损。（1惠）曲贝线Ⅰ财当σ堡＜静σ0时，形切削烫具未宵能有柏效地纺吃入幼岩石挎，钻付进处识于表谎面破街碎状妙态，另此时秀切削塑具单捧位时羊间的颂磨损成量W晨正比位于切快削具宜上的妄比压柱σ。（2浪）曲饶线Ⅱ伞当σ律＞塑σ0时，呈岩石渔呈体洁积破敏碎。肤随着增切削瓣具上底的比穗压σ窗增大渗，单舅位时酱间的量磨损缓量W冷不但经未增坟加，肉反而温出现级下降凉的趋横势。峡即在森体积触破碎双的条每件下爆，切离削具混的磨难损主仍要不哥取决随于轴静向压壁力，荒而取扛决于撞岩石胀的硬掘度、速切削台具的寒材质罩及切怖削具夏的磨狂钝面巧积。费得负洛夫祝提出嘱，在炕一定切条件夕下切衬削具寄磨钝省面积侨与其恳初始贱面积合和钻油进时蜂间有腔关。S（t）=S0+θt式中蜂：之S0－切滋削具桥的初时始面躲积，邮mm2；t肥－磨涂损时惩间，悔mi跳n；θ－挡取决旷于岩用石性枣质的巧磨损舌系数叉，m微m2/m脑in际。硬质剑合金蒜钻进面的机返械转增速随泳着切晚削具隶接触装面积宫的增储大而过下降炉，其呆机械柔转速筋vm与切帽削刃颈磨钝柴面积脉的平瞧凡成鞋反比跨：（4甩－5伸）式中跳：A聋－系都数。笑当岩捞性、呀钻进姐规程性及钻缠头一智定时皆它为丛常量义。设钻易进的筑初始严参数梦为v0=A轮/so2，（峡4－灰5）刷式可僚写成（4模－6嫌）式中呀：k0=θ拌/S0,，胖k0－转转速下货降的呢特征楼系数犯；钻头枝在t效时间日内的惩总进贴尺为少，将狡（4难－6烟）代恋入，绝则有陶。因遣此，烫平均钩转速丸为，塑通过妹变换禁可写册成：（4管－7勤）（4瞧－7厉）式柴表明伐，平苹均转挤速可前写成峰以进救尺H厕为自陡变量比的一独元线查性方梅程。肚其中辈，v0是在笋纵坐如标上五的截班距，害k0为直咐线的及斜率搭。进观尺H碧是在峡钻进摊过程湖中容怖易准奋确测婶得的准参数洒，我约们可我以用蹄一元棒线性谣回归对分析线的方搞法，甲在若猜干观祝察值血的基拆础上墓求出培k0值，报从而锐利用月（4烦－7突）式嘱莱预讲测切滴削具导磨损固对转速速的皂影响配。2.辜切削露具在梳孔底栏磨损证的实萝际情女况前述昏理论有分析偿的基惹础是耀假定忆切削例具刃清部为秩均匀狗磨损秋，实抚际上暴在钻与进过尾程中散，钻江头硬劲质合获金切炎削具讨出刃疾的内写、外盖侧磨吉损量专是不筐均匀堡的（同图4管－6俭），邪即：y外大＞y京内＞舅y，卧t外觉＞t析内＞疾y切削俯具底秧端也陵不是丹想象嗓底那远样被马磨损访成平弹面，圈而是猛呈圆渔弧形的，刃西前端波和后骨缘磨旅损更乡丰加厉歼害（曲图4滔－7怖）3.伴减轻只切削纠具磨霞损底遣措施虽然藏切削狠具的宽磨损拦是不张可避重免的颤，但塘我们涌应设辜法把艰它控虽制在受最低孔限度携内。唉可采观取的剖主要室措施防是：（1之）避休免切倒削具伞在表雾面破追碎状跃态下赞工作炒。尤隐其是疗在高胳转速洗、低宴钻压扑的条销件下苹钻进典研磨肚性岩湾石时贷，切土削具拾磨损装更快氏。（2怒）切芽削具裳的磨国损速进度取辈决于纺切削盐具的滤硬度虽与所胶钻岩茧石的卷硬度写之比悄，岩拥石的边研磨喝性、指裂隙牢性等污性质躺，还饮取决鸣于切蚀削具厘在钻脖头唇决面的仪布置局。应创根据停岩性泰选用锅合适检的硬肢质合原金牌犬号和镰型号进，采却用合究理的带钻头施唇面暑结构浸。图4币－5归不阴同比嚷压下缴切削称具的盼磨损叶情况Ⅰ－失表面饲碎岩碌；Ⅱ收－体类积碎鞋岩图4撤－7卫切该削具卫刃端抢磨损材的理想讲情况腰（a库）与晕实际谁情况爽（b算）图4租－6荷切铲削刃妙的实性际磨世损情在况y－甘切削随刃磨谢损高丢度；辆r红,R隙-环石槽内怒外径t-兴刃端铺磨损潜高度谊；坊t炸内，晕t外瓶－刃祝端内栽、外聚侧磨练损宽队度；b-希环槽根宽度轮；跌y内成，y该外-驳切削隙刃内撕外侧政磨损废高度穗；第二秃节凑硬质员合金饱钻头(C挥ar丸bi蚕de床-i造ns蓝er揉t虎bi问t)分为甩取芯您钻头士和不当取芯轻钻头取芯铁式硬咱质合轰金钻使头的呆结构映要素钻头告体，拾切削驴具出膨刃，冈切削惜具镶才焊角陈度，纪切削笼具在间钻头造体上临的布舌置方显式，婆切削到具在随钻头冤体上耽的数嫂目，敲钻头磁的水宫口与谜水槽钻头乎体(震Bi冈t狠bl掌an援k)图之1.饥3－洲15勤硬权质合帝金钻蔽头切削躁具出坟刃(拨Pr睛ot和ru茶di井ng绢e科dg砍e厅of旦c搏ut侮te消r)岩石性质内出刃外出刃底出刃松软、塑性、粘性、弱研磨性2-2.52.5-33-5中硬、强研磨性1-1.51.5-22-3图残1.川3－昌16夫硬跑质合同金钻手头底暮出刃肾示意熔图b-嘱环槽义宽度楼；r哨－环破槽内全半径图厘1.雾3－体17坛硬虏质合摊金切早削具猾底出挎刃和厚补强H－浓切削乱具底日出刃旬；h壶0-顺切入吐深度钱；h饱1-坚钻头纱底面适过水桃间切削违具的角镶焊神角度We贩ld熊in飞g果/摇so逮ld躬er垮in亏g声an走gl饲e利of却c腔ut盏te瓣r选择牵原则：对看所钻行岩切伪入和樱回转蚀阻力杏小；离镶焊策形式窜有利幕于保疏证钻红头体梁上的现切削与具有递较大都的抗界弯和隶抗磨昆损能遍力；填有利坏于及波时排享除岩苍粉，索磨损惰后的帝切削扬具应触保持你一定少的切果削能阳力。比较么三种当镶焊易方式爬的排矩粉条纸件、谷受力内情况士、锋蓬利情绘况切削由具在剖钻头效体上神的布早置方沈式La劈燕yo斧ut闹o跑f荣cu吨tt雾er跃s级on填t悦he复c迟ro蚁wn栋o乞f维bi渣t病bl贿an筐k布置券时应沙考虑躲以下待：能暑保证刚钻头连工作谜平稳诊；多菜环、坝不同炸底出段刃的通排列进，有咬利于引形成垂多个异破岩超自由也面，当提高顿效率为；使袋每个融切削肺具破肠岩工季作量颗相近哑，避何免局核部磨龙损；散切削会具之巩间应率保持抹一定出的距干离，糟利于享排粉齿；利枕于镶素焊和啄修磨朵。图4夏－1脉1挣切削考具在狼钻头勇体上眉底布乳置（1洁）－凝单环赛排列赛；（转b）鼠－双外环排熔列；匙（c楼）－凡多环比排列切削惠具在兰钻头挨体上缺的数赵目(N构um挠be摄rs们o宽f氏cu献tt夏er变o翼n结th念e副cr杜ow爽n爬of坊b呼it汗b形la测nk酒)切削杯具在机钻头拴底面差上的规数目添，应漂包括须切削共具的先组数绝和每厨组的锄颗数垫。组运数和挡每组徐颗数颂之乘位积就妖是切察削具对在钻碎头体筐上的股数目铲。机械妨钻速疗与切茧削具幅组数蜡的关车系：介v=谣hq拌n颜（q哥：切贩削具康的组煎数）钻头邪上的榜切削拍具数澡目的旱选择沃应根骗据可诵能施躲加的信钻压响、切记削的斧型式柜（决悟定切务入面蔽积）尽和岩闷石压督入硬撇度等距因素亲而定涛。m≤谅P/将s钻头采的水坛口与红水槽(W怜at竭er稠wa踩ys脸o镜f握bi乐t)1、常水口角的数郑目与爆面积每组讲切削撑具配柜备一王个水螺口，夜水口钩面积雁应大咬于钻晋头与冠岩芯因之间湾的或弱者钻旺头与殃井壁届之间木的环晨状间凭隙的饥面积艰。2、竖水口冲的形绩状3、巩水槽图改1.线3－罚28殊硬畜质合戴金钻棚头的科各种津水口亦和水雁槽一惹取芯狐式硬括质合公金钻涂头(C俘ar粘bi通de罗-i寸ns拘er杆t伪bi绍ts丙f封or司c龄or将in叫g)分为镇磨锐说式钻芳头与勺自磨赞式钻折头图剪1.灯3－突29浸磨拾锐式惊切削功具和陆自磨签式切锹削具图捞1.恒3－织30臂磨眠锐式孝钻头凯和自掏磨式尚钻头洗的钻耍进曲惨线Ⅰ－铲磨锐坦式钻肥头；录Ⅱ－盆自磨赚式钻敏头典型以钻头顺结构锤举例磨锐极式钻徐头：在歇钻进巩遇水手膨胀论、粘规结性愁的地娘层—虹—肋乒骨钻爸头和薄栽片钻舍头；在舞钻进柳中硬耗及较悄硬地酸层—随—分环环式膀、掏傅槽式自磨狸式钻图头：针端状硬寄质合酸金钻违头（壤胎块拿式，厌钢柱果式）驼和薄沟片硬镇质合蛾金钻孤头分环式钻头掏映槽引式须钻盈头胎块哭式针希状硬孩质合勾金钻偏头常用硬质皆合金钻头尿选型类别钻头类型岩石可钻性级别岩石ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ磨锐式钻头螺旋肋骨钻头－－－松散可塑性岩层阶梯肋骨钻头－－－页岩，砂页岩薄片式钻头－－－砂页岩，碳质泥岩方柱状钻头－－－均质大理岩，灰岩，软砂岩，页岩单双粒钻头－－－中研磨性砂岩，灰岩晶字形型钻头－－－灰岩，大理岩，细砂岩破扩式钻头－－－砂硕岩，硕岩负前角阶梯钻头－－－玄武岩，砂岩，辉长岩，灰岩自磨式胎体针状钻头－－－中研磨性片麻岩，闪长岩钢柱针状钻头－－－研磨性石英砂岩，混合岩薄片式自磨钻头－－－研磨性粉沙岩，砂页岩表4淡－3赏常用厘硬质发合金紫钻头电及其称使用教范围注表第三法节总钻窑探用付金刚蔑石及量孔底剩碎岩窜过程Di费am阀on臂d绣fo苹r敢dr耐il具li浙ng克a找nd清d霜ow扶nh休ol浴e失fa邀il夹ur事e危pr手oc测es杜s一、钻探泳用金疫刚石(d预ia狗mo鸟nd翻f堆or薯d避ri仙ll议in界g)1、分类(C宫la小ss谊if齿ic杆at蜜io鸦n)天然宜(N洽at畅ur惊al陵d足ia稿mo岩nd喝)与字人造敏(S蛛yn勺th茎et晕ic烧d央ia群mo牌nd医)。虫人造貌金刚盗石包斥括单劲晶(桶Mo己no施cr叛ys登ta腰ll陪in母e创di我am答on愚d)许、聚敞晶(尸Po叔ly凉cr赛ys烘ta纹ll扰in芒e怒di扫am楚on辫d)铲和复惑合片守Po萝ly钞cr遇ys佛ta垫ll默in杜e城di湾am橡on君d斤co推mp愉ac目t)棉。(揉Ex腿pl召ai幅n简th待em穗b付ri朝ef句ly捏)2、特性：晶惜体结置构为巾正四讯面体扔，元闪素为胜C，券最硬晶、抗鸣压强堡度最怎大、消抗磨筛能力免最强漫。脆张性大蜓，热博稳定枪性差伍。3、与钻格探有落关的抖物理贝力学浇性质(M叫ec径ha例ni鉴ca逗l皱pr洲op兵er郊ti叹es尺f宜or神d策ia样mo摸nd穗p下er功ta富in庆in爆g肥to感d阅ri犬ll就in乱g)硬度顽(H辈ar浩dn危es项s)强度云(S猫tr梢en越gt宪h)耐磨娃性(发We霞ar剃r拢es骡is诱ta蚕nc段e)热性既能(打Th呼er物ma批l依pr章op态er应ti手es妈)4、钻探列用金挡刚石旺的粒纺度与捧品级(Q膨ua乔li乖ty萍a却nd地s泛iz兵e支of柜d荣ia安mo旱nd跟f酸or冶d镰ri躁ll削in泻g)金刚坏石的运计量扛单位许为克挑拉（很ca咬ra例t）阳，度悉量常并用一鹊克拉攀多少疼粒表片示（波对于善粗颗舅粒而博言）梳，或晴“目险”表摇示。表4悄－4贤天新然金处刚石锯品级徐分类现表级别代号用途级别代号用途特级（AAA）TT特硬地层或绳索取心钻头低级（C）TD中硬地层优质级（AA）TY坚硬、硬地层或绳索取心钻头等外级TX择优后用于制造孕镶钻头标准级（A）TB硬和中硬地层TS表4饿－5都人造晨金刚枝石品置级分呈类表金刚石品级代号单晶强度（MPa）单晶强度（N/粒）应用地层特级RT>2200>50坚硬优质级RY1800～220040～50硬标准级RB1500～180034～40中硬－硬表4泪－6芒人造补金刚武石聚扎晶品镇级分霸类表聚晶级别代号磨耗比特级RJT>1:30000优质级RJY1：20000～1：30000标准级RJB1：15000～1：20000第四访节哪金愧刚石梅钻头未与扩计孔器(D误ia膨mo伸nd低b欧it永a度nd烘r毯ea掌me凤r增sh槐el捐l)1、塔金刚隔石钻侨头的抵规格仓和标告准(S女pe乘ci掠fi我ca插ti壮on扶s祥an秩d廊st木an辜da侍rd御o怕f薯di寇am苹on我d柄bi蒸t)（注兆意“级智配”）图宋1.进4－棋10自双晴层岩箭心管洒金刚么石取糖心钻丘具组束合1－银岩心掠管接哄头；指2－恩外管习；3替－内墓管；副4－宝扩孔壁器；5－离卡簧斥；脏6亲－卡习簧座瘦；滤7种－钻巡寿头图裕1.碑4－策11民金竟刚石请钻具圈级配图助1.慨4－某12馆金杯刚石借钻头（a桥）－经表镶告金刚勤石钻县头；惯（b咐）－毒孕镶食金刚盏石钻悟头；百（c欢）－省复合俊片钻题头图烧1.敏4－荣13嫂金渴刚石庄钻头仪的结邮构（a绪）－墓表镶陪钻头铸；粥（b惹）－西孕镶年钻头骄；1－击金刚益石；躺2－鲁胎体蒸；3资－钻寇头体平；4拔－水宜口图邀1.扑4－须14致金椅刚石指钻头狼刃部(a喜)－在表镶雷钻头饿：年1－圆底刃煤金刚猎石；秘2－哑保径告金刚箱石；3－棒侧刃痒金刚耐石；聚4毯－胎咽体；递5锋－钻苍头体(b市)-位孕镶姓钻头援：唇1－稳金刚淘石；畅2扔－工蹈作部究分胎悔体；3－副非工屋作部祝分胎跑体；修4－棍钻头瓜体;辩h舰-孕搂镶层主高度Su剥rf骆ac嫩e-谱se午t篮di量am报on番d捏bi道tIm井pr辱eg宴na艰te块d鼠di彼am迁on鼻d世bi湖tPo争ly芦cr乡丰ys均ta狸ll投in约e槽di胁am示on队d伸co懒mp预ac班t捕bi愧t（名PD币C梯bi寨t）2、赠表镶袖金刚件石钻雾头（S往ur匀fa舟ce奔-s声et足d拉ia灵mo粱nd宇b锤it）diamondsizeCoarsegrainMediumgrainSmallgrainStonespercarat15-2525-4040-60StrataMediumhardHardStiffhardVa鼻ri灯ou章s加si吼ze办o右f思di状am心on丧d选us棚ed损i浅n梯su兰rf踏ac大e-调se距t杏di逝am裹on唱d珠bi讨tOt更he级rs忙o嘴f龄su脖rf率ac海e-码se蠢t昼di比am裤on哲d献bi辨t1.支La府yo与ut刑o轧f杨di巩am深on脾d商on印t背he缠c派ro膜wn昆o常f统th内e耻su掀rf宝ac霜e-领se风t耽bi料t；2.特Cr早ow圆n睡co食nf姐ig夫ur狱at枕io芬n终of眉s的ur干fa知ce既-s女et水d避ia悟mo她nd先b四it屈；3.羊Wa原te究rw鲜ay阁s缩慧of化s肿ur定fa竿ce厘-s阳et愈d篮ia摊mo蠢nd深b汤it柔；4.惯Ma寻nu研fa携ct共ur高e区me岗th享od平o催f从su世rf司ac晴e-小se才t惕di断am登on盼d索bi宋t；3、行孕镶滨金刚远石钻怕头（I厅mp剪re失gn挤at而ed烫d洁ia附mo破nd晶b郊it羊）Di边am络on同d喂qu揭al受it蔬y止an欣d损di让am鹅on杠d炸si泉zeDi态am斤on漠d摘co观nc锋en笋tr须at辅io框nCl简as鹿si韵fi惑ca滨ti维on屋o贵f股ma戏tr恼ix跨p餐ro袋pe语rt渠ie削s况of何i任mp辈re发gn例at腥ed板d态ia许mo示nd耐b交it榜a王nd殿t单he筛r属el庸at否io打ns萝hi下p聪be由tw董ee未n朗ma蜘tr帮ix玻p萌ro彻pe巾rt洁ie既s纸an煮d贩ro大ck荒p绑ro埋pe钞rt么ie违sCr像ow他n锣co纠nf迷ig艘ur躬at忌io唱n怒of口i物mp陆re涌gn戚at莲ed扫d奖ia史mo龄nd谈b帝itMa异nu姻fa乖ct控ur译in友g及me拒th予od悠o水f宴im红pr识eg患na控te险d杀di碑am亡on玻d之bi尼tVa妄ri指ou尚s大me丢sh辛s资iz城e晨of移d柜ia派mo补nd询u剧se另d乎in六i效mp亲re亏gn抓at肚ed语d射ia群mo睁nd瘦b虾itDiamondsize（mesh）Syntheticdiamond>4646-6060-8080-100Naturaldiamond20-3030-4040-6060-80StrataMediumhard-hardHard–stiffhardRe裕co盘mm且en渴de座d白di萍am冤on上d扫co吐nc泡en匆tr篇at申io危ns邻o此f杨im机pr此eg警na猫te询d政bi灭t梨fo供r曲di少ff仪er才en府t制ro饥ck滥sCode12345Con.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,highabrasivenessCl驶as暗si造fi卧ca严ti皮on森o垄f吹ma叠tr支ix磨p帖ro腹pe荒rt片ie蚂s锄an躲d服th娇e建re拢la仓ti跌on料sh蜘ip体b指et纯we半en免t味he搁m骡an挖d截ro留ck黑p历ro克pe肺rt称ie龟sa:屑m面at啦ri宋x返we芒ar塑s泡pr扮op甲er座ly重,打di驰am急on邀d浸ex厦po枪se杂n覆or梯ma棕ll懒y;b:船m牧at抓ri边x葱we胶ar砌s张fa秘st长,d彼ia左mo膊nd冬e示as低il造y犁br适ea冤k屡or疏d笨ro哲p闷of添f;c:曲m踪蝶at乐ri台x州we截ar支s谱sl游ow蔬ly魔,d气ia臭mo穴nd戒s披do误n思ot舱e层xp在os骡e.Ha商rd令ne好ss硬--点-o久ne臂o允f橡ma朗tr伴ix间p抓ro放pe邀rt掏ie前sGradeCodeMatrixhardnessFormationdrillableExtrasoft010-20VeryhardandcompactrockSoft120-30VeryhardrockwithmediumabrasivenessMediumsoft230-35HardrockwithmediumabrasivenessMediumhard335-40Mediumhard,medium–highabrasivenessHard440-45Hard,highabrasivenessExtrahard5>45Hard-brittle-fracturedrock二、金金刚郑石钻奖进的外孔底烘碎岩乘过程(F贷ai妹lu轻re浆p熊ro茧ce兼ss异o怪f匠do成wn丈ho认le撒r定oc达ks肾d申ri蒜ll嫁ed岗b父y何di艰am氏on志d咏bi混t)1、涌表镶富金刚习石钻幻玉头的赵孔底叹碎岩微过程试验烛研究驻了表铺镶金广刚石暗钻头激的碎本岩过乏程，技试验覆装置祸如下爆图：嚷试验宽岩石陷如下拣表：Pro.Sam.Hardness(Mpa)Plasticcoefficient(K)DrillabilityPenetrationrateSpecificweightFrictioncoefficientElasticmodulus(Mpa)光学玻璃516013.860.1154700霏细斑岩81301.55100.592.550.13流纹斑岩71702.30110.252.830.14（表截镶）撇金刚氧石切奔削碎葱岩的拒基本键过程在轴宏向力父和切掩向力发共同困作用另下，缺金刚躁石一味方面旱吃入悉岩石哗，产行生类初似压庭入碎男岩的汇作用付，同西时在锄金刚血石转藏动的乏前方煌，则抵以剪哀切作唇用产厅生贝葵壳状倘剪切兵体，圣且在煤靠金续刚石逐一方誉的厚蹈度最袭大。陈图1纺.4梯-3股1表匹示金码刚石丸切削龟破碎茄岩石脉时所叼产生辞的大安、小近剪切冬体示轧意图汽。用妖金刚嚷石切棋削典辈型的猛脆性复体—桐光学贡玻璃康时，避其剪牺切破桂碎作炉用发虚育得秧十分作完全炕，同棵时在集切槽民内部联产生影相应匙的裂毁纹，文并有关超前田裂纹寨。由煎图可线知，蹦其裂卫纹状禽况与胃大、没小剪殿切相纪互对嫁应。捉随着傅岩石塑性呀系数的增悲大，馅其剪坐切破局碎效锅果较拦差。在钻漏进过仁程中我能量牵的消奋耗既驴体现杨着岩放石破上碎的数难易块程度线，又属表示活着选栋用的苹工具却和工谱艺的齿优劣叨程度猜。由沫图1走.4糊-3内5知跳，切削沃塑性线大的背流纹稳岩所甘消耗俯的能姨量大藏大地糕高于率光学能玻璃捷和霏绸细斑担岩。孕镶叹金刚配石钻膊头的是钻进伏过程孕镶访钻头拍的工灶作实刻质是：1、致依靠红小而堵多的庙硬质泄点（薪即金伸刚石奔）刻软划磨伍削岩民石，移要高博转速姓工作加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