金刚石钻进(diamond  drilling)

使用金刚石钻头破碎岩石的回转钻进方法。金刚石钻进的适用范围很广，对岩石可钻性1～12级的软至极硬的均质和裂隙破碎岩层，卵、砾石层以及钢筋混凝土等均能钻进。金刚石钻进具有钻进效率高、岩心质量好、孔壁光洁、噪音低和钻孔倾角不受限制等特点。钻孔的直径范围为28～400mm，多为36～91mm，孔深可达数千米。金刚石钻进可以是岩心钻进或孔底全面钻进，岩心钻进可实现绳索取心。

简史 现代金刚石钻进始于19世纪，一世界上第一个金刚石取心钻头出现于1862年，是由生活在法国巴黎的瑞士工程师里舒特(Jean Rudolphe Leschot)发明的，因它采用昂贵的大粒天然金刚石手镶法制作，其推广受到限制。后来发展为手工嵌镶小颗粒金刚石，到1945年后，采用粉末冶金法加工细粒金刚石钻头，金刚石钻进才有较大发展。60年代，人造金刚石开始用于钻探。中国于1963年研制成冷压表镶钻头和人造金刚石；1972年，研制热压孕镶人造金刚石钻头；1974年后，人造金刚石钻进技术得到迅速发展，并已普及全国。80年代以来，国际上地表金刚石岩心钻进几乎全部使用绳索取心钻具，并研制应用铝合金钻杆、薄壁绳索取心钻具和适用复杂地层的多种绳索取心钻具；应用新的金刚石小口径定向钻探工艺；用高强度热稳定性好的单晶人造金刚石及其聚晶复合片大规模取代天然金刚石制造各种钻头；钻进时效和钻头寿命均有很大的提高。

钻进参数 包括钻压、转速和冲洗液量。

(1)钻压。钻进时施加到钻头上的轴向力。存在最优值，可使钻速较高而金刚石耗量较少。最优钻压用逐级改变钻压的方法选定，选定后应严格控制，不要随意增减。工程钻探常用钻压值见表1。

(2)转速。在一定条件下，转速越快，钻速越高。但过快时钻具振动加剧，使磨损急剧增加。在一定转速下磨损量可最小。转速根据圆周线速度计算，工程钻探用的推荐值见表2。

(3)冲洗液量。要连续均匀，保证从钻头底唇面及时排除岩粉和有效地冷却钻头金刚石和胎体。冲洗液量根据钻杆外冲洗液上返流速不小于0.3～0．5m／s计算，井考虑许多钻杆接头可能有的漏失量，工程钻探常用冲洗液量见表3。

钻压、转速、冲洗液量是互相配合和制约的，应进行综台选择。(1)坚硬、致密、弱研磨性岩层，选较低转速、大钻压、小冲洗液量，以利钻头自锐，防止打滑。(2)软岩层，选高转速、中等钻压和大冲洗液量。(3)非均质、裂隙发育破碎岩层和强研磨性岩层，钻压和转速均应适当降低，而加大冲洗液量。(4)脆性和弹脆性岩层以及硬砂岩，应用最高转速，井适当增加钻压。

钻头选择 金刚石钻头的种类很多，对岩层各有其适应性．必须合理选择钻头种类、金刚石粒度和含量、胎体硬度、钻头唇部形状和水口型式等。(1)钻头种类。软和较软岩层用聚晶钻头；软、中硬和完整均质硬岩层用表镶钻头；硬、坚硬和破碎、多裂[糠、软硬不均及卵砾石岩层用孕镶钻头。(2)金刚石粒度。岩石研磨性越强、硬度越高，应选的粒度越细。(3)金刚石含量。岩石的硬度越高或研磨性越低，含量应越低。(4)胎体硬度。岩石的研磨性较强、硬度较低、破碎多裂隙或颗粒粗的，选硬胎体；研磨性强且硬度高的亦选硬胎体。(5)钻头唇部形状、水口型式、数量和大小。应根据岩层情况选择。

技术要点 金刚石钻头价昂、性质独特，须精心使用。(1)钻头和扩孔器排队使用。精密测量同一直径孔段计划使用的钻头，按外径大、内径小的顺序排队使用。扩孔器按外径先大后小顺序使用。(2)正确选配钻杆与扩孔器外径和卡簧内径，相关件配合尺寸要恰当。(3)合理控制机械钻速。(4)观察分析钻头唇部磨损形态，以改进钻头参数和钻进规程。(5)选配好冲洗液，采用有效的钻杆减振、润滑和接头防泄措施。(6)严格执行规程，精心操作。