钻探中很重要的一个环节是钻进。钻进方法通常从两方面分,第一是据破碎岩石的外力性质和方式不同,钻进方法分为:回转钻进、冲击钻进、冲击回转钻进。进第二种是根据破碎岩石工具(即磨料的材质)分为:硬质合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进、牙轮钻进。钻进过程是钻孔从开孔钻进到终孔的施工过程,岩石钻探钻进时由动力机带动钻机回转,由钻杆、岩心管、钻头组成钻头切削具刻取岩石,以达到不断往深层钻进。
在煤田地质钻探中,硬质合金钻进最为普通。硬质合金钻进是硬质合金钻头在轴向压力和钻具回转作用下,破碎孔底岩石,同时用冲洗液来冷却钻头,并将破碎的岩石颗粒排出孔外(或悬浮起来),为切削具继续破碎岩石创造条件,在硬质合金钻进中要注意技术参数的掌握。钻压、转速及冲洗液量是可以控制的参数值,在钻进中要根据地质情况、岩石的状况进行不同的调整。钻压和回转力构成了切削具破碎岩石的切削力,增加钻头钻压是提高钻速的主要途径。钻压大小对钻进效率和钻头寿命都有很大的影响。
切削具作用在岩石上的单位压力必须大于岩石的抗压强度,才能以体积破碎方式进行工作,从而获得较高钻速和减少切削具磨损。在硬质合金钻进时,钻头转速大小对钻速影响也很大,生产实践证明,在同一条件和范围内,增加转数即增加了合金切削具破碎岩石的次数,钻速随转速的增加而提高,不同性质的岩石要求的最优转速也不相同,转速的增加有最优极限值,超过此值后,钻速反而会下降。
硬质合金钻进中,冲洗液的质量与数量对钻进速度也有很大影响,根据证明,钻速随冲洗液的毕生或粘度的增大而下降,在钻探生产中条件允许时,应尽量采用清水、低固相及无固相冲洗液钻进,提高钻进效率。
在硬质合金钻进时,应尽量采用的冲洗液量,以迅速地排除岩粉、岩屑、经常保持孔底工作面清洁、提高钻速,同时也起冷却、润滑钻头切削具的作用,减少其磨损,延长钻头寿命。但冲洗液量过大,液流经过钻头底部急剧转向,造成很大水压,增大通水阻力,对钻头产生很大浮力,使钻头有效压力减少,导致钻速降低,同时岩矿心和孔壁的冲刷破坏作用也随之增大,在松软岩层钻进,岩心采取率降低,并加剧了孔壁坍塌,也增加了水泵磨损,送水量过小,造成粉屑在孔底工作面堆积,造成孔底重复破碎量增大,增加了切削具孔底的回转阻力,加速了切削具的磨损,甚至会产生埋钻、烧钻及折断钻杆事故。
总之,在钻探生产当中,一定要根据实际情况来确定合理的钻进技术参数,这样才能提高钻进速度和钻进效率,创造更高的钻探经济效益。 |