金剛石復(fù)合片鉆頭在灌漿工程中鉆孔的應(yīng)用-瑞龍鉆具
發(fā)布時間：
2021-08-11
灌漿工程中，鉆孔是非常重要的一道工序，鉆孔質(zhì)量直接影響著灌漿質(zhì)量;并且鉆孔成本占灌漿工程成本的30%-40%。這就需重視鉆孔作業(yè)，鉆孔作業(yè)的關(guān)鍵是選擇鉆進(jìn)方法，既要到達(dá)質(zhì)量要求，又要考慮經(jīng)濟實用，還要便于操作。鉆進(jìn)方法取決于鉆頭形式的選擇。近年來，隨著材料和制造工藝方面的發(fā)展，復(fù)合片鉆頭逐漸在灌漿工程中使用，并能滿足質(zhì)量，又經(jīng)濟，操作易掌握，被鉆探灌漿工逐漸認(rèn)可。
金剛石復(fù)合片鉆頭是采用人造聚晶金剛石制作的復(fù)合片(PDC)作為切削具， 鉆頭體上焊接復(fù)合片而成。復(fù)合片鉆頭是隨著PDC復(fù)合材料的發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型鉆頭。
1.1 工作原理
復(fù)合片鉆頭工作原理：切削。
1.2 復(fù)合片鉆頭形式
復(fù)合片鉆頭的形式很多，在灌漿工程中，主要采用復(fù)合片取芯鉆頭和復(fù)合片不取芯鉆頭(無芯鉆頭、或稱全斷面鉆頭)。另外，按鉆頭切削冠部結(jié)構(gòu)分，常用平底式復(fù)合片鉆頭和階梯復(fù)合片鉆頭、拋物線復(fù)合片鉆頭。見下圖A、B、C、D：
A、B為復(fù)合片取芯鉆頭，C、D復(fù)合片不取芯鉆頭;A、C為復(fù)合片平底鉆頭，B為復(fù)合片階梯鉆頭， D為拋物線復(fù)合片鉆頭。
按鉆頭直徑劃分：65mm、75mm、94mm、113mm、133mm、153mm。灌漿工程中鉆孔直徑主要采用59mm、75mm、94mm，對于復(fù)合片取心鉆頭直徑，有的產(chǎn)品與金剛石鉆頭相適應(yīng)，采用59mm、75mm、91mm。
復(fù)合片鉆頭鉆頭只被用于軟頁巖地層中，后發(fā)展用于灰?guī)r、粘土巖、粉砂巖、砂巖等軟、中硬地層的鉆進(jìn)，與一般的鉆頭相比，特別是鉆進(jìn)軟巖層，效果尤為顯著;新型復(fù)合片可以應(yīng)用到十級硬度的巖層，石英巖、玄武巖、堅固的礫巖、堅固的砂巖、石灰?guī)r都可以使用。
砂卵石地層中，不宜使用復(fù)合片鉆頭，因為在砂卵石地層中易造成鉆頭崩片、掉片。
以水庫舉例，水庫主要為泥巖，巖石屬于軟巖。開始采用XY-2PC地質(zhì)鉆機配硬質(zhì)合金鉆頭或孕鑲金剛石鉆進(jìn)，雖然是軟巖，但鉆進(jìn)效率特低，5m灌漿段需要4小時左右。
后改用復(fù)合片鉆頭進(jìn)行鉆孔，主要采用75mm孔徑。轉(zhuǎn)速采用三檔，轉(zhuǎn)速298轉(zhuǎn)/min(采用四檔后，鉆具穩(wěn)定性變差)，鉆壓1.0kN，泵量60L/min，5m灌漿段需要鉆進(jìn)1.5小時左右，效率提高了2.6倍。
另外，復(fù)合片鉆頭在泥巖中十分耐用，記得2200多米消耗了4個鉆頭，還是鉆頭復(fù)合片掉片造成鉆頭報廢。在該工程中，采用復(fù)合片鉆頭鉆孔是非常經(jīng)濟實用的。
經(jīng)過上述工程的應(yīng)用，在操作上有以下幾點認(rèn)識：
復(fù)合片鉆頭鉆進(jìn)可參照金剛石鉆進(jìn)要求進(jìn)行施工，但比金剛石鉆進(jìn)的要求低些，便于司鉆掌握操作。
在不同地層中，采用的鉆進(jìn)參數(shù)范圍較大，如轉(zhuǎn)速，可低速鉆進(jìn)，巖石條件好時，可采用較高的轉(zhuǎn)速進(jìn)行鉆進(jìn)。
采用復(fù)合片不取芯鉆頭鉆進(jìn)時，由于鉆頭壽命長，可以連續(xù)鉆進(jìn)，減少提、下鉆工作，大大減少了勞作強度，既經(jīng)濟又操作方便?！ ?/p>
3.2 操作要點措施
(1)使用直的機上鉆桿，輕便水龍頭和輕型高壓膠管;
(2)鉆具、鉆桿彎曲度不要超過規(guī)定要求，連接后的同心度要好;
(3)鉆壓與轉(zhuǎn)速要適當(dāng)，不要盲目提高鉆壓或轉(zhuǎn)速。
(1)保證鉆具水路暢通，孔內(nèi)水量滿足鉆具潤滑作用;
(2)每次下鉆，不得將鉆具直接下到孔底，在接上機上主動鉆桿后開泵送水，然后慢慢下到孔底;
(3)在軟硬互層或遇軟弱夾層時，加大泵量的鉆進(jìn);
(1)孔底保持清潔，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有金屬塊、脫落巖心及孔壁掉塊時采用沖、撈、抓、磨、等方法加以清除，防止磕掉復(fù)合片;
(2)鉆具通過換徑、探頭石、孔壁掉塊等部位以及在斜孔和干孔中下鉆時，須放慢下降速度，防止磕掉、墩掉復(fù)合片;
(3)地層由硬變軟時應(yīng)減壓并控制鉆進(jìn)速度。
1)做好復(fù)合片鉆頭的選型，更好發(fā)揮其作用。
2)規(guī)范操作，鉆頭仍發(fā)生復(fù)合片掉片，則是復(fù)合片焊接問題，應(yīng)購置質(zhì)量合格的復(fù)合片鉆頭。
3)在軟巖中鉆進(jìn)，盡量采用低鉆壓，高轉(zhuǎn)速，大泵量進(jìn)行鉆進(jìn)。在硬巖中鉆進(jìn)，盡量采用較高的鉆壓，高轉(zhuǎn)速，泵量適量進(jìn)行鉆進(jìn)，但要保證鉆孔巖粉充分清洗和鉆頭充分冷卻。
4)根據(jù)地層，要及時調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，防止采用固定參數(shù)鉆至終孔，使鉆進(jìn)參數(shù)盡量與地層匹配合理，這樣既能提高鉆孔質(zhì)量，又能提高鉆孔效率。
5)提鉆后，加強對復(fù)合片鉆頭磨損檢查分析，判斷孔內(nèi)情況，查找非正常磨損原因，并采取調(diào)整措施，減少鉆頭非正常磨損。
6)采用復(fù)合片不取芯鉆頭鉆進(jìn)時，加強孔斜測量，同時司鉆要精細(xì)操作，防止巖層變化處發(fā)生孔斜變化過大。
經(jīng)過不同工程的應(yīng)用，采用復(fù)合片鉆頭鉆孔，有以下優(yōu)點：
4.1 適用不同硬度的巖石，使用范圍廣，完全滿足鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
4.2 復(fù)合片鉆頭具有較強的耐磨性，使用壽命比其他鉆頭長(耐用、經(jīng)濟)
4.3 復(fù)合片鉆頭鉆進(jìn)便于司鉆掌握操作，并且操作方便
復(fù)合片鉆頭具有上述鉆孔質(zhì)量可靠、經(jīng)濟實用、便于操作的優(yōu)點，因此在灌漿工程鉆孔施工中，復(fù)合片鉆頭鉆進(jìn)是值得推廣的一種鉆進(jìn)方法。
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