金剛石鉆進(jìn)

我國(guó)金剛石鉆進(jìn)技術(shù)的研究工作，，1963年制成了表鑲天然金剛石鉆頭。與此同時(shí)，人造金剛石在我國(guó)也已開始制造;1972年制成了人造金剛石鉆頭并試用于生產(chǎn)實(shí)踐中;此后，金剛石鉆進(jìn)技術(shù)在我國(guó)迅速發(fā)展起來，人造金剛石廠和鉆頭制造車間大量興起，產(chǎn)品成倍增加，質(zhì)量不斷提高，品種亦不斷增多，制造鉆頭的新方法也相繼研究成功。在鉆探設(shè)備方面還研制出多種適用于小口徑金剛石鉆進(jìn)的新型鉆機(jī);小口徑管材和工具亦形成系列;此外，還研制出各種適用的沖洗液及孔內(nèi)、地表用的各種儀表。

現(xiàn)今。金剛石鉆進(jìn)技術(shù)已推廣到全國(guó)各行業(yè)的礦山勘探中。

金剛石鉆進(jìn)的常用鉆具由鉆頭1、擴(kuò)孔器2、巖心管3、異徑接頭4和鉆桿5等所組成，如圖 3 1所示。鉆頭1鑲有作為切削具的金剛石以破碎巖石;擴(kuò)孔器2上也鑲有金剛石以修整孔壁;巖心管3以容納所鉆巖心，有單層與雙層之分。雙層巖心管應(yīng)用較為廣泛。

單層巖心管如圖 3 2(a)所示;卡簧2裝在鉆頭1上方的擴(kuò)孔器3內(nèi)，提鉆時(shí)，卡簧可把巖心卡住并隨鉆具提出孔外。單管鉆具只用于鉆進(jìn)完整地層。雙層巖心管如圖 3 2(b)所示;內(nèi)管7是靜止不轉(zhuǎn)的，可容納巖心使之不受擾動(dòng)。外管6傳遞扭矩于鉆頭1。沖洗液經(jīng)內(nèi)外管間隙流向孔底，使巖心不受沖蝕。內(nèi)管下端裝有卡簧2的卡簧座，其作用與單層管相同。

實(shí)踐證明，金剛石鉆進(jìn)比其它鉆進(jìn)方法有許多優(yōu)越性，它具有鉆進(jìn)效率高、鉆探質(zhì)量好、孔內(nèi)事故少、鋼材消耗少、成本低及應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。

金剛石鉆進(jìn)的孔徑不受限制，最小為28mm，最大達(dá)30mm;。因此，它廣泛地用于金屬和非金屬、煤田、石油等地質(zhì)勘探中，也用于石油、天然氣、地下水的開采及其它工程孔上。

金剛石鉆進(jìn)的鉆孔傾角不受限制，它不僅能鉆垂直孔、斜孔，還能鉆水平孔和仰孔，因此，它可廣泛用于隧道掘進(jìn)工程及礦山坑道中鉆鑿爆破孔和追索礦體的勘探孔鉆進(jìn)中。

金剛石鉆進(jìn)與其他鉆進(jìn)方法一樣。在正確選擇鉆頭的情況下，其鉆進(jìn)效率取決于鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)，即:鉆壓、轉(zhuǎn)速與泵量。

確定金剛石鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)時(shí)，除了考慮機(jī)械鉆速外，還要充分考慮鉆頭的壽命問題。因?yàn)?，鉆頭費(fèi)用在鉆進(jìn)成本費(fèi)用中占有很大部份，所以，判別規(guī)程參數(shù)的合理與否，主要看機(jī)械鉆速和金剛石的消耗量(carat/m)。

金剛石鉆進(jìn)中，鉆壓既要保證金剛石能有效地切入巖石，又要保證不超過每顆金剛石的允許承載能力。即:作用于鉆頭上的鉆壓，應(yīng)使每粒工作的金剛石與巖石的接觸壓力既要大于巖石的抗壓入強(qiáng)度，又要小于金剛石本身的抗壓強(qiáng)度。

生產(chǎn)實(shí)踐證明，金剛石鉆進(jìn)的機(jī)械鉆速與鉆壓有密切關(guān)系，如圖 3 32所示。

當(dāng)鉆壓很小時(shí)(Ⅰ區(qū))，達(dá)不到破碎巖石的強(qiáng)度極限，破碎過程主要依靠金剛石與巖石間摩擦力引起表面研磨而實(shí)現(xiàn)的。在此情況下，機(jī)械鉆速低，鉆速隨鉆壓的變化幾乎呈直線關(guān)系。

當(dāng)鉆壓增大到巖石抗壓強(qiáng)度值時(shí)(Ⅲ區(qū))，機(jī)械鉆速大大提高，并隨鉆壓的增大約呈直線增長(zhǎng)，此時(shí)巖石破碎呈現(xiàn)為體積破碎。

由表面破碎(I區(qū))過渡到體積破碎(Ⅲ區(qū))經(jīng)過Ⅱ區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，破碎速度的增長(zhǎng)快于鉆壓的增大。脆性巖石，鉆壓在接觸面上達(dá)不到巖石破碎極限值，但沿接觸面外緣能產(chǎn)生裂隙或部分破碎。塑性巖石，則不足以引起接觸面積上的破碎。

如鉆壓大大超出允許限度時(shí)(Ⅳ區(qū))，鉆速雖有提高，但隨之也出現(xiàn)一些不利因素，如:巖屑顆粒增大，胎體唇面與巖石面之間的間隙減小，大粒巖屑在間隙中再次破碎研細(xì)，致使金剛石、胎體無益磨損，引起金剛石過多出露和早期脫落。此外，巖粉量的增多，有礙于鉆頭唇下沖洗液的流動(dòng)，甚至堵塞通路。若鉆壓進(jìn)一步加大，會(huì)導(dǎo)致金剛石崩刃或壓碎。因此，在Ⅳ區(qū)內(nèi)，機(jī)械鉆速增長(zhǎng)將小于鉆壓的增長(zhǎng)，甚至鉆速下降。

綜上所述，鉆壓應(yīng)有一個(gè)優(yōu)值區(qū)。

1.表鑲鉆頭的鉆壓

表鑲鉆頭的鉆壓可按巖石的抗壓強(qiáng)度計(jì)算:

(N) (3 1)

式中:σ-巖石抗壓強(qiáng)度，MPa;

m-鉆頭唇面金剛石粒數(shù);

η-金剛石參加破碎巖石的系數(shù)，約為2/3~3/4;

S-單粒金剛石與巖石接觸面積，m。

常見的巖石抗壓強(qiáng)度可見表 2 4。

不同粒度的金剛石與巖石的接觸面積，如表 3 20所示:

表 3 20 不同粒度的金剛石與巖石的接觸面積

計(jì)算式中系數(shù)μ，在新鉆頭初下孔時(shí)可取小值。經(jīng)過一段時(shí)間磨合后，參加工作的金剛石增多，可取大值。當(dāng)鉆頭一直用到有金剛石脫掉時(shí)，μ值取2/3或更小。

為了簡(jiǎn)化計(jì)算條件，可采用單粒金剛石容許載荷來汁算:

(N) (3 2)

式中:p0-單粒金剛石容許載荷，一般取:15~25N。

2，孕鑲鉆頭的鉆壓

在孕鑲鉆頭上細(xì)粒的金剛石均勻地分布在工作層胎體中，鉆壓如按參加切削巖石的金剛石粒數(shù)來計(jì)算是比較困難的，因此，只能粗略的計(jì)算。

設(shè)鉆頭上的金剛石濃度為c(400%制)，粒度為a(粒/克拉)，則單位體積工作層中的金剛石粒數(shù)為:

(粒/cm3) (3 3)

單位面積上的金剛石數(shù)為:

(粒/cm3) (3 4)

考慮到金剛石排列不均勻性，在同一面上m0粒金剛石不可能同時(shí)裸露出刃，而參加切削巖石的只是其中一部分。因此，工作唇面為S的鉆壓為:

(3 5)

式中:p0-加在單粒金剛石上的荷載，約為0.5~0.8N;

η-金剛石參加切削的比例參數(shù)，0.4~0.6;

S-鉆頭唇部工作面積，cm2

鉆頭唇部工作面積可近似算為:

(3 6)

式中:D–鉆頭唇部外徑，cm;

d-鉆頭唇部?jī)?nèi)徑，cm;

b-水口寬，cm;

n-水口數(shù)。

孕鑲鉆頭的鉆壓也可如下求算:細(xì)小的金剛石，與巖石的接觸面積可近似取其自身斷面面積。根據(jù)礦物定量分析原理，不論金剛石的顆粒大小，若其濃度相同，在工作層某一斷面上金剛石斷面的總和是相等的。據(jù)此，則鉆頭上載荷為:

(3 7)

式中:pm-加在金剛石單位面積上的荷載，N·m-2;

S0-金剛石斷面面積總和，cm2;

η-金剛石參加切削的比例系數(shù)，0.4~0.66。

金剛石斷面面積與鉆頭唇部工作面面積的百分比，稱為"布滿度"，以e表示:

(3 8)

則式(4 7)可寫成:

(3 9)

式中，當(dāng)人造金剛石時(shí)，pm值取(2800~3200)×104N/m2;天然金剛石時(shí)，取(3000~3400)×104N/m2。

布滿度e與濃度c的關(guān)系為:

(3 10)

按計(jì)算，得值列于表 3 21

表 3 21 金剛石濃度與布滿度對(duì)照表

3.聚晶金剛石鉆頭的鉆壓

聚晶金剛石鉆頭的鉆壓，可用公式(4一1)求算，這里η=1。

(3 11)

式中:S-金剛石聚晶體斷面面積/mm2

表 3 22，列出了一般常用的鉆壓值(單位為N)。供選擇參考。

表 3 22 金剛石鉆進(jìn)鉆壓值

注:橫線下為厚壁鉆頭的鉆壓

4.鉆壓的調(diào)節(jié)

不論是計(jì)算鉆壓值或表列數(shù)字都是正常鉆進(jìn)的鉆壓，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)縣體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

巖石完整、硬度高、中等研磨性，宜采用大鉆壓:巖石較軟、研磨性強(qiáng)、裂隙發(fā)育、破碎、不均質(zhì)等，應(yīng)采用小鉆壓。

金剛石晶形完整、橢圓化、拋光處理的。可采用大鉆壓:晶形有缺陷、品級(jí)低的應(yīng)選用小鉆壓，同樣濃度的鉆頭，金剛石顆粒大的用小鉆壓，顆粒小用大鉆壓。

新鉆頭下孔，其唇部形狀與孔底形狀不適應(yīng)，其鉆壓需減輕到正常鉆壓的1/4~1/5，經(jīng)過一段時(shí)間磨合后，再增到正常鉆壓。

在鉆孔彎曲、超徑的情況下，鉆壓要適當(dāng)降低。

孔內(nèi)發(fā)生異常，如:泵壓升高，轉(zhuǎn)矩增大等現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，都應(yīng)減輕鉆壓觀察。

鉆壓還要與鉆頭轉(zhuǎn)速相配合，一般情況下，轉(zhuǎn)速較高時(shí)，鉆壓則須適當(dāng)降低。

鉆進(jìn)中，鉆壓應(yīng)保持平穩(wěn)，不得大幅度調(diào)節(jié)。鉆速降低時(shí)，不許盲目地超額加壓。

必須指出，這里所說的鉆壓是指純加在鉆頭上的力，至于沖洗液對(duì)鉆具的浮力、水壓反作用力以及鉆具摩擦阻力等都是應(yīng)在確定機(jī)械給進(jìn)壓力時(shí)加以考慮的。

金剛石鉆進(jìn)中，鉆頭轉(zhuǎn)速是決定鉆進(jìn)效率重要參數(shù)之一。在一定條件下，轉(zhuǎn)速愈高，則鉆速也愈高，這已被多種巖石試驗(yàn)所證實(shí)，如圖 3 33所示。

孕鑲鉆頭的金剛石顆粒細(xì)小，切人巖石淺，只有靠單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次破碎才能獲得高效。因此，要求轉(zhuǎn)速更高，以圓周線速度計(jì)，一般為1.5~3.0m/s。

表鑲鉆頭因?yàn)榻饎偸鋈写?，受到振?dòng)易損傷，所以轉(zhuǎn)速應(yīng)該相對(duì)較低，圓周線速度1~2m/s。

根據(jù)轉(zhuǎn)速v求轉(zhuǎn)數(shù)n。

式中:v-圓周線速度;

Dcp-鉆頭平均直徑/mm。

不同直徑的鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)可從表 3 23中選取。

聚晶鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)，可參考表鑲鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)來選取。

不論是計(jì)算或查表，都可以看出，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍是很大的。鉆進(jìn)中，要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。

從巖石性質(zhì)來說，若巖層完整、質(zhì)均或較軟，可選用高轉(zhuǎn)速;若巖層破碎，層理發(fā)育或較硬，宜選用低轉(zhuǎn)速。

從鉆頭質(zhì)量來說，鉆頭質(zhì)量好，金剛石品級(jí)高。宜采用高轉(zhuǎn)速:若鉆頭質(zhì)劣，金剛石品級(jí)低，宜采用低轉(zhuǎn)速。此外，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速還要考慮到金剛石的粒度:顆粒小選高轉(zhuǎn)速;顆粒大選低轉(zhuǎn)速。

表 3 23 不同直徑的鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)

如金剛石粒度為10粒/克拉，直徑為2.1mm，鉆頭回轉(zhuǎn)線速度為1.5m/s。若換用粒度30粒/克拉、直徑為1.5mm金剛石的鉆頭時(shí)，允許圓周線速度為1.95m/s。當(dāng)穩(wěn)定性差、高速回轉(zhuǎn)振動(dòng)加劇時(shí)，圓周線速度可取小一些。

新鉆頭下孔，須用低速試鉆數(shù)分鐘、無異狀后，再轉(zhuǎn)入正常轉(zhuǎn)速。

正常鉆進(jìn)中，如發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)有異常響聲、激烈振動(dòng)或轉(zhuǎn)矩增大等現(xiàn)象時(shí)，則須立即降低轉(zhuǎn)速仔細(xì)觀察。

當(dāng)級(jí)配不合理(孔徑與鉆桿直徑差值大)、鉆孔彎曲等時(shí)，都不能用高轉(zhuǎn)速。

由于機(jī)械鉆速是隨轉(zhuǎn)速呈直線變化的(圖 3 33)。因此，在容許范圍內(nèi)盡量采用高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。但是，在鉆壓不變情況下，轉(zhuǎn)速升高到一定限度時(shí)，鉆速有不再增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這是由于金剛石在激烈摩擦中損壞所致。所以，轉(zhuǎn)速要與鉆壓配合運(yùn)用，即轉(zhuǎn)速升高到一定限度時(shí)，勢(shì)必降低鉆壓。

金剛石鉆進(jìn)，鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)劃分為四級(jí):

(一)金剛石鉆進(jìn)沖洗的意義

金剛石在破碎巖石過程中，沿著移動(dòng)方向的功消耗于破碎巖石和克服摩擦上。試驗(yàn)證明，消耗在摩擦上的功是很大的。摩擦功轉(zhuǎn)化為熱能可使金剛石強(qiáng)度降低、石墨化而導(dǎo)致早期磨損。按能量轉(zhuǎn)換計(jì)算，鉆進(jìn)中在正常鉆壓、轉(zhuǎn)速情況下，如斷絕冷卻2min，鉆頭便燒毀。因此，金剛石鉆進(jìn)時(shí)必須充分冷卻鉆頭。

鉆進(jìn)中的鉆頭，其工作面下的間隙很小，金剛石前面的巖石顆粒被壓皺凸起的巖石抬起，對(duì)胎體進(jìn)行削蝕，如圖 3 34所示。部分巖屑顆粒被擠壓在金剛石下遭到重復(fù)破碎，無益地磨損金剛石。被擠壓的巖粉還會(huì)墊起鉆頭，阻礙其破碎巖石，這就需要強(qiáng)大的沖洗液把巖粉及時(shí)帶走并排出孔外。

此外，高速回轉(zhuǎn)的鉆具與孔壁激烈摩擦，其摩擦阻力是很大的，這也需要沖洗液來潤(rùn)滑。

(二)沖洗液量的確定

綜上所述，金剛石鉆進(jìn)的沖洗液量應(yīng)從以下三方面來考慮:保證鉆頭充分冷卻;保證把巖粉從鉆頭下帶走，和把巖粉排出孔外。

1.冷卻鉆頭的需要量

設(shè)送到鉆頭處的沖洗液溫度為t1，經(jīng)過鉆頭唇面吸收了摩擦熱而使溫度到t2。若沖洗液量Q維持溫度不再升高，則按熱量平衡可列出下式:

(3 13)

式巾:C-沖洗液比熱，J·(kg·K)-1;

Q-沖洗液量，L/s(取1L的質(zhì)量等于1kg):

L-消耗于磨擦的功，kJ。

于是得沖洗液量為:

(L/s) (3 14)

因?yàn)長(zhǎng)=Pfu，所以:

(L/s) (3 15)

式中:P-鉆頭鉆壓，N;

f-鉆頭與巖石的摩擦系數(shù)，0.3~0.5;

u-鉆頭回轉(zhuǎn)線速度，m·s-1。

由試驗(yàn)得知:若溫度t2與t1的差值不超過10K(開氏溫度標(biāo)度)，即可保證鉆頭的安全工作。因此，計(jì)算時(shí)應(yīng)取t1–t2=10K。沖洗液比熱c取水的比熱值c=4.2×103J/kg·K。

2.從鉆頭工作面下帶走巖粉所需的沖洗夜量

沖洗液從鉆頭底面下流出，其中，從唇面、巖石面之間間隙流過者，因阻力大，流速低，稱為"緩流";從水口流出者，因阻力小，流速高，故稱之為"急流"。表鑲鉆頭唇面、巖石面間的間隙較大，緩流沖洗液能夠直接起冷卻、排粉作用。孕鑲鉆頭，唇面、巖石面之間間隙小，緩流水幾乎不能起冷卻、排粉作用，這種情況下，金剛石的冷卻主要靠急流沖洗液，巖粉也靠這急流水排除。

基于這種情況，如只按冷卻鉆頭的需要量供給沖洗液是不夠用的，還必須滿足急流水沖洗液量把鉆頭下面的巖粉沖出來。此時(shí)計(jì)算式如下:

(L/min) (3 16)

式中:Sk-水口流水?dāng)嗝婷娣e和，cm3;

vk-水口處急流水的流出速度，m·s-1

ε-孔底結(jié)構(gòu)形狀系數(shù)。

由試驗(yàn)得出:急流水的流速應(yīng)不低于1.5~2m/s時(shí)才有效。系數(shù)ε取1~1.5，孔底斷面為平、弧形的取1;階梯形、鋸齒形取1.5。

3.巖粉離開孔底沿孔壁、鉆具之間的環(huán)狀間隙上升所需的沖洗液量(上升速度應(yīng)不小于0.3~0.5m/s)。

依此計(jì)算沖洗液量為:

(L/min) (3 17)

式中:Sn-鉆孔與鉆具之間的最大環(huán)狀間隙斷面面積，cm2

un-沖洗液流上升速度，m·s-1。

從沖洗液量的上述三種計(jì)算所得值中，選取最大值作為應(yīng)用量。因?yàn)榘磶r粉升速計(jì)算值為最大，且條件簡(jiǎn)單，所以該式普遍用于生產(chǎn)中。

應(yīng)該指出，這里所計(jì)算的沖洗液量乃是純送到孔底的量。但在實(shí)際生產(chǎn)中，送入孔內(nèi)泵量都遠(yuǎn)大于這個(gè)計(jì)算量，這是考慮到輸送管路中漏失的緣故。

常用泵量(單位為L(zhǎng)/min)如表 3 24所示。

表 3 24 常用泵量

無論是計(jì)算沖洗量或表中所列泵量，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。如鉆速高、巖石粗糙或研磨性強(qiáng)等，應(yīng)采用大泵量;反之應(yīng)采用小泵量。此外，泵量還要隨著鉆孔的延伸適當(dāng)增加。

泵量大，對(duì)冷卻鉆頭、清除巖粉都是有益的。但泵量太大，泵壓勢(shì)必升高，會(huì)促使鉆壓降低。高速液流有時(shí)對(duì)孔壁有沖刷作用，并對(duì)不穩(wěn)定地層會(huì)加劇其惡化。

經(jīng)驗(yàn)證明，金剛石鉆進(jìn)對(duì)沖洗液量的要求并不是太嚴(yán)的，但是必須保證不斷供應(yīng)，鉆進(jìn)中不允許有片刻停水;鉆桿接頭嚴(yán)密不漏水，確保水泵工作良好，最好不用分流方式調(diào)節(jié)泵量。

(三)泵壓

鉆進(jìn)中，要時(shí)刻地注意泵壓的變化。在正常情況下，泵壓應(yīng)為:

(kPa) (3 18)

式中:p0-水泵管路、巖心管及鉆頭等通路的壓力損失(約為8kPa);

Δp-單位孔深的壓力損失(約為2kPa/m);

L-孔深，m。

鉆進(jìn)中，如發(fā)現(xiàn)泵壓突然降低，可以判斷為沖洗液在輸送途中漏失，沒有送到孔底，或水泵出現(xiàn)故障;如泵壓突然升高，可以判斷為水路堵塞，沖洗液流動(dòng)不暢。這些現(xiàn)象出現(xiàn)，都對(duì)冷卻排粉不利，須停鉆檢查，不許勉強(qiáng)鉆進(jìn)。

為了減輕高速回轉(zhuǎn)鉆具與孔壁的摩擦阻力，沖洗液應(yīng)具有潤(rùn)滑性，如采用乳狀液、加潤(rùn)滑劑的低固相泥漿等。

如前所述，金剛石鉆進(jìn)效率隨著鉆壓轉(zhuǎn)速的提高而增長(zhǎng)。但是，鉆壓、轉(zhuǎn)速增加到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鉆頭強(qiáng)烈磨損甚至燒毀。實(shí)際鉆探工作中，如何掌握確定最優(yōu)規(guī)程參數(shù)值，是金剛石鉆進(jìn)的重要課題。

國(guó)外鉆探科研工作者，為了求得金剛石鉆進(jìn)最優(yōu)規(guī)程參數(shù)值，設(shè)計(jì)了專用試驗(yàn)鉆具，在標(biāo)準(zhǔn)花崗巖上用直徑46mm的人造金剛石孕鑲鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)試驗(yàn)。試驗(yàn)中測(cè)出以下數(shù)據(jù):鉆壓、鉆頭轉(zhuǎn)速、沖洗液量、功率、電能消耗、鉆速及胎體溫度等。

據(jù)試驗(yàn)，金剛石鉆進(jìn)存在著兩種規(guī)程參數(shù):"正常規(guī)程"與"臨界規(guī)程"。在正常規(guī)程下，鉆頭胎體溫升正常，功率消耗平穩(wěn)，同時(shí)鉆頭磨損輕微;而在臨界規(guī)程下，鉆頭胎體溫升將急劇上升，功率消耗劇增，鉆頭磨損嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)燒鉆。試驗(yàn)分析了胎體溫度與鉆壓P和轉(zhuǎn)速n的關(guān)系;功率消耗、機(jī)械鉆速與鉆進(jìn)規(guī)程的關(guān)系;胎體溫度與沖洗液的關(guān)系和鉆頭磨損與鉆進(jìn)規(guī)程的關(guān)系。通過以上分析得出兩點(diǎn)結(jié)論:

(1)對(duì)于金剛石鉆進(jìn)而言，每種巖石都存在著臨界規(guī)程，其P·n值基本是個(gè)常數(shù)，可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得。也就是說，鉆壓P和轉(zhuǎn)速n兩個(gè)參數(shù)之間存在著明顯的交互影響，必須同時(shí)考慮它們的取值。進(jìn)入臨界規(guī)程的主要表現(xiàn)是胎體溫度急劇升高，鉆頭嚴(yán)重磨耗，雖然此時(shí)鉆速也很高，但可能導(dǎo)致燒鉆事故。因此，必須保證鉆進(jìn)生產(chǎn)工藝處在小于臨界規(guī)程的狀態(tài)下。

(2)鉆進(jìn)過程中的胎體溫度和鉆頭非正常磨耗是重要的孔內(nèi)工況指標(biāo)，但不便于測(cè)量。而功率消耗便于在地表檢測(cè)，又與上述二指標(biāo)同步進(jìn)入臨界規(guī)程，因此可通過測(cè)量鉆進(jìn)功率來判斷鉆進(jìn)過程正常與否。一旦出現(xiàn)功耗突變，便可發(fā)出進(jìn)入臨界規(guī)程的報(bào)警。這是由憑經(jīng)驗(yàn)打鉆走向科學(xué)鉆進(jìn)的一個(gè)重大進(jìn)步。

上述試驗(yàn)還是單一性的，但可以想象，不論什么巖石、什么類型和規(guī)格的鉆頭，都存在著"正常、臨界"兩種規(guī)程參數(shù)，故應(yīng)該進(jìn)一步推理、計(jì)算與充分試驗(yàn)，求得各種條件下的臨界參數(shù)值，以指導(dǎo)金剛石鉆進(jìn)。

現(xiàn)將金剛石鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)的配合值，列于表 3 25中，供在實(shí)際生產(chǎn)中參考選用。

表 3 25 金剛石鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)的配合值

注:孕鑲鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)取大值;鉆壓、泵量取小值;表鑲鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)取小值;鉆壓、泵量取大值。

金剛石鉆進(jìn)的、巖心管3、異徑接頭4和鉆桿5等所組成。