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高胎体孕镶金刚石钻头试验研究

谭刚  
【摘要】: 随着现代社会的发展,地质找矿钻探正在向着深部、超深部方向发展。在施工中,起下钻和提取岩心等辅助工作占钻进时间的70%,导致钻探效率低下,绳索取芯工艺是解决这一问题的好方法,但是钻头的寿命短制约这一工艺的发挥。传统的提高钻头寿命的方法,在提高钻头寿命的程度上有限,而高胎体钻头是通过增加钻头胎体的长度来增加钻头的寿命,可以大幅提高钻头的寿命。 本论文为了验证高胎体多层可再生水口钻头是否可行,先设计模具烧制三层可再生水口钻头,水口由一层出露水口和两层隐藏水口组成,使胎头的高度大大增加,相当于三个普通金刚石钻头,预期寿命会是普通钻头的三倍,在钻进中,第一层水口作为工作水口,随着第一层水口的磨损,第二层水口处的堵口材料提前磨损,形成水口,继续钻进。通过可再生水口钻头进行室内试验研究证明隐蔽水口可以提前磨损,实现钻头水口的可再生,表明这一思路可行。 实验成功之后进行改进设计,先对石墨模具存在一些问题,提出了改进性设计方案,使得装配更加方便。对钻头水口应用牙轮钻头的移轴原理进行偏置设计,提高堵口石墨磨损脱落的可行性,并且改变钻头的碎岩机理,可以利用剪切力来剪切岩脊,大大增加实现体积碎岩的可能性。 高胎体孕镶金刚石钻头研究的意义在于相比传统的选择质量好的金刚石、合理浓度、优化胎体配方,设计异性唇面等方法相比钻头寿命提高的幅度更加明显,而且还可与这些方法结合使用进一步增长钻头寿命。高胎体钻头可以很好的将高效与长寿命结合起来,一个多层可再生水口高胎体钻头相当于两个甚至多个传统钻头,可以成倍地增加钻头寿命,长时间不换钻头,显著节约了钻探施工中因需要更换钻头而进行的起下钻等辅助时间,再配合绳索取芯钻探,在钻进深孔的时候可以大幅提高钻进效率,节约生产时间和成本,能够更好地为生产建设服务。


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